Тем не менее коренным образом ситуация так и не изменилась. Буш и Конэнт прекрасно понимали ту угрозу, которую может представлять созданная Германией атомная бомба. Но вместо того чтобы пролоббировать гарантированное увеличение финансирования американской ядерной программы, причем многократное, они предпочли направить исследования на получение доказательств невозможности создания такой бомбы. Ведь если бы это действительно оказалось так, то от нацистов и не стоило ожидать угрозы ее применения. В отправленном в НКОИ докладе от 1 июля 1940 года Бриггс сообщал о прогрессе, достигнутом на данный момент, и просил выделить 40 тысяч долларов на крайне важные исследования - определение ядерных свойств изучаемых материалов. Еще 100 тысяч требовались ему для крупномасштабных экспериментов над уран-графитовым реактором. Комитету выделили только 40 тысяч.
Сциларду ничего не оставалось, кроме как снова ждать.
Учреждение НКОИ породило одно непредвиденное побочное явление. Поскольку Национальный комитет был чисто американской организацией и занимался секретными исследовательскими проектами для армии, то его членами могли стать только граждане США. Ферми, Сциларда, Теллера и Вигнера неожиданным образом отстранили от работы. Это казалось невероятно абсурдным. Сакс изо всех сил защищал ученых, доказывая, что вся работа Консультативного комитета напрямую зависит от достижений этих эмигрантов, которым теперь запретили продолжать свои исследования.
Военная контрразведка провела все возможные проверки. В обобщенном донесении о Ферми говорилось, что он "вне всякого сомнения, фашист" (в то время как он им ни в коей мере не был). Далее следовала рекомендация не допускать его к засекреченным исследованиям. В разведданных, собранных по Сциларду, сообщалось, будто он настроен "крайне прогермански" и "неоднократно высказывал свое мнение о том, что победителем в войне будет именно Германия". Его также рекомендовали отстранить от любых работ, объявленных секретными. Оба донесения ссылались на "полностью достоверные источники". Ирония заключалась в том, что информацией, которую стоило в первую очередь засекречивать, владели как раз те ученые, коих власти хотели отстранить от дальнейшей работы.
Донесения контрразведки в августе 1940 года отправили Дж. Эдгару Гуверу с просьбой привлечь к дальнейшим проверкам ФБР. Данные, полученные из его ведомства, почти слово в слово повторяли то, что ранее сообщали военные. Но рекомендации из донесений в полной мере выполнены не были: аргументы Сакса оказались сильнее. Всем четверым ученым-эмигрантам разрешили участвовать в проекте, правда, не в качестве полноправных членов НКОИ, а только как консультантам.
Однако, несмотря на то что теперь проект имел гораздо более высокий статус, работа все еще продвигалась медленно. Объективности ради следует отметить, что все полученные на тот момент результаты обескураживали. Стало точно известно, что под воздействием медленных нейтронов расщепляется именно изотоп U, однако отделить его от урана-238, по мнению ученых, было невероятно сложно. Первые данные, указывающие на возможность практически воплотить урановый реактор, обнадеживали и разочаровывали одновременно. Планировалось, что очищенный должным образом графит послужит неплохим замедлителем, однако до сих пор не было точно известно, возможна ли самоподдерживающаяся цепная реакция в урановом реакторе, в котором количество U искусственно не увеличено. Предварительные выводы Нира и Даннинга по этому вопросу были не очень оптимистичными. Если удастся построить и запустить реактор, то в нем при резонансном поглощении нейтронов ядрами урана-238 должен образоваться элемент-94, который выделить, судя по всему, гораздо проще. В свою очередь, этот элемент также мог быть расщепляемым.
В довершение ко всему Теллер произвел вычисления, результаты которых позволяли предположить, что масса урановой бомбы превышает 30 тонн. Даже если допустить, что подобное устройство все-таки удастся привести в действие, доставить его к цели невозможно ни одним из известных способов.
Буш скептически наблюдал за потугами ученых. Действительно, все их действия трудно было назвать иначе, чем охотой за призраками.
В тысячи раз мощнее
Грубая неприкрытая агрессия нацистской Германии по отношению к странам Европы не могла не вызывать реакции у тех, кто следил за ней с другого берега Атлантики. На беженцев из Европы новости из-за океана действовали особенно сильно. Весной 1940 года Теллер оказался во власти морального противоречия. Его с самого начала не радовала перспектива работать над оружием, имевшим настолько большую разрушительную силу. В то же время он прекрасно понимал, что военное и техническое превосходство Германии делают ее победу пугающе реальной. "В то время, - говорил он позже, - я считал, что помешать Гитлеру покорить весь мир сможет только чудо".
