Глава 8. Плутоний
Глава 8. Плутоний
Первое представление Вернера Гейзенберга о цепной реакции в декабре 1939 года имеет примечательное сходство с костром для выжигания угля. Он предлагает слоистую структуру в форме шара или кегли. Каждый слой должен иметь площадь не менее одного квадратного метра. Поверх слоя оксида урана находится слой либо тяжелой воды, либо чистого углерода. «Машина такого рода будет — в силу процесса расщепления — длительное время поддерживать постоянную температуру, высота которой будет зависеть от размеров аппарата». Выделение тепла является предпосылкой для производства электричества. Но сколь угодно высокой температуры урановая машина все равно достичь не сможет, резюмирует Гейзенберг, «поскольку иначе процесс самовозбуждения остановится». Его соображения задают общие направления работы для девяти рабочих групп «уранового клуба». Они должны замерить энергии нейтронов, возникающих в процессе расщепления, и исследовать их воздействие на цепную реакцию. Какое вещество-замедлитель лучше всего подойдет для размножения нейтронов? Кроме того, необходимо выяснить минимальное количество материалов, которое вызовет желаемое «самовозбуждение» реактора без того, чтобы он сам «взорвался к чертям собачьим», как это сформулировал Оппенгеймер.
Когда Курт Дибнер читает отчет Гейзенберга, компания «Ауэр» на своей новой фабрике в Ораниенбурге уже производит из санкт-йоахимстальской урановой руды первый центнер высокочистого оксида урана. Даже в небольших дозах этот измельченный в пыль металл представляет собой «первосортный яд», как утверждает Отто Ган, и при непосредственном контакте в процессе переработки — при вдыхании или заглатывании — вызывает отравление. Его химическое воздействие на легкие или желудочно-кишечный тракт человека опаснее, чем радиоактивное облучение. Для такой опасной работы привлекаются заключенные: две тысячи арестанток из близлежащего концентрационного лагеря Заксенхаузен. Нетерпеливый Гейзенберг требует как минимум тонну ценного материала, в то время как коллега Хартек в Гамбурге ждет обещанных для его опытов трехсот килограммов.
Физический химик Пауль Хартек, родившийся в Вене в 1902 году, усматривает зазнайство в высказываниях и статьях Гейзенберга и Вайцзеккера. Хартек волнуется, что они, будучи чистыми теоретиками, не обладают достаточным практическим опытом и не могут похвастаться тем, что называется чутьем в кончиках пальцев, когда дело доходит до деталей «геометрии реактора». Он-то занимался медленными нейтронами еще задолго до открытия расщепления ядра. Он знает их заветные «ходы», знает, где и как они затормозятся или поглотятся. Хартек изучал нейтронные процессы между делом, догадываясь, что это знание ему однажды пригодится. Свои внеплановые исследования он предпринимал с интуитивным «подспудным чувством» и сравнивает их с фортепьянными этюдами — упражнениями для пальцев, которые рано или поздно дадут результат. И вдруг откуда ни возьмись появляются эти эстеты — Гейзенберг и Вайцзеккер, желающие доминировать в «урановом клубе», и ведут себя так, будто они единственные в мире что-то смыслят в ядерной физике. На взгляд Хартека, оба теоретика переоценивают свои практические способности.
Но установлению здоровой атмосферы в общем деле мешает не только эта личная неприязнь. Участники очень активны, научная любознательность перевешивает моральные колебания перед лицом сверхоружия в руках преступного режима. Каждый рвется вперед, чтобы первым предъявить «самовозбуждающийся реактор» в суровое военное время. А если уж к делу подключается Гейзенберг, то без лишней порции спортивной злости тут не обойтись. Он хочет выигрывать всегда: у доски на кафедре, у теннисного стола, за шахматами, а теперь, естественно, и при разработке уранового котла. Но и конкуренты не дремлют. В мае 1940 года Хартек близок к воплощению блестящей идеи. Она пришла ему в голову — словно в издевку — при изучении гейзенберговской теории реактора, которая требует в качестве замедлителя высокочистый углерод. Чтобы минимизировать загрязнения, Хартек думает использовать в качестве замедлителя твердую углекислоту — сухой лед, — погружая в него оксид урана. Обычный графит, имеющийся в продаже, загрязнен бором и кадмием. Даже высокочистый — по коммерческим масштабам — графит с одной частью бора на пятьсот тысяч частей основного вещества все еще недостаточно чист, чтобы рассматриваться в качестве замедлителя для урановой машины. Пауль Хартек по опыту знает, что можно существенно уменьшить загрязненность, если использовать спрессованный снег из углекислоты.
