"Тут мы все переглянулись, осознав, что создать атомную бомбу все-таки возможно".
Деление быстрыми нейтронами
Физик Джозеф Ротблат, родившийся в Польше и живший в Ливерпуле, пришел примерно к такому же выводу, что и его коллеги. Прочитав об открытии деления ядра, он начал в Варшавском университете собственные эксперименты, чтобы подтвердить образование свободных нейтронов. Ротблат быстро осознал, какую угрозу несет атомная бомба. Его стали преследовать мысли о том, что нацисты могут использовать это оружие для своих черных целей: "У меня не было ни малейшего сомнения в том, что они без всяких колебаний используют любую технику, какой бы бесчеловечной ни было ее применение, если это даст им столь желанное мировое господство".
В Варшавском университете у Ротблата для проведения экспериментов на уровне атомных ядер не было практически никакого современного оборудования. Он также знал о том, что Джеймс Чедвик, ведущий ядерный физик-испытатель Британии, получивший в 1935 году Нобелевскую премию по физике за открытие нейтрона, занимается сборкой первого в Англии циклотрона. Аппарат сооружался в подвале лаборатории Ливерпульского университета, в которой работал Чедвик, а его конструкция была позаимствована у циклотронов Лоуренса. Ротблат тоже мечтал когда-нибудь построить циклотрон в Варшаве. Весной 1939 года он обратился к Чедвику с просьбой разрешить ему ненадолго присоединиться к группе последнего. Джозеф хотел понаблюдать за финальным этапом постройки циклотрона. Английский ученый ничего не имел против, и полный воодушевления Ротблат, получив скромный грант на работу за границей, отправился в свою первую поездку за пределы родной Польши. Джозеф совсем недавно женился, но все же решил не брать с собой свою молодую супругу Толу. Он думал, что разлучаются они совсем ненадолго.
Несмотря на то что в Англии Ротблату приходилось не сладко (он боролся с непростым для него английским языком, грязные ливерпульские трущобы и бедное оснащение лаборатории также отнюдь не радовали Джозефа), однако он все же смог достаточно быстро ко всему этому приспособиться, да еще и впечатлить Чедвика своими экспериментаторскими способностями. Причем впечатление это было настолько сильным, что в августе 1939 года Чедвик предложил ему грант имени Оливера Лоджа - наиболее престижную награду факультета. И впервые этот грант получил ученый из-за рубежа. Теперь вместе со средствами, выделенными ему Варшавским университетом, у Ротблата было достаточно денег, чтобы содержать в Англии и себя, и супругу.
Август еще не успел подойти к концу, а Джозеф был уже в Польше. Тола в тот момент поправлялась после аппендицита и не могла пока никуда ехать. Запрет на публикацию и распространение информации, действовавший в то время в стране, мешал супругам понять всю серьезность нависшей над Польшей угрозы. Ротблат снова отправился в Англию всего за несколько дней до того, как началось германское вторжение. Он сел на один из последних поездов - больше транспорт за пределы страны не выпускали. Молодая жена Джозефа теперь не могла никуда уехать, и, несмотря на то что он неоднократно пытался вызволить ее из польского плена, увидеться им уже не было суждено. Тола умерла там, в оккупированной фашистами стране. Ротблат впоследствии так ни на ком не женился.
Зверства, которые теперь творились у него на родине, подтолкнули Джозефа в конце ноября сделать Чедвику предложение начать совместные работы по созданию атомной бомбы. Ротблат боялся, что те физики, которые остались в нацистской Германии, уже начали подобные разработки для Гитлера, а тот, несомненно, не преминул бы воспользоваться этим оружием на своем пути к мировому господству. "В то время я просто места себе не находил, пытаясь решить, возможно, самую ужасную дилемму из тех, что могут встать перед ученым, - так Ротблат писал впоследствии. - Работа над оружием массового поражения ломала все мои убеждения - убеждения о том, каким целям должна служить наука, - но любым идеалам все равно пришел бы конец, если бы в руках у Гитлера все-таки оказалась бомба".
