Из теории Гейзенберга следовал совершенно ясный вывод: чем ниже температура в реакторе, тем проще добиться возникновения цепной реакции. 8 апреля 1940 года, как раз в те дни, когда французы готовили свой первый эксперимент со столь удачно приобретенной тяжелой водой, профессор Пауль Хартек посетил аммиачные заводы "Лейна" в Мерсебурге и изложил "национал-социалистскому директору" исследовательских работ доктору Герольду план получения цепной реакции путем помещения окиси урана в сухой лед - вещество недефицитное, удобное в обращении и способное сохраняться достаточное время; скорость испарения сухого льда невелика, он имеет достаточно низкую температуру (-78° С) и его легко приготовить химически чистым.
Идея Хартека была поистине блестящей! И кто знает, как пошли бы работы дальше, если бы план Хартека осуществился? В ней явно ощущалась школа Резерфорда. Хартек недаром поработал с этим величайшим мастером физического эксперимента. Сотрудничество с Резерфордом не только научило Хартека экспериментировать, оно открыло ему глаза на истинное состояние экспериментальной техники в Германии. Вернувшись из Англии, Хартек ясно видел то, чего не желали или не могли заметить националистически настроенные немецкие ученые, превозносившие германскую физику. Хартек понимал, что на самом деле положение в германской физике далеко не блестящее и, до тех пор пока уровень немецких лабораторий и исследований не сравняется с английским, нечего возлагать серьезных надежд на будущее германской науки. Но кому нужны были, кто пожелал бы прислушиваться к выводам Хартека в атмосфере националистического угара, душившей Германию, кто осмелился бы поставить под сомнение будущее немецкой науки, "очищенной" от всех ненемецких элементов?
Итак, эксперимент, задуманный Хартеком, мог бы дать очень многое. И были люди, желавшие воспользоваться этим, а потому помогавшие Хартеку. В их числе оказался и Герольд. Его фирму сразу же заинтересовали коммерческие выгоды, которые сулило создание атомных реакторов, он пообещал совершенно бесплатно выделить для эксперимента необходимое количество сухого льда и даже предложил место для проведения экспериментов непосредственно на заводах "Лейна". Однако в верхах "ИГ Фарбениндустри" было решено проводить опыты у Хартека, в Гамбурге.
Время благоприятствовало опытам. Весна еще не кончилась, и почти до конца мая спрос на сухой лед должен был оставаться очень небольшим. Нужное Хартеку количество сухого льда обещали доставить не позже чем через сутки после запроса. Обнадеженный Хартек приступил к подготовке фундамента для размещения урана и сухого льда. А одновременно отправил Дибнеру письмо с просьбой выделить от 100 до 300 килограммов урана и получил в ответ обещание передать ему во временное пользование не менее 100 килограммов окиси урана и заверение, что вагону с сухим льдом будет открыта через Германию зеленая улица.
Казалось бы, все складывалось как нельзя лучше. Но в той обстановке, в какой существовала в Германии физика, неминуемо должно было возникнуть затруднение, носящее иной, нематериальный, характер - соперничество. Каждый из участников атомного проекта желал стать первым, каждому лично хотелось осуществить решающий эксперимент. Так, Гейзенберг, сообразно своему положению ведущего ученого, запросил для собственных опытов от того же военного министерства до тонны окиси урана. Дибнер, отношения которого с Гейзенбергом никогда не были особенно хорошими, вежливо ответил, что Гейзенберга уже опередили с заявками на уран и что тонна окиси урана в распоряжении военного министерства наберется в лучшем случае к концу июня, к концу же мая будет не более 600 килограммов, а пока есть всего лишь полтораста килограммов. Поэтому, предлагал Дибнер, Гейзенбергу стоит лично договориться с первым претендентом, с Хартеком.
Нобелевский лауреат вынужден был обратиться к Хартеку. В письме он весьма прозрачно намекал, что Хартеку не стоит особенно спешить с получением окиси урана, поскольку для подготовки основного эксперимента ему следует провести некоторые предварительные опыты, а потому Хартек мог бы на это время уступить ему, Гейзенбергу, несколько сот килограммов. "Разумеется, - продолжал Гейзенберг, - если у Вас имеются какие-либо особые соображения и Вы видите особую необходимость в Ваших экспериментах, Вы, вне всякого сомнения, можете начинать первым. Но я лично считаю, что на первое время Вы вполне обойдетесь и сотней килограммов".