Он использует свои добрые отношения с компанией «I.G. Farben», которая готова бесплатно предоставить ему пятнадцать тонн сухого льда — целый железнодорожный вагон. Управление вооружений тоже изъявляет готовность оплатить железнодорожную перевозку от углекислотной фабрики Оппау под Людвигсхафеном до Гамбурга. Вот только заявку Хартека на минимально необходимые триста килограммов «препарата 38» Дибнер выполнить не может. Вошедшее в профессиональный обиход маскировочное название указывает на формулу оксида урана: U3O8. Это вожделенное вещество в своей высокочистой форме все еще является на тот момент раритетом в Германии. Дибнер сталкивается с неблагодарным делом: те несколько центнеров вещества, что имеются в его распоряжении, более-менее справедливо разделить между ретивыми и ревнивыми атомщиками в Берлине, Лейпциге и Гамбурге. Он приговаривает Хартека к тому, чтобы тот сам договорился со своим любимым врагом Гейзенбергом о доступе к ядерному топливу. Вдобавок ко всему, теплое время года может стать для Хартека роковым. Время уходит, дает он знать Гейзенбергу, заклиная его ненадолго расстаться с частью уранового запаса. Ибо скоро в Гамбург прибудут блоки углекислоты, но уже через неделю они попросту растают. А на новые поступления, к несчастью, рассчитывать не приходится. Потому что уже в начале июня компания «I.G. Farben» должна направлять все запасы сухого льда на охлаждение продовольствия, что в военное время, естественно, считается первоочередной задачей. Но увы: даже когда Гейзенберг переносит свой эксперимент, Хартеку достается не более одного центнера «препарата 38». Зато Николаус Риль, руководитель научных исследований компании «Ауэр», лично транспортирует в Гамбург еще ровно три центнера свежеизготовленного оксида урана йоахимстальского происхождения. Хартек сообщает Дибнеру, что хочет загрузить первый немецкий урановый котел в «еврейский сундук». Так называют огромные контейнеры для переезда еврейских эмигрантов.
На седьмом этаже Института физики Колумбийского университета царит business as usual. Тому, кто хочет в эти апрельские дни 1940 года поговорить с Энрико Ферми, придется — как важному испанскому посетителю несколько лет тому назад в Риме — рассчитывать, что, скорее всего, он увидит вначале его облысевший затылок, его развевающийся халат и мелькающие каблуки его башмаков. Ферми и в Нью-Йорке считает себя лучшим атлетом в своей группе. И поэтому снова объявил тридцатиметровые спурты вдоль коридора к счетчику Гейгера своим начальническим делом. После того как из военного бюджета было выделено шесть тысяч долларов, в лабораторию поступило уже несколько ящиков с графитовыми кирпичами — всего четыре тонны. Лео Силард до последнего сражался с господами из «Union Carbon and Carbide Company» за приемлемые цены. Ферми и его сотрудники укладывают графитовые кирпичи в черные колонны высотой три метра, пока их лица не покрываются слоем угольной пыли. Герберт Андерсон и Ферми хотят сперва понаблюдать, как графит и нейтроны будут взаимодействовать.
У подножия графитового котла находится испытанный радоново-бериллиевый источник, вставленный в парафиновый блок, тогда как зазоры в графите задуманы для фольги из родия, которая внутри котла должна улавливать нейтроны и таким образом отмечать глубину их проникновения. Чем глубже и дальше нейтроны проникают в графит, тем лучше это вещество подходит в качестве замедлителя для будущего реактора. Поскольку родий имеет период полураспада в сорок четыре секунды, каждое действие должно быть идеально отработанным. После одной минуты облучения Андерсон по отмашке удаляет источник нейтронов, а Ферми с секундомером в руке хватает фольгу. У него есть десять секунд на то, чтобы добежать до кабинета, и еще пять секунд на то, чтобы поднести фольгу к счетчику Гейгера и захлопнуть свинцовую крышку до того, как прибор заработает. «Я до сих пор так и вижу, как с первыми щелчками счетчика в его глазах вспыхивают искры, — вспоминает Андерсон. — В такт этому ритму он кивает головой. Феномен радиоактивности всякий раз заново приводит его в восторг».
«Еврейский сундук» Пауля Хартека — это сколоченный из досок контейнер высотой, шириной и глубиной в два метра. Он стоит на виду у любого ротозея между декоративными кустами и клинкерной обшивкой стены Института физической химии на Юнгиусштрассе в Гамбурге. В этом совершенно секретном котле под открытым небом размещаются блоки сухого льда. Порошок оксида урана Хартек и его сотрудники засыпают в пять вертикальных шахт, оставленных среди льда. Стенки шахт облицованы фанерой. Источник нейтронов и измерительные зонды располагаются у средней шахты. В эту последнюю неделю мая сбываются все худшие ожидания Хартека. Измерения разочаровывают. Размножения нейтронов, которое он оценивал по предварительным расчетам в двадцать пять процентов, так и не зафиксировано. Сто восемьдесят пять килограммов «препарата 38» попросту не хватило, чтобы провести полноценный эксперимент и добиться разумного результата. В начале июня его пятнадцать тонн сухого льда растаяли, так что ему пришлось с огорчением прекратить опыт.
В это же время сбывается и кошмар трех венгров в Америке: вермахт в результате блицкрига вступает в Бельгию и действительно захватывает склады фирмы «Union Mini?re du Haut Katanga», где хранятся три тысячи пятьсот тонн высокоценных соединений урана из Бельгийского Конго. Первый приказ новых господ требует немедленной поставки шестидесяти тонн на заводы «Ауэр» в Берлин. Паулю Хартеку военная добыча из Бельгии уже не пригодится. Пока руда из Конго будет переработана в «препарат 38», пройдет слишком много времени. Кроме того, теперь очередь на получение продукта у Вернера Гейзенберга. В ближайшее время все старые и новые запасы урана будут направляться исключительно его группе в Берлин и Лейпциг. На взгляд Дибнера, Хартек уже имел свой шанс и не смог им воспользоваться. Его идея применения сухого льда в качестве высокочистого замедлителя для уранового котла больше не получает поддержки. Будь этого вожделенного оксида урана в распоряжении Хартека в мае 1940 года на несколько центнеров больше, его измерения, возможно, оказались бы такими обнадеживающими, что он занял бы отличную позицию в гонке за первый самовозбуждающийся урановый реактор — не только внутри «уранового клуба», но даже и в конкуренции с Ферми в Нью-Йорке.