Чедвика начало войны также застигло врасплох. В то время он как раз решил провести выходные на рыбалке. Вместе с женой и дочерьми он отправился ловить форель в отдаленный уголок северной Швеции. Узнав о том, что части германской армии вторглись на территорию Польши, Чедвик с семьей немедленно выехали в Стокгольм, однако там их ждала другая неприятная весть: все полеты в Лондон отменили. Им пришлось лететь сначала в Голландию. Там, в Амстердаме, в гостинице они повстречались с известным писателем Г. Уэллсом. И только спустя некоторое время, на трамповом суднесмогли выйти в Северное море.
Ротблат самостоятельно пришел к выводу о том, что расщепление урана-235 медленными нейтронами не породит взрывное выделение ядерной энергии - это возможно только при использовании быстрых нейтронов. Как-то поздно вечером Джозеф решил поговорить об этом с Чедвиком, но тот, выслушав его, лишь хмыкнул в ответ. Однако первоначальный скептицизм англичанина вскоре уступил место нарастающему интересу, а приведенные Ротблатом аргументы подтверждали мнение Чедвика по данному вопросу. Построенный в Ливерпуле циклотрон был введен в эксплуатацию несколько месяцев назад. После разговора с Ротблатом прошло всего пару дней, а Чедвик, настроенный совсем по-другому, уже сел обсуждать с ним эксперименты, необходимые для достижения поставленной цели.
Сообщение Фриша и Пайерлса
Фриш и Пайерлс обсудили последние полученные результаты с Олифантом. Тот сразу же согласился со всеми приведенными ими аргументами и рекомендовал изложить их в короткой пояснительной записке. Ученые составили две машинописные записки, обе датированные мартом 1940-го. В первой рассказывалось главным образом о реальной возможности создать супербомбу с использованием урана-235 и о физических принципах, на которых основывалось ее действие. Вторая записка, озаглавленная "Краткое сообщение о свойствах радиоактивной супербомбы", несла в себе множество предсказаний различного толка. Авторы доказывали, что создание атомного оружия - "дело времени"; что применение атомной бомбы невозможно без "гибели большого количества мирного населения"; что "по всей вероятности, Германия действительно занимается разработкой этого оружия". Хотя Фриш и Пайерлс, конечно, допускали и такую мысль: возможно "пока никто из немцев не догадался, что разделение изотопов урана открывает путь к созданию супербомбы". В записке косвенно говорилось о грядущей угрозе:
Если детально проработать предположение о том, что Германия располагает или будет располагать таким оружием, становится совершенно очевидно: найти надежное укрытие от него попросту невозможно, тем более укрытие для большого количества людей. Наиболее эффективной мерой противодействия такому оружию будет только встречная угроза применения аналогичной бомбы.
Фриш с Пайерлсом, таким образом, уже поняли, что единственное средство защиты от ядерного оружия - политика сдерживания.
Олифант отправил подготовленный учеными материал Генри Тизарду, химику из Оксфорда, который занимал также должность председателя Комитета по исследованиям в области авиации. Хотя практически все внимание комитета было отдано разработкам радарных технологий, он все же считался одной из ведущих организаций, заинтересованных в использовании науки в военное время. Тизард рекомендовал создать небольшую консультативную группу. В итоге в нее вошли Олифант, Джодж Томсон - профессор физики из Королевского колледжа Лондона - и Патрик Блэкетт - также профессор физики, но из Манчестерского университета. Во главе группы поставили Томсона. Блэкетт в то время был занят другими проектами для военных и не мог сразу присоединиться к коллегам. Вскоре в состав группы вошел и Джон Кокрофт - ученый, который вместе с Эрнестом Уолтоном "первым разделил атом". После начала войны Кокрофт занял в Министерстве снабжения должность заместителя руководителя по научно-исследовательской работе и занимался в основном разработками, связанными с радарами. Фриша и Пайерлса в состав группы не включили, поскольку они были гражданами враждебного государства.
В начале апреля в Лондон приехал Жак Аллье. Он сообщил Томсону, Олифанту и Кокрофту о тех исследованиях, которыми занимались в Париже французские физики-ядерщики, а также о том, что немецкие ученые стали проявлять интерес к тяжелой воде. Работа консультативной группы наконец приобрела сколько-нибудь заметный характер. Ее члены встретились первый раз 10 апреля в Лондоне, в здании Королевского научного общества. За день до этого германские войска вошли в Данию и Норвегию.