Это письмо привело Хартека в ярость. Ведь ему ни в коем случае нельзя было откладывать опыты: уже существовала договоренность о срочной доставке льда; перенести срок - означало вовсе не получить его, так как начиная с июня весь сухой лед забирали пищевые холодильники. Да и вся научная аппаратура трудами профессора Кнаузра была уже подготовлена. И только нехватка окиси урана мешала приступить к опытам. Хартек снова писал Дибнеру: "Единственно чего нам не достает, так это препарата 38. Получив его, мы могли бы провести решающий эксперимент. Сохранять сухой лед долее недели невозможно, и уже одно это не позволит нам затянуть опыты на долгий срок. Поэтому мы будем держать препарат у себя между 20 мая и 10 июня". Он просил у Дибнера всего 100-300 килограммов, ибо считал, что больше урана нет. "Чем больше урана будет использовано в эксперименте, тем определеннее окажутся результаты. Это совершенно ясно. Вот почему я был бы крайне признателен, если бы Вы смогли оказать содействие в передаче нам во временное пользование максимального количества окиси".
На исходе первой недели мая 1940 года место для сборки опытного реактора было подготовлено, а от Дибнера пришло новое обещание прислать несколько сот килограммов окиси урана. Хартек обратился к Герольду с просьбой оттянуть, насколько возможно, отправку сухого льда; это, как он надеялся, помогло бы как-то разминуться во времени с Гейзенбергом и удовлетворить его урановые претензии. 6 мая Хартек говорил с Берлином по телефону, он повторил Дибнеру, что ему потребуется не менее 600 килограммов препарата 38. А через три дня направил Дибнеру новое письмо с просьбой окончательно уточнить количество, ибо иначе не имел возможности продумать оптимальную геометрическую конфигурацию. Хартек снова заверил Дибнера в стремлении получить результаты решающего характера.
Присылка окиси урана затянулась до конца мая, но хуже всего было то, что доставлено было урана гораздо меньше обещанного. Физический институт кайзера Вильгельма со скрипом поделился кое-чем из собственных запасов; в письме об отправке урана профессор Позе сообщал: "По указанию Департамента армейского вооружения направляем вам 50 килограммов препарата 38. Хайль Гитлер!" Быть может, Позе надеялся заменить нацистским приветствием недостающие Хартеку сотни килограммов урана или воодушевить его? Больше никто из физиков ничем не помог Хартеку. Только профессор Риль из "Аузр гезельшафт", интересы которого были сосредоточены на приобретении его фирмой новых заказчиков, лично привез сто с лишним килограммов окиси урана. И это было все, что удалось получить Хартеку. Вернее, почти все. Ибо из военного министерства он к тому же получил письмо, строго предупреждавшее о недопустимости малейшего загрязнения окиси урана примесями во время экспериментов.
Англичанам это должно напомнить знаменитое письмо первого лорда адмиралтейства командующему британской эскадрой в первую мировую войну. В этом письме от адмирала требовали всеми средствами оберегать во время боя выделенные ему под командование дополнительные крейсера. Этим боем явилась Ютландская битва, и, вероятно, адмирал беспокоился о приданных крейсерах ничуть не больше, чем об остальных кораблях. Когда же флот возвратился к берегам Англии, и адмирал бесстрастным тоном сообщил о полном уничтожении флота фон Шпее, ему, разумеется, не напомнили о строгом предупреждении. Что же касается Хартека, то ему пришлось биться с куда более сильным противником - с самими законами физики, но в его распоряжении была лишь утлая лодчонка. И когда "битва" завершилась, главнейшие проблемы по-прежнему оставались на плаву и на их броне не осталось даже и царапины.
Вот как проходила эта "битва".
В первых числах июня прибыли обещанные пятнадцать тонн сухого льда. Урана имелось всего лишь 185 килограммов, но надежды получить еще у Хартека уже не оставалось. Хартек и его сотрудники приступили к сооружению реактора, заранее сознавая невозможность осуществления цепной реакции. Из сухого льда они сложили блок почти кубической формы с размерами основания 2 на 2 метра и почти такой же высоты. В этом блоке прорезали пять колодцев, куда заложили окись урана, а в центре блока поместили стандартный радиево-бериллиевый источник нейтронов. 3 июня Хартек сообщал военному министерству, что работы уже ведутся и будут закончены в течение недели. Как он и ожидал, обнаружить явление размножения нейтронов при столь малом количестве урана не удалось. Поэтому группа сосредоточила усилия на определении длины диффузии нейтронов в твердой двуокиси углерода (в сухом льде) и сечения поглощения нейтронов в уране, о чем они впоследствии и написали весьма подробный отчет.