В то время как Энрико Ферми в своей нобелевской речи 1938 года еще украшал предполагаемые трансураны поэтическими названиями, Отто Ган и Фриц Штрассман питали к объектам своей любознательности скорее прозаические чувства. В Берлине трансураны нумеровали просто по ядерному заряду: 93, 94, 95, 96. Правда, оба радиохимика были в те волнующие декабрьские дни на более верном пути, уже провидя существование этих странных элементов как историческое заблуждение. Трансураны оказались всего лишь обломками расщепления ядер. В конце мая 1940 года, когда сухой лед Хартека начинает таять, а в Берлин отправляются первые товарные вагоны с бельгийским ураном, возрождается идея искусственных элементов, которые тяжелее урана. И на сей раз их теория стоит на прочном фундаменте. По иронии судьбы, открытие первого настоящего трансуранового элемента происходит благодаря сомнительному «двадцатитрехминутному телу», тщательно проанализировать которое Лиза Мейтнер просила Гана и Штрассмана еще несколько лет назад, но химики отказались, считая эту проверку лишней тратой времени и средств. Двое американских физиков — Эдвин Макмиллан и Филипп Абельсон — теперь устраняют это упущение и обнаруживают: если атом урана-238 улавливает один нейтрон из источника излучения, то возникает атом урана-239. Он идентичен далемскому «23-минутному телу» и распадается именно с этим периодом полураспада на новый элемент с числом заряда ядра 93. Макмиллан называет его, следуя планетарной традиции, «нептунием». В 1846 году наблюдение за нарушением орбиты Урана вывело на след планеты Нептун. Выбрав это название, Макмиллан устанавливает примечательное соответствие между космическим и субатомарным уровнями. Из нарушения ядра атома урана возникает нептуний. Лиза Мейтнер в Стокгольме реагирует на это с глубоким огорчением. Ее интуиция верно сработала в Далеме несколько лет тому назад, и теперь она воспринимает упущенное открытие как «cr?ve coeur»— удар в самое сердце.
Этот первый настоящий трансуран распадается, в свою очередь, с периодом полураспада в тридцать два часа на следующий новый элемент с числом заряда ядра 94. К счастью, с 1930 года известно о существовании еще одной планеты в Солнечной системе — Плутона, — которая тоже пока что не приведена в связь с каким-нибудь химическим элементом. Второй трансуран, производный от первого, Макмиллан и его коллега Гленн Сиборг два года спустя так и называют — плутоний. Изотоп плутония имеет период полураспада двадцать четыре тысячи лет. Хотя в мае 1940 года для более тщательного изучения плутония еще нет его достаточного количества, из прошлогодней теории Бора—Уилера о расщеплении ядра можно сделать вывод, который приводит немецких и американских исследователей реактора в наэлектризованное состояние: расщеплению поддается не только редкий изотоп урана с 235 ядерными частицами, но и трансурановый элемент 94 под названием плутоний.
Преобладающий в природном уране и до сих пор считавшийся неактивным изотоп с 238 ядерными частицами порождает, таким образом—через свою короткоживущую «дочку» нептуний — в третьем поколении еще один — новый — взрывчатый элемент, который годится в качестве ядерной взрывчатки. Значит, при успешном запуске цепной реакции не позднее чем через двое с половиной суток в совершенно нормальном реакторе возникнет естественным способом расщепляемый плутоний. Этот эксперимент влечет за собой один удивительный вывод: урановая машина, работающая даже исключительно в целях производства электричества, поневоле размножает взрывчатое вещество для бомб — плутоний.
В Германии исследованием трансуранов занимаются в первую очередь Карл Фридрих фон Вайцзеккер и его коллега Фриц Хоутерманс. Статья Макмиллана появляется в журнале «Physical Review». Английские атомщики в ужасе: теперь его работа может быть прочитана и в Германии. Они бьют тревогу своим американским коллегам, и уже скоро высшие инстанции налагают запрет на публикации о будущих урановых исследованиях. Статье Макмиллана суждено было стать последней в своем роде в военное время.
В июле 1940 года Вайцзеккер еще может опереться на эту публикацию и предсказать, что плутоний поддается расщеплению легче, чем уран-235. И что химическое отделение нового элемента от урана не связано с большими трудностями. Поскольку плутоний химически отличается от урана, в то время как уран-235 и уран-238 можно разделить, по-видимому, только приложив неодолимую силу циклотрона. Но во всей Германии пока что не построено ни одного ускорителя частиц, поэтому альтернатива плутония видится более торной дорогой к атомной бомбе. Вайцзеккер сводит все свои знания в один отчет Курту Дибнеру. Независимо от американцев и в то же самое время доказательство существования элемента-93 удается и специалисту в области физической химии Курту Штарке в институте Отто Гана. Что и послужило Гану поводом лишний раз указать в отчете Управлению вооружений на «возможное применение трансуранов в качестве ядерной взрывчатки».