Теллер не хотел влезать в политику, считая это ненужным для себя занятием. Точно так же ученый не обращал внимания на любые заявления политиков. Поначалу он не собирался принимать участие и во Всеамериканском научном конгрессе, на котором должен был выступить Рузвельт и приглашение на который Теллер уже получил. Однако узнав о тех бесстыдствах, что Гитлер творил в Европе в мае 1940 года, он изменил свое решение. Речь президента, услышанная ученым на конгрессе, помогла ему определить свою моральную позицию и наполнила его решимостью, с которой Теллер не расставался всю жизнь.
Конечно же, он знал о письме Эйнштейна, адресованном Рузвельту, так же как и о последствии этого письма - американской ядерной программе, продвигавшейся вперед с черепашьей скоростью. Хотя раньше Теллер и не встречался с президентом, но теперь, сидя в зале и слушая его выступление, не мог избавиться от странного ощущения: ему казалось, что Рузвельт говорит с ним лично. Президент, обратив внимание присутствующих на то, каким тесным стал мир, предостерег их от слепого упования на "мистическую неприкосновенность" Америки - ведь идущая в Европе война грозила уничтожением той цивилизации, которую очень ценили все американцы. Затем Рузвельт заговорил о роли ученых:
Вам, ученым, возможно уже приходилось слышать в свой адрес слова, что вы косвенно виновны в тех бедах, которые творятся в наши дни… Но уверяю вас, это не ученые виноваты в том, что сейчас происходит в нашем мире… У истоков этой катастрофы стоят только те, кто готов использовать - и использует - ваши мирные достижения, вывернув их наизнанку.
Для Теллера эти слова прозвучали как настоящий боевой клич. В то же время ученый воспринял их и как некий моральный абсолют. Ему повезло: он бежал от той тирании, что сейчас захлестнула Европу и готова была поглотить весь остальной мир. "Я обязан сделать все от меня зависящее, чтобы защитить свободу", - заявил он.
Теперь Теллер уже окончательно все для себя решил.
Тем временем вести из Европы становились все более унылыми. Подчинив с помощью блицкрига континентальную Европу, Гитлер рассчитывал на переговоры о мире с Великобританией. После этого он собирался все внимание сосредоточить на собственном номинальном союзнике - России. В начале мая Черчилль стал премьер-министром в новом коалиционном правительстве. В отличие от Невилла Чемберлена, своего предшественника на этом посту, он отнюдь не был настроен на переговоры. Гитлеру ничего не оставалось, кроме как поставить своей новой главной целью покорение Британии. Для этого требовалось заполучить превосходство в воздухе над юго-востоком страны и над Ла-Маншем.
Летчики люфтваффе начали атаковать противника с новых баз, расположенных на севере Франции. Они преследовали морские конвои британцев, пресекавшие пролив, при этом стремясь не только топить корабли, но и выманивать английские истребители, навязывая им бои над морем. В августе Герман Геринг, возглавлявший люфтваффе, приказал наносить удары по береговым аэродромам и радарным станциям. Следующими целями должны были стать аэродромы, расположенные в глубине страны, а также авиационные предприятия. Началась "Битва за Британию".
7 сентября по приказу Геринга на Лондон обрушилась серия сокрушительных ударов с воздуха. Это была месть за бомбежку Берлина английской авиацией, а также подготовка к операции "Морской лев" - полномасштабному вторжению на британские острова. На лондонский Ист-Энд Геринг бросил 400 бомбардировщиков и 600 истребителей. Самолеты шли двумя волнами. Вдобавок ночью с другого вылета вернулись 200 бомбардировщиков. Лондон в это время еще пылал.
Когда Сцилард узнал об этой бомбежке, он почти неслышно прошептал: "Еще до того, как закончится эта война, на вооружении появятся бомбы в тысячи раз мощнее тех, что недавно сбрасывали немцы".
Глава 3 Критическая масса
Сентябрь 1939 - ноябрь 1940
В январе 1939 года Отто Фриш наконец-то получил добрые вести. Он узнал, что его отец, хотя и оставался пока в концлагере Дахау, все-таки получил шведскую визу. Вскоре его отпустили и в Вене он смог встретиться с матерью Фриша. Вдвоем они перебрались туда, где им ничто не угрожало, - в Стокгольм.
Но даже настолько радостные известия не могли избавить Отто от предчувствия близкой большой беды, с недавних пор его переполнявшего. Ожидание начала войны, которое было уже не за горами, погружало его все глубже в пучину депрессии. Фриш не видел никакого смысла продолжать те исследования, которыми занимался в Копенгагене. Росло и чувство незащищенности. Когда в лабораторию Бора приехали британец Патрик Блэкетт и австралиец Марк Олифант, Отто попросил их о помощи.