Участники группы изучили материалы, подготовленные Фришем и Пайерлсом, но восприняли их весьма скептично. Они согласились с тем, что серия небольших экспериментов по выделению U с использованием гексафторида урана имела смысл, но в то же время не было никакой причины переводить эти исследования в ранг имеющих стратегическое военное значение. Тизард и вовсе считал, что французы "уж чересчур переживают" из-за существования германской ядерной программы. В этом аналогия данного собрания с первым заседанием возглавляемого Бриггсом Консультативного комитета по вопросам использования урана была полной.
Но на сим сходство заканчивалось. 16 апреля Томсон написал Чедвику письмо с приглашением присоединиться к группе, вторая встреча которой состоялась через восемь дней. Узнав подробнее о планах Фриша и Пайерлса, содержавшихся в их сообщении, Чедвик оказался сбит с толку. В целом его мысли совпадали с тем, что предлагали эти ученые, однако Чедвик, не получив на тот момент достаточно экспериментальных доказательств, отнюдь не был уверен, что создание атомной бомбы с использованием урана-235 так вероятно. Однако британский ученый согласился с технической частью сообщения - и это резко повысило его убедительность для членов консультативной группы, которые теперь вдруг поняли, что создать атомную бомбу действительно возможно. Осознание этого по-настоящему потрясло всех входивших в группу физиков.
Фриш с Пайерлсом прекрасно понимали потенциальные последствия своего открытия. Однако у них и мысли не возникало, как будущий проект по созданию оружия невероятной разрушительной силы, оружия, которое могло быть причиной "гибели большого количества мирного населения", выглядит с точки зрения морали. Впоследствии Фриш напишет:
Зачем было начинать проект, если его успех приведет к появлению невероятно жестокого оружия массового поражения, подобных которому мир еще не видел? Ответ очень прост. Шла война, она и оправдывала все цели. Вполне вероятно, что немецкие ученые думали в точности так же, как и мы, занимаясь совершенно аналогичными разработками.
Учеными руководил прежде всего страх. Они боялись того, что новое оружие окажется в руках того зверского режима, которому под силу поработить не только Европу, но и весь мир; режима, который вершил зло, выходящее далеко за грани человеческого воображения.
Спонтанное деление
Пайерлс вместе со своей женой Евгенией, уроженкой России, переехал в новый довольно просторный дом в другом районе Бирмингема - Эдгбастоне, и пригласил Фриша пожить у них. Отто с радостью покинул свою тесную комнатушку. Женя была просто необыкновенной девушкой. Хозяйством она занималась "разумно и всегда с радостью. У нее был звенящий голос, а говорила она с манчестерским акцентом и еще, как и многие русские, прекрасно обходилась в речи без определенного артикля". Она приучила Фриша бриться каждый день и показала ему, как вытирать тарелки точно так же быстро, как она их мыла.
Фриш вместе со своим коллегой терпеливо ждал реакции на составленную ими пояснительную записку, все больше беспокоясь о своей дальнейшей судьбе. Он уже получал вызов из полиции. Явившись по нему, Фриш вынужден был отвечать на целую лавину вопросов о своей жизни в настоящее время и о том, чем планирует заниматься: есть ли у него родственники на иждивении, думает ли сдавать экзамен на знание языка, собирается ли получить степень, имея которую, смог бы устроиться на работу. Женя была уверена, что Отто, как и других "враждебных иностранцев", вышлют на остров Мэн. По ее совету Фриш купил несколько хлопчатобумажных рубашек - стирать и гладить их холостяку было бы несложно. Через тех знакомых, которые были у него среди ученых, он попытался сообщить властям, что работает над важным военным проектом. По всей видимости, трюк сработал. Полиция больше не беспокоила Фриша, и, что самое главное, - стирать и гладить те хлопчатобумажные рубашки ему так и не пришлось.