Летом 1939 года Отто Роберт Фриш поехал из Копенгагена в Бирмингем. Его пригласил Марк Олифант, руководитель Физического института Бирмингемского университета, занятый разработкой сверхсекретного радара. После того как началась война, Фриш больше не возвращается в Данию — из страха перед скорым вторжением немецкого вермахта. Олифант дает ему возможность работать в своем институте — для начала руководителем практических занятий студентов. Фришу не дают покоя нерешенные проблемы расщепления ядра. У него есть идея, как отделить уран-235 от урана-238 и без использования циклотрона. Клаус Клузиус, на тот момент профессор физической химии в Мюнхене и член «уранового клуба», в 1938 году разработал простой способ разделения. Длинная, вертикально стоящая трубка наполняется газообразным соединением элемента, изотопы которого нужно отделить друг от друга. Трубка нагревается с одного конца, и более легкие атомы собираются у теплого конца трубки, а более тяжелые — у холодного.
В ту пору Фриш разделяет взгляды Нильса Бора, который хоть и считает атомную бомбу теоретически возможной, однако технические трудности находит непреодолимыми. И все же из чистого любопытства Фриш пытается прикинуть, какое количество урана было бы необходимо для бомбы. Каков среднеарифметический путь нейтрона в шаре из урана-235 до столкновения с первым ядром? Как высока вероятность того, что он расколет это ядро? Каков должен быть минимальный размер шара, чтобы нейтроны не вылетали из него наружу, распыляясь вхолостую? Фриш вставляет уже проверенные значения в известные формулы и приходит к поразительному результату. Чтобы запустить взрывную цепную реакцию, не нужно накапливать тонны урана-235, как предполагало до сих пор большинство теоретиков. Достаточно одного-двух фунтов ценного вещества, чтобы образовалась критическая масса.
Теперь Отто Фриш рассчитывает оптимальный градус действия сепаратора для отделения урана-235. К этому времени он подружился с немецко-еврейским физиком Рудольфом Пайерлсом, который бежал от нацистов и работал в том же институте в Бирмингеме. Сообща они перепроверяют расчеты и приходят к заключению, «что со ста тысячами таких трубок за несколько недель можно получить один фунт достаточно чистого урана-235. Мы уставились друг на друга, и нам стало ясно, что атомную бомбу, пожалуй, все-таки можно построить». Теперь Пайерлс уточняет исходные данные Фриша и выясняет, что цепная реакция должна совершиться за четырехмиллионную долю секунды, иначе два фунта урана только распылятся, а взрыва не произойдет. За этот невообразимо малый промежуток времени восемьдесят предполагаемых поколений нейтронов должны «произвести температуры, сопоставимые с жаром в недрах Солнца, и давление, превосходящее то, что царит в ядре Земли, где железо становится текучим».
В марте 1940 года Марк Олифант понуждает двух своих немецкоязычных enemy aliens поделиться добытыми познаниями с советником английского правительства, участвующего в войне. Так Фриш и Пайерлс сочиняют меморандум о «супербомбе» весом в пять килограммов со взрывной силой в «несколько тысяч тонн динамита». От такой взрывной мощи нет защиты. Ни одно строение не устоит перед ним. Атомная бомба — по предположениям — сровняет с землей центр большого города и произведет такую энергию излучения, которая «еще долгое время после взрыва будет смертельной для всякого живого существа». На следующий день вся местность будет облучена так сильно, как будто подверглась воздействию «сотни тонн радия». Фриш и Пайерлс постигают фатальное действие дождя и ветра. Смытые в почву и витающие в воздухе радионуклиды представляют собой долговременную опасность. Ввиду таких сценариев, само собой, должно быть пресечено обладание «этой страной» таким оружием, пишут Фриш и Пайерлс. С другой стороны, единственно возможной защитой против атомной бомбы является «угроза прибегнуть к возмездию таким же оружием».
Летом 1940 года на территории Института биологии кайзера Вильгельма в Далеме возводится лабораторный барак. Это простая деревянная конструкция с площадью основания сорок квадратных метров. Стены высотой три метра. Он почти идиллически расположился среди вишневых деревьев, защищенный от любопытных взглядов. Вряд ли кто мог заподозрить, что хозяевами этой неприметной стройки являются Карл Фридрих фон Вайцзеккер и Карл Вирц из расположенного по соседству Физического института. Силовой кабель, трубы водопровода и канализации подключены к оборудованию «дома разведения вирусов», который относится к Институту биологии. Так физики и стали в итоге называть свою запасную атомную лабораторию: «вирусный дом». В этом месте бесспорно концентрируется вирус — пусть и нематериальной природы, но от этого не менее токсичный. Этот вирус — заразная идея размножения нейтронов, которое должно привести к производству энергии и выработке плутония. В задней части «вирусного дома» в земле вырыта яма трехметровой ширины и двухметровой глубины, изнутри она облицована камнем и заполнена водой. Через этот колодец перекинут портальный кран. В октябре стены барака облицуют изолирующим материалом. Печное отопление поможет физикам-атомщикам пережить зиму.