Олифант вырос в Аделаиде. Поначалу он интересовался медициной и, в частности, стоматологией, но в университете увлекся физикой. Наслушавшись Эренста Резерфорда, новозеландца по происхождению, впечатлительный студент решил заняться ядерной физикой. В 1927 году он присоединился к возглавляемой Резерфордом группе исследователей, которая работала в Кавендишской лаборатории в Кембридже. Там в начале 1930-х он стал непосредственным свидетелем множества замечательных открытий в области ядерной физики. В 1934 году в соавторстве с Резерфордом (а также немецким химиком Паулем Гартеком) Олифант опубликовал статью, в которой описывалась реакция ядерного синтеза с участием тяжелого водорода - дейтерия.
В 1937 году Олифант получил профессорскую должность в Бирмингемском университете, став деканом факультета физики. Он очень участливо отнесся к просьбе Фриша о помощи и вскоре прислал ему письмо, в котором приглашал Отто посетить Бирмингем летом 1939-го и уже на месте посмотреть, что можно для него сделать. Спокойствие и уверенность Олифанта весьма впечатлили Фриша, который никак не мог выйти из депрессии, и он не стал ждать еще одного приглашения. Упаковав два маленьких чемодана, он выехал в Англию, "ничем не отличаясь от других туристов".
Австралиец устроил Отто на должность младшего преподавателя. Тот теперь работал в довольно неформальной обстановке. Олифант читал студентам лекции и направлял к Фришу тех, кто испытывал затруднения с освоением нового материала. Отто работал с несколькими десятками студентов, которые задавали ему огромное количество вопросов, и так завязывалась весьма оживленная дискуссия. Фришу очень нравилась подобная работа.
В Бирмингеме Фриш встретился с другим эмигрантом, своим земляком - Рудольфом Пайерлсом. Рудольф родился в Берлине, в семье ассимилировавшихся евреев. Физику он изучал в Берлине, Мюнхене и Лейпциге, где и защитился в 1928 году у Гейзенберга. Затем Пайерлс переехал в швейцарский Цюрих и уже там в 1932 году был удостоен рокфеллеровской стипендии. Обучаться он должен был сначала в Риме, у Ферми, а затем в английском Кембридже - у физика-теоретика Ральфа Фаулера. Когда в 1933 году Гитлер пришел к власти, Пайерлс как раз находился в Англии. Вскоре ему стало ясно, что обратный путь в Германию закрыт. Завершив обучение, Рудольф отправился в Манчестер, где работал вместе с Лоренсом Брэггом, а затем снова вернулся в Кембридж, где пробыл еще пару лет. В 1937 году он стал профессором математики в Бирмингемском университете.
С сентября 1939 года, после начала войны, лаборатории в Бирмингеме стали главным образом заниматься крайне важными - и засекреченными - исследованиями для военных.
Работа ученых была связана с резонансным магнетроном - приспособлением, необходимым для генерации интенсивного СВЧ-излучения в наземных и бортовых самолетных радарах. Позже Ч. П. Сноу назвал эти устройства "самым ценным научным изобретением англичан, сделанным во время войны с Гитлером".
Будучи гражданами враждебного государства, Фриш и Пайерлс не должны были ничего знать об этих работах. Однако секретность проекта имела какой-то непонятный характер. Порой Олифант задавал Пайерлсу гипотетические вопросы, которые начинались со слов: "Если бы вы столкнулись со следующей проблемой…". Как позднее напишет Фриш, "Олифант знал, что Пайерлс знает, и, думаю, Пайерлс знал, что Олифант знает, что тот знает. Однако никто из них и вида не показывал".
Фриш работал со студентами не постоянно, так что, имея достаточно свободного времени, он мог снова заняться проблемой деления ядер. Используя лабораторию в те моменты, когда она не была занята, Отто провел несколько небольших экспериментов. Бор с Уилером утверждали, что уран расщепляем главным образом благодаря изотопу U, обладающему не очень высокой стабильностью. Фриш решил доказать это экспериментальным путем, получив данные по образцам с немного увеличенным содержанием редкого изотопа. Чтобы выделить небольшое количество урана-235, он собрал маленький аппарат, в котором использовался метод термодиффузии, изобретенный Клузиусом и Дикелем. Прогресс, однако, был крайне медленным.