В общем, результаты убедили Хартека и его сотрудников в правомерности задуманного эксперимента, в его успешном исходе при использовании значительного (даже большего, чем предполагалось сначала) количества урана. В отчете они, еще не остыв, написали о намерении продолжить эксперименты с реактором из пятиметрового куба сухого льда, в который предполагали заложить от одной до двух тонн окиси урана. Но это намерение так никогда и не было претворено в жизнь. Противодействие и недоброжелательное отношение со стороны коллег, и особенно "чистых физиков", обидели и обескуражили Хартека. И он более не пытался построить реактор с сухим льдом.
Вторжение немецких войск в Норвегию в апреле 1940 года и захват единственного в мире завода тяжелой воды сразу же изменили планы немецких атомщиков. Норвежцы дрались беззаветно и отчаянно, но их маленькая армия не могла долго выстоять в борьбе с немецкой военной машиной. Особенно сильное сопротивление норвежцы оказали оккупантам в 120 километрах западнее Осло, как раз неподалеку от Рьюкана; но и оно было недолгим; ближайший к Рьюкану город Конгсберг пал 13 апреля, через три дня после вторжения. Но Рьюкан держался дольше всех - Жак Алье привез приказ "защищать этот город всеми средствами". И все-таки 3 мая на улицах Рьюкана раздался топот немецких солдат. В тот же день немецкий представитель вступил в переговоры с администрацией электролизного завода. Но на сей раз они велись на совершенно иной основе, чем в январе. Правда, первой, самой непосредственной задачи немцам осуществить не удалось; норвежцы не без злорадного удовлетворения сообщили, что за несколько недель до оккупации все запасы тяжелой воды вывезли во Францию. Эта новость была неожиданной для немецких атомщиков, более того, очень встревожила их. Кому-кому, а им-то не требовалось объяснять, зачем союзным державам понадобилась тяжелая вода.
3
Теперь стоит вкратце рассказать о положении дел в США и Англии.
Вот что писал об этом времени генерал Гровс, назначенный в 1942 году административным руководителем американского атомного проекта:
"…начиная с 1939 года, когда Лиза Мейтнер доказала возможность расщепления атома, исследования в области использования атомной энергии ширились все возрастающими темпами".
Как уже говорилось, для исследователей были открыты два пути; подавляющее большинство физиков понимало, что процесс расщепления атомного ядра можно использовать либо для выработки энергии, либо для создания сверхбомбы. Однако на первых порах лишь ученые-эмигранты, на собственной шкуре испробовавшие Новый порядок в гитлеровской Германии и имевшие представление о развитии науки под руководством национал-социалистов, серьезно относились к возможности создания сверхбомбы в Германии. Американские же физики, как и английские, в те дни еще не придавали особого значения роли физики и научных исследований в военном деле. И именно физикам, перебравшимся в США, выпало на долю предостеречь американцев, привлечь их внимание к угрожающей сущности немецких атомных исследований. Все пятеро физиков, ставших в 1939 году инициаторами американского атомного проекта, - Сцилард, Вигнер, Теллер, Вайскопф и Ферми - приехали из стран, пораженных чумой фашизма. В Великобритании положение оказалось точно таким же: костяком кадров атомщиков явились ученые, бежавшие из стран, оккупированных гитлеровскими полчищами.
17 марта 1939 года, еще до начала войны и за месяц до того, как немецкое военное министерство получило первое предложение об атомных работах, в Вашингтоне произошла встреча Ферми и представителей военно-морских сил США. Этой встречи Ферми добился по собственной инициативе, он намеревался растолковать военным возможности осуществления управляемой цепной реакции в реакторе на медленных нейтронах и получения взрывной цепной реакции, развивающейся под воздействием быстрых нейтронов. Ферми особенно настойчиво предупреждал об опасности создания атомного оружия в Германии. Однако представители военно-морских сил не придали должного значения словам Ферми. Это не обескуражило ученого, а, наоборот, лишь придало ему настойчивости. Летом того же года он заручился поддержкой самого Эйнштейна и вместе со Сцилардом и Вигнером попытался через экономиста с Уолл-стрита Александра Сакса, имевшего доступ к президенту, добиться содействия правительства. Сакс подготовил письмо на имя президента, и 2 августа оно было подписано Эйнштейном.
В письме Эйнштейн предупреждал Рузвельта о возможности создания бомб ужасающей разрушительной силы и указывал на почти полное отсутствие разведанных залежей урановых руд в США. Эйнштейн продолжал:
"Как мне стало известно, Германия фактически полностью прекратила продажу урана из захваченных рудников Чехословакии.
…Принятие ею столь срочных мер, по всей вероятности, может быть истолковано, исходя из того, что сын заместителя государственного секретаря Германии фон Вайцзеккер прикомандирован к Институту кайзера Вильгельма в Берлине, где в настоящее время воспроизводятся некоторые американские работы по урану".