К этому времени они уже располагают шестью тоннами оксида урана из трофейного бельгийского сырья. Под руководством Вернера Гейзенберга ученые укладывают свой «препарат 38» и парафин горизонтальными слоями в герметичную алюминиевую емкость в форме кругового цилиндра. Диаметр и высота составляют по полтора метра. В центре этого «колокола», как называет свой аппарат Гейзенберг, укреплен источник нейтронов. При помощи крана испытательный реактор погружают в колодец. Вода должна абсорбировать и отражать нейтроны, которые вылетают из резервуара. Однако ожидаемого успеха не происходит. В этом слоеном устройстве поглощается больше нейтронов, чем высвобождается для расщепления. Гейзенберг в своем отчете Управлению вооружений приходит к заключению, что нормальная вода не является подходящим замедлителем, а вот тяжелая вода, напротив, могла бы быть многообещающей альтернативой углероду.
Химик сэр Генри Тизард — один из высокопоставленных советников английского правительства. Он оценивает научные разработки с точки зрения их военного использования. Меморандум Отто Роберта Фриша и Рудольфа Пайерлса приводит в возбуждение Тизарда и тех ученых, которых он специально для этого вызвал в комитет. Присутствуют известные физики — такие, как будущий лауреат Нобелевской премии Патрик Блеккет и Джеймс Чедвик, чье открытие нейтрона и привело к расщеплению ядра. В отличие от будапештского трио, которому пришлось продавливать американскую урановую комиссию, урожденному австрийцу Фришу и германскому беженцу Пайерлсу не нужно уговаривать скаредных солдафонов. Физики сами могут проверить все цифры и факты. После начального скепсиса касательно огромной разрушительной силы бомбы ответственным людям достаточно лишь представить, что именно сейчас архивраг Гитлер отдает распоряжение создать такое оружие массового поражения, — и основополагающий эксперимент Фриша по обогащению урана-235 получает поддержку. Когда Фриш в первый раз встречается с Джеймсом Чедвиком, тот оглядывает его, «по-птичьи вертя головой туда-сюда. ...И через полминуты вдруг говорит: «Так сколько гекса вы хотите?».
Гексафторид урана — единственное газообразное соединение урана, которое можно использовать для разделения изотопов в термодиффузионных трубках. Но Фриш не единственный, кто пришел к мысли экспериментировать с «гексом». Пауль Хартек в Гамбурге следует той же стратегии. Правда, вместе со своим ассистентом Вильгельмом Гротом он обнаруживает: едкий гексафторид урана разъедает внутренние стенки термодиффузионной трубы. В поисках устойчивого к коррозии материала компания «I.G. Farben» рекомендует попробовать никель. Даже Курту Дибнеру из Управления вооружений не так просто раздобыть требуемые шестьдесят пять килограммов стратегического металла. Тем не менее в октябре 1940-го Хартек и Грот уже могут приступить к изготовлению трубы длиной в восемь метров. Они уверены, что с этим гигантским приспособлением уже скоро смогут изолировать первое весомое количество пригодного для расщепления урана-235.
Эмилио Сегре, в прошлом сотрудник Ферми в Риме, теперь работает в Беркли. В начале 1941 года он собирается экспериментально подтвердить то, что предсказывает теория Бора—Уилера, а именно расщепляемость плутония и его пригодность в качестве взрывчатки для бомб. В циклотроне, построенном Эрнестом Лоуренсом, ему впервые удается произвести нептуний в достаточном количестве. Метод, специально для этого разработанный Гленном Сиборгом и Артуром Валем, позволяет успешно отделять плутоний от нептуния, так что Сегре может провести решающие измерения на крохотном количестве плутония. Они подтверждают теорию, согласно которой такой изотоп, как плутоний-239, хоть и стабилен, но поддается расщеплению. Сегре не может так просто передать эту новость Энрико Ферми, «потому что оба мы были беглые иностранцы и нам не полагалось общаться между собой напрямую». Поэтому Сиборг в секретном отчете сообщает о результатах председателю консультационной комиссии по урану Лайману Бриггсу. А тот передает новость Ферми.
Руководителям рабочих групп немецкого «уранового клуба» тоже приходится мириться с закрытыми коммуникационными структурами. Они находятся в состоянии конкуренции друг с другом, и им разрешено посылать отчеты только Дибнеру, который затем сам решает, кого информировать о новых сведениях. Боте в Институте медицинских исследований кайзера Вильгельма в Гейдельберге использует углерод в качестве замедлителя для «тридцать восьмой машины», как теперь называют объект всеобщих стремлений. Он, правда, знает, что Вернер Гейзенберг, его главный конкурент на пост директора Физического института кайзера Вильгельма в Берлине, пользуется тяжелой водой. А после неудачи Хартека с сухим льдом — из-за недостатка массы — углерод и без того считается забракованным материалом. Тем не менее осенью 1940 года Боте намерен проверить пригодность углерода в качестве тормозящей субстанции. Для этого он выбирает опытное сооружение, которое является чем-то средним между графитовыми штабелями в Нью-Йорке и гейзенберговским подводным колоколом в «вирусном доме». А именно: Боте погружает шар из графита в емкость с водой. Диаметр шара — сто десять сантиметров. В середине встроены источник нейтронов и детекторы. Однако и его результаты никак не вдохновляют. Графит поглощает нейтроны в таком масштабе, который шокирует Боте. Он повторяет свой опыт с якобы более чистым «электрографитом», который ему поставляет концерн «Сименс». Однако даже этот материал не приносит ожидаемых результатов. Боте не может ориентироваться на цифры Ферми, потому что итальянец в Америке уже уступил натиску венгерского мучителя и не публикует свои опыты с графитом, проведенные весной 1940 года. И вот двадцатого января 1941 года на стол Дибнера ложится отчет Боте с его оценками. Измерения лучших физиков-экспериментаторов Германии не отвечают требованиям чистоты Гейзенберговой теории.