Тем временем к Фришу обратилось Британское химическое общество с просьбой написать для них обзорный материал и осветить в нем все недавние успехи в изучении атомного ядра, чтобы это было понятно и интересно химикам. Статью Отто писал в своей съемной комнате. Не снимая пальто, он сидел, держа машинку на коленях, около газовой горелки, пытаясь хоть немного согреться: температура той зимой опускалась до -18 °C. По ночам замерзала вода в стакане.
Рассказывая о расщеплении ядра, он повторял общепринятое на тот момент мнение: если однажды и удастся осуществить самоподдерживающуюся цепную реакцию, то с учетом того, что в ней должны использоваться медленные нейтроны, атомную бомбу, в которой цепная реакция будет происходить, взорвать практически невозможно. "По крайней мере похожего результата мы бы достигли, если бы просто подожгли аналогичное количество пороха", - так писал он в заключительной части. Фриш вообще не верил в возможность создания атомной бомбы.
Однако, закончив статью, он задумался. Основная проблема на данный момент, по утверждению Бора и Уилера, заключалась в медленных нейтронах. Ядро урана-238 всегда захватывало быстрые нейтроны, имевшие определенную "резонансную" энергию, или скорость, для реакции же с природным ураном необходимы исключительно медленные нейтроны. Однако их использование означало, что и получаемая энергия будет накапливаться весьма медленно. Если построить реакцию на медленных нейтронах, то высвобождаемая энергия нагреет уран и, возможно, расплавит его или даже испарит задолго до того, как он сможет взорваться. По мере нагревания урана в реакцию будет вступать все меньше нейтронов, и в итоге она попросту затухнет.
Физики "Уранового общества" пришли к тому же самому мнению. Однако Фриша теперь очень интересовал ответ на вопрос: что все-таки произойдет, если использовать быстрые нейтроны? Считалось, что уран-235 расщепляется нейтронами обоих типов. Однако если в расщепляемом уране слишком много U, то от быстрых вторичных нейтронов, испускаемых U при распаде, будет мало пользы: по всей видимости, эти быстрые вторичные нейтроны выйдут из реакции в силу резонансного захвата ядром урана-238. Но это препятствие легко обойти, если использовать чистый или почти чистый уран-235. Фриш без особого труда собрал маленький аппарат Клузиуса-Дикеля для отделения U. Было понятно, что таким способом получить большие объемы чистого урана-235, например несколько тонн, невозможно. Но вдруг для цепной реакции на быстрых нейтронах окажется достаточно и гораздо меньшего количества?
Цепная реакция на быстрых нейтронах с использованием чистого урана-235 - если считать, что у атомной бомбы изначально и был какой-то секрет, то теперь он стал известен Фришу.
Отто поделился своими мыслями с Пайерлсом, который в начале июня 1939 года доработал формулу расчета критической массы материала, необходимой для поддержания цепной ядерной реакции. Составлена эта формула была французским физиком-теоретиком Франсисом Перреном. Для смеси изотопов с большим содержанием U Пайерлс использовал свою измененную формулу, но, поскольку счет велся на тонны, для создания оружия такой вариант не подходил.
Теперь же Фришу необходимо было проводить вычисления совсем другого порядка - с участием чистого урана-235 и не медленных, а быстрых нейтронов. Проблема заключалась в том, что никто пока не знал, какой должна быть доля U, чтобы обеспечить успешное участие в реакции быстрых нейронов. А не знали этого ученые потому, что пока еще не удавалось получить достаточное количество урана-235 в чистом виде.
В такой ситуации оставалось только выдвигать предположения. Результаты, полученные Бором и Уилером, ясно давали понять, что ядро U легко расщепляется медленными нейтронами. Далее логично было предположить, что воздействие быстрых нейтронов ничуть не менее эффективно, и возможно даже, что ядро урана-235 делится при любом контакте с ними. Впоследствии Пайерлс так написал про эту гипотезу: "Судя по всему, из данных, которые получили Бор и Уилер, следовало сделать именно такой вывод: каждый нейтрон, попадающий в ядро 235-го [урана], вызывает его распад". Подобное допущение чрезвычайно упрощало расчеты. Теперь оставалось только высчитать, какое количество урана-235 необходимо для того, чтобы он легко расщеплялся быстрыми нейтронами.
Ученые подставили в формулу Пайерлса новые числа и были сражены наповал полученным результатом. О тоннах урана теперь и речи быть не могло. Критическая масса, согласно расчетам, составляла всего несколько килограммов. Для вещества с плотностью, как у урана, объем такого количества не превышал бы величины мячика для гольфа. По оценкам Фриша, столько U можно получить за несколько недель, использовав порядка ста тысяч трубок аппаратов Клузиуса-Дикеля, подобных тому, который он собрал в бирмингемской лаборатории.