Рузвельт образовал Консультативный комитет по урану под председательством доктора Л. Бриггса, который, подобно Эзау в Германии, возглавлял лабораторию в Национальном бюро стандартов в США. В ноябре 1939 года этот Комитет рекомендовал правительству оказать финансовую поддержку работам и выделить четыре тонны графита и пятнадцать тонн окиси урана для измерений сечения поглощения нейтронов ядрами урана. Однако денег было отпущено немного, и в течение полугода интереса к урановым работам власти более не проявляли.
7 марта 1940 года Эйнштейн направил президенту второе письмо, в котором вновь настоятельно обращал внимание президента на опасность, зреющую в Германии:
"С тех пор, как началась война, интерес в Германии к урану еще более возрос. Ныне мне стало известно о том, что исследования там проводятся в обстановке глубокой секретности и что они распространились еще на один из Институтов кайзера Вильгельма - на Физический институт. Последний взят под контроль правительства и группой физиков во главе с К. Ф. фон Вайцзеккером, который в настоящее время работает там над ураном в сотрудничестве с учеными из Химического института. Прежний директор института был выдворен под видом предоставления ему отпуска на время войны".
Мы уже знаем, кого именовал Эйнштейн "прежним директором". И действительно, после долгих странствий Дебай в конце концов попал в Соединенные Штаты. Здесь своими рассказами о делах в Институте кайзера Вильгельма Дебай вновь обострил утихшие было опасения. В довольно откровенном разговоре с журналистами он сообщил об обстоятельствах своего отъезда из Далема. По его словам, получив уведомление о том, что его лаборатория будет использоваться "для других целей", он попытался выяснить истинную подоплеку дела и скоро узнал, что основная часть лабораторий Института должна заняться урановыми исследованиями. Результатом беседы Дебая с журналистами была огромная статья в "Нью-Йорк Таймс", написанная в сенсационном и почти паническом тоне. Эта статья уверяла читателей, что в Германии каждый физик, каждый химик, каждый незанятый другими важными работами инженер получил приказ "бросить все прежние исследования и отдать все силы исключительно работе над ураном. И, как теперь стало известно, все участники этой работы трудятся не покладая рук в лабораториях Института кайзера Вильгельма в Берлине".
Примерно в это же время сведения, аналогичные сообщенным бывшим директором берлинского института, поступили и в Великобританию. В этой стране сравнительно небольшая группа ученых тоже вела работы, подобные американским, немецким и французским. Еще в середине 1939 года профессор Дж. П. Томсон из Имперского колледжа в Южном Кенсингтоне получил от министерства авиации некоторое количество окиси урана. Это позволило провести различные опыты, подвергая воздействию медленных и быстрых нейтронов уран, помещенный в замедлитель - воду или парафин. Разумеется, до цепной реакции дело не доходило. Профессор Чедвик в Ливерпуле провел собственные эксперименты с ураном, полученным из Имперского колледжа. В результате он пришел к выводу о возможности протекания цепной реакции и на медленных, и на быстрых нейтронах. Все это еще происходило в последние месяцы мира.
А потом грянула война, и в Англию стали прибывать беженцы с континента. Среди них - Отто Фриш. Сперва он не рассчитывал задерживаться в Англии надолго, но так и остался. Он поселился в Бирмингеме, где встретился со своим коллегой и тоже беженцем профессором Рудольфом Пайерлсом. В последней работе Фриша, опубликованной на континенте, утверждалось, что создать сверхбомбу "если и не невозможно, то уж во всяком случае непозволительно дорого". Под влиянием Пайерлса взгляды Фриша на пути создания бомбы заметно переменились. Продумывая их, Фриш и Пайерлс пришли к выводу о необязательности десятикратного повышения концентрации урана-235. Они поняли, что чистый уран-235 в количестве, превышающем некоторую критическую массу, без всяких внешних воздействий взорвется со страшной силой.
Фриш и Пайерс написали об этом две короткие записки. В одной из них, занявшей всего три страницы и посвященной изготовлению "супербомбы", они привели такие цифры: бомба, содержащая всего лишь пять килограммов чистого урана-235, взорвется с силой нескольких тысяч тонн динамита, как только содержащийся в ней уран объединится в общий "кусок". Самым очевидным препятствием к созданию бомбы такого типа являлась трудность выделения из общей массы природного урана больших количеств сравнительно редкого урана-235. Подобно немецким ученым, Фриш и Пайерлс наиболее подходящим методом разделения считали термодиффузию, то есть метод Клузиуса - Диккеля. Если процесс термодиффузии последовательно повторить в ста тысячах ступеней разделения, то, по мнению Фриша и Пайерлса, можно будет довести концентрацию урана-235 до 90 % •