Георг Йоос и Вильгельм Ганле хотя формально и не принадлежат к «урановому клубу», но проводят, независимо от Боте, в Гёттингене собственную серию испытаний. Они сжигают сахар и картофельную муку и получают из них высокочистый углерод. Пусть метод на первый взгляд кажется кустарным, однако он приводит к совсем другим результатам, чем тщательные эксперименты Боте. Из отчета Ганле можно заключить, что Боте в своих расчетах все еще недостаточно учитывал загрязнения используемого графита. По мнению гёттингенцев, в электрографите от «Сименс» все еще присутствует слишком много частиц бора и кадмия, которые так любят заглатывать нейтроны. Йоос и Ганле считают, что высокочистый графит является идеальным замедлителем для «тридцать восьмой машины».
Курт Дибнер читает их отчет, однако не становится на их точку зрения. Поэтому он не считает нужным поставить об этом в известность Боте. Пауль Хартек в Гамбурге тоже ничего об этом не узнаёт. Как знать, может быть, цифры из Гёттингена придали бы ему импульс еще раз провести опыт с сухим льдом зимой, тем более что теперь — благодаря Бельгии — больше нет дефицита «препарата 38». Выступление Йооса и Ганле в пользу углерода не достигло цели. Дибнер категорически отвергает графит в качестве замедлителя. По его мнению, промышленное производство высокочистого углерода слишком затратно. Он явно считает недопустимым предлагать своим физикам, чтобы те сжигали вагонами картофельную муку и сахар, в то время как немецкий народ вынужден подмешивать в свой хлеб опилки. И так он принимает единоличное решение, что в будущем все испытания реакторов «уранового клуба» будут проходить исключительно с тяжелой водой, тем более что этот замедлитель — согласно Гейзенбергу — понижает необходимое количество оксида урана, что должно привести к более благоприятной геометрии «тридцать восьмой машины». Так концепция Гейзенберга одержала верх.
В Нью-Йорке Ферми и Силард столкнулись с теми же проблемами, что и Вальтер Боте в Гейдельберге. Американский графит тоже заражен обилием частичек бора, который так любит ловить нейтроны. С первого ноября 1940 года Лео Силард наконец становится штатным сотрудником Колумбийского университета. И первым делом он сразу пускает в ход свой недюжинный талант действовать людям на нервы до тех пор, пока они не исполнят того, что он хочет. Могущественные боссы компании «Union Carbon» уязвлены, когда Силард с большим самомнением объявляет их якобы высококачественный графит никуда не годным дерьмом. Однако такая придирчивость идет на пользу: качество становится ощутимо лучше. Летом 1941 года Ферми подыскивает место, подходящее для его нового эксперимента. В пупиновской лаборатории ему на голову уже упал потолок. Декан Колумбийского университета Джордж Пеграм предоставляет в его распоряжение зал размерами с кафедральный собор в другом университетском здании.
Здесь он укладывает слоями «плотную, черную, грязную и скользкую массу», состоящую из двадцати семи тонн прессованного графита и семи тонн оксида урана. Он хочет найти критический объем атомного котла или хотя бы приближение к правильному порядку величин. Сырой порошок оксида урана нужно разогреть и тут же герметично запаять в кубические емкости из белой жести с длиной стороны двадцать сантиметров. Эти емкости затем вгоняются впритирку в пазы структуры из графитовых кирпичей. Порошок оксида урана поставляется в мешках весом по центнеру. Для того чтобы ворочать эти мешки и высыпать из них урановый порошок, Пеграм спонтанно нанимает дюжину мускулистых футболистов, чтобы тщедушные экспериментаторы не испустили дух еще до ланча. В сентябре беспримерная битва с материалами заканчивается поражением. Измеренные значения оказываются на 13 процентов ниже минимума, необходимого для цепной реакции.
Ферми и Андерсон ломают голову над тем, что они должны сделать при следующем опыте: набить в котел больше урана или графита. Затем они хотят применить шары урана, которые обещают лучшую геометрию реакции, чем кубики. А Лео Силард приговорен к тому, чтобы со своей неподражаемой смесью из подхалимажа и оскорблений еще раз взять производителей графита за жабры их профессиональной чести.
В то время как Энрико Ферми анализирует свою неудачу, сотрудник Пауля Хартека Вильгельм Грот ужасается, глядя на зеленоватый налет на внутренних стенках восьмиметровой термодиффузионной трубы. Агрессивный гекс разъедает даже никель. Отто Роберт Фриш в Англии тоже вынужден признать, что добыча урана-235 в разогретой трубе была не более чем смелой мечтой.