Чтобы получить с помощью маленького аппарата, построенного Отто, то количество урана-235, которое требовалось для эксперимента, нужно было немало времени и терпения. Долго терпеть он не умел и потому придумал альтернативный способ провести все требуемые замеры на скорую руку. Фриш решил использовать метод бомбардировки природного урана медленными нейтронами - если верить Бору и Уилеру, расщепляться в этом случае должны были только ядра урана-235. Нейтроны он собирался получить, прибегнув к довольно-таки старому способу - воздействовать гамма-излучением радия на бериллиевую мишень. Под влиянием гамма-частиц нейтроны вытеснялись из ядер бериллия. В то время данный способ уже уступил место более совершенным - с использованием циклотрона Лоуренса и другого оборудования, в котором применялось электричество высокого напряжения.
Запасшись небольшим количеством высокорадиоактивного радона, газ был получен из радия, который хранился глубоко под землей в пещере Голубой Джон, в графстве Дербишир, - Фриш воздействовал им на бериллий, а полученными нейтронами обработал примерно грамм урана, помещенного в камеру ионизации. В течение 36 часов он произвел целую серию измерений, делая лишь маленькие перерывы для сна. Спал Отто тут же, в лаборатории, на походной койке. Сделать ему удалось целых два важных открытия.
Одним из них стало явление, которое поначалу Фришу показалось просто интересной аномалией, возникшей в ходе эксперимента. Это было самопроизвольное деление ядер природного урана. Ядра-"капли" урана-235 настолько нестабильны, что время от времени попросту распадаются без всякого внешнего воздействия, выделяя свободные нейтроны и прочие продукты деления. Вторым открытием стал тот факт, что Фриш, как оказалось, преувеличил количество урана-235, необходимого для эффективного расщепления вещества медленными нейтронами. Это означало, что он преуменьшил критическую массу этого изотопа, необходимую для поддержания цепной реакции. По счастливому стечению обстоятельств в то же самое время Пайерлс установил, что критическую массу можно сократить, если окружить делящееся вещество таким материалом, который станет отражать все стремящиеся во внешнюю среду нейтроны обратно в это вещество. Фактически ученые вернулись к тому, с чего начинали.
У Пайерлса также имелись мысли по поводу разделения изотопов. Он обратился за консультацией к Францу Симону, первоклассному химику. Симон родился в Берлине, в еврейской семье, а во время Первой мировой войны был награжден Железным крестом 1-го класса. В 1933 году Линдеман сумел вытащить его из Германии и привезти ученого в Оксфорд. Для получения урана-235 Фриш считал лучшим вариантом термодиффузию по методу Клузиуса-Дикеля из-за его простоты. Однако Симон и Пайерлс не были полностью уверены в эффективности этого метода. По мнению первого, лучших результатов можно добиться, прибегнув к газовой диффузии - пропустив газ через пористую мембрану. Пайерлс отправил Томсону письмо, в котором настаивал на том, чтобы консультативная группа обратилась к Симону за помощью, а затем написал Линдеману. Симон и Пайерлс лично встретились с ним в июне 1940 года. Пайерлс не смог разобрать ворчание Линдемана, однако посчитал, что убедить его все-таки удалось.
Мод Рей Кент
Мейтнер, которая находилась тогда в Стокгольме, обратила внимание на статью Сегре, опубликованную в Physical Review. В статье ученый писал о том, что ему не удалось обнаружить у неизвестного вещества с периодом распада 2,3 дня никаких аналогий с химическими свойствами рения. Сегре высказывал предположение, что это вещество - простой осколок деления ядра. Мейтнер же была убеждена: это - "элемент-93".
Однако, чтобы экспериментально доказать свою правоту, ей требовалось иметь под рукой устройство для получения нейтронов. Остаток зимы она провела, терпеливо ожидая того дня, когда наконец заработает построенный Сигбаном циклотрон. Так ничего и не дождавшись, она отправилась в Копенгаген, в институт Бора, где циклотрон был в рабочем состоянии. На место она прибыла 8 апреля 1940 года после полудня.
Бор в то время находился в Норвегии, завершая свою лекционную поездку. Тем вечером его пригласили к королю Хокону VII на ужин, на котором царила весьма мрачная атмосфера. Король, да и все правительственные чиновники были в очень подавленном настроении, понимая реальную угрозу вторжения на территорию их страны германских войск. Ночным поездом Бор выехал в Копенгаген. Ночью его разбудили датские полицейские, которые сообщили, что началась оккупация Дании. Той же ночью в Копенгагене Мейтнер проснулась от рева немецких аэропланов у себя над головой.