Выросший в Вене Фриц Хоутерманс еще школьником попал в затруднительное положение из-за мятежного поведения. Исключенного из гимназии за распространение на школьном дворе опасных новых идей с коммунистическим манифестом в руках мать отправила на кушетку к Зигмунду Фрейду. Однако на этом знаменитом предмете мебели, предназначенном для мирской исповеди, Фриц позволил себе непростительную бестактность, признавшись аналитику, что свои рассказанные сны и мечты он всего лишь сочинил. «Когда ваши предки еще жили на деревьях, мои уже подделывали чеки». Это ироничное признание молодого физика в своих еврейских корнях изрядно позабавило в 1927 году в Гёттингене одного американца немецко-еврейского происхождения. Большое впечатление произвели на Роберта Оппенгеймера и революционные представления Хоутерманса о «термоядерных реакциях» в недрах звезд как источнике громадного высвобождения энергии. Правда, Оппенгеймеру совсем не понравилось, что этот блистательный теоретик и убежденный коммунист, как назло, увел женщину в которую Оппенгеймер был безнадежно влюблен.
В 1937 году Хоутерманс добровольно уехал в рай для рабочих, Советский Союз, и быстро стал жертвой сталинских «чисток». В качестве подозрительного иностранца ему пришлось пройти целую одиссею из нескольких тюрем. После пакта между Гитлером и Сталиным в 1939 году он был выдворен в Германию и там, как подозрительный коммунист, немедленно исчез в застенках гестапо, откуда его вызволил нобелевский лауреат Макс фон Лауэ. С лета 1940 года Хоутерманс работает в лаборатории физика и изобретателя Манфреда фон Арденне, который ведет для министерства связи исследования по расщеплению ядра — независимо от «уранового клуба» — в берлинском районе Лихтерфельде. Хоутермансу поручено подробно исследовать условия для запуска ядерной цепной реакции. Поскольку Манфред фон Арденне не подлежит ограничениям в коммуникации, введенным Управлением вооружений, в августе 1941 года он рассылает копии статьи о ядерной цепной реакции ровно сорока немецким физикам, среди которых и его конкурент Курт Дибнер.
В принципе Хоутерманс углубляет и подтверждает еще раз со строгой математической доказательностью первые интуитивно сформулированные заключения, которые Вайцзеккер за год до этого вывел из открытия элементов 93 и 94 — нептуния и плутония. В отличие от Вайцзеккера, Хоутерманс не указывает конкретно на пригодность плутония для вооружения. Но любой ядерный физик, прочтя его отчет, естественно, поймет, что означают эти расчеты: самоподдерживающаяся цепная реакция в действующем урановом котле, вырабатывающем энергию, поневоле производит вещество для бомб в качестве побочного продукта. По некоторым данным, Хоутерманс якобы послал через друзей-эмигрантов предостережение американским ученым. Что они должны усилить свои старания в соревновании за бомбу, потому что немцы уже знают взрывные свойства элемента 94.
В Далеме работа из района Лихтерфельде электризует два самых важных ума Физического института кайзера Вильгельма: Вернера Гейзенберга и Карла Фридриха фон Вайцзеккера. Плутоний, побочный продукт работы реактора, еще год назад лишил покоя Вайцзеккера. Должно быть, работа Хоутерманса подстегнула его сделать еще один шаг. Ибо теперь он подает заявки на пять патентов для получения энергии из плутония, причем заводит речь и о непосредственном воздействии на геометрию реактора, а именно: о меньших и, возможно, мобильных урановых машинах. Шестой патент он хочет получить на плутониевую бомбу, которую описывает так: «Способ взрывного производства энергии и нейтронов из расщепления элемента 94 характеризуется тем, что... элемент 94 собирается в какое-то место, например в бомбу, в таком количестве, что возникающие при расщеплении нейтроны в подавляющем большинстве не покидают вещество, а расходуются на новые расщепления».
Плутониевый патент Вайцзеккера без точных указаний по конструкции и по запальному механизму попадает пальцем в небо. О первых исследованиях крошечного количества плутония, проведенных Сегре и Сиборгом в Калифорнии, в Берлине никто ничего не знает. Если Вернер Гейзенберг говорит, что он «собственно, с сентября 1941 года видел перед собой прямую дорогу к атомной бомбе», то августовская работа Хоутерманса, возможно, тоже внесла свой вклад в это видение. Разделение мирного и военного применения атомной энергии — это иллюзия. Кто строит действующий реактор, имеет и опцион на атомное оружие.
Двадцать второго июня 1941 года немецкие солдаты перешли границы Советского Союза. По «Плану Барбаросса» Гитлер хочет блицкригом победить и своего сообщника Сталина, осуществляя мечту о жизненном пространстве на Востоке. Операции немецких войск в Минске приводят в середине июля — согласно геббельсовской пропаганде — к «величайшей в мировой истории битве на уничтожение». Победы Германии в России непостижимы и грандиозны. Одна превосходная степень вытесняет предыдущую. Иной соотечественник уже мечтает о продвижении за Урал — в Иран и Индию. То, что, с другой стороны, английские воздушные атаки в Аахене, Кёльне и Мюнстере произвели тяжелые разрушения, едва ли способно омрачить уверенность в окончательной победе. Гитлер на вершине своего могущества. Киев дрогнул, и еще до начала зимы он хочет провести в Москве парад победы. В первые дни сентября немецкие войска осаждают Ленинград. Город должен вымереть от голода. Авиация систематически уничтожает склады продовольствия. Три тысячи тонн муки и две тысячи пятьсот тонн сахара сожжены. В рейхе в это же время вводится запрет на чистку картофеля для ресторанов. Производство пива из-за нехватки ячменя сократилось на 50 процентов. В середине сентября Вернер Гейзенберг должен читать доклад в Немецком научном институте пропаганды культуры в Копенгагене, что находится в ведении государственного секретаря Эрнста фон Вайцзеккера из Министерства иностранных дел. Немцы вот уже полтора года как заняли Данию. Карл Фридрих фон Вайцзеккер сопровождает Гейзенберга. Сообща они решают воспользоваться возможностью и спросить совета у Нильса Бора, надо ли, и можно ли, и стоит ли пойти по той открывшейся прямой дороге к атомной бомбе. Датские ученые бойкотируют мероприятия института, который настроен на то, чтобы подогреть интерес датчан к национал-социализму. Бор откровенно приветствует Гейзенберга как друга, а не как высокопоставленного научного представителя ненавистной оккупационной власти, которая ограничивает его свободу передвижения. После ужина с Нильсом и Маргарет Бор в их квартире Гейзенберг настаивает, по его же собственным воспоминаниям, на разговоре с глазу на глаз. Он знает, что датский ученый находится под надзором гестапо. Поэтому прогулка кажется ему самым бесхитростным вариантом, чтобы приступить к обмену мнениями, не опасаясь, что их подслушивают.
Решаясь на разговор со старым другом об атомном оружии и сверхсекретном «урановом клубе», он сильно рискует. Ему должно быть ясно, что он идет на государственную измену и может быть казнен за это преступление. Стоит только этому страстному коммуникатору Бору проронить одно неосторожное слово на эту тему не там, где надо. И Гейзенберг пускается в разговор ощупью, намеками — из боязни, «как бы потом не арестовали за какое-нибудь не то выражение». Мол, после двух лет интенсивных исследований расщепления ядра он пришел к убеждению, что атомная бомба в принципе осуществима. Правда, он считает технические и финансовые затраты чрезмерно высокими, чтобы в обозримое время суметь изготовить пригодную для введения в действие бомбу. Но основной свой вопрос — о моральном праве физиков участвовать в создании атомного оружия, не важно, при демократии или при диктатуре, — Гейзенберг так и не смог задать, потому что Бор, крайне разволновавшись, оборвал разговор. Шанс физиков прийти к взаимопониманию на международном уровне не реализовался.
Сам же гостеприимный хозяин высказывается по поводу этой встречи так он не сомневается в том, что Гейзенберг и Вайцзеккер приехали в Копенгаген также и с намерением осведомиться о благополучии его семьи и подключить все свои связи, чтобы оказать посильное покровительство ему, сыну еврейки. Правда, в нем самом преобладал страх, что он внезапно увидит в лице своего бывшего ученика и любимого друга главного теоретика немецкого проекта атомного оружия. Ибо кому, как не Нильсу Бору, лучше знать, что будет, если за дело возьмется Вернер Гейзенберг?
Еще полгода назад, в марте, Вайцзеккер был в Копенгагене с серией докладов, и та поездка недвусмысленно была связана с заданием разведать «естественно-научную информацию для надобности секретных служб». И немец действительно привез тогда добычу, которую он с гордостью перечисляет в своем отчете: как печатные экземпляры, так и рукописи об исследованиях расщепления ядра в институте Бора, а также фотокопии актуальных статей из «Physical Review» Бор вел с Вайцзеккером разговоры и о получении энергии посредством расщепления урана. В своем отчете Вайцзеккер пишет: «Профессор Бор явно не знал, что у нас полным ходом идут работы по этому вопросу; естественно, я укрепил его в этом убеждении». И вот теперь, полгода спустя, Бор узнаёт от Гейзенберга, что с начала войны в Германии идет работа над урановой машиной, которая призвана поставлять ядерную взрывчатку.
Судя по всему, Гейзенберг сказал ему, что если война продлится достаточно долго, то ее исход, возможно, будет решаться атомным оружием. И при этом не дал Бору ни малейшего намека на собственные усилия воспрепятствовать такому развитию. Но особенную боль Бору причинила та уверенность в победе, которую Гейзенберг, а еще больше Вайцзеккер распространяли во время их недельного пребывания в Копенгагене. Сенсационно успешный поход против России, казалось, воспламенил и их национальную гордость. Гейзенберг сожалеет об оккупации Дании, однако все же читает проповеди о «биологической необходимости войны» и, будучи антикоммунистом, предпочитает советской гегемонии меньшее зло: Европу под властью Гитлера. Не считаясь с чувствами датчан, которые больше всего на свете желали поражения немцев, гости не скрывали своего убеждения в конечной победе Гитлера. Поэтому, подчеркивает Вайцзеккер, отказ датских физиков от сотрудничества с немцами совершенно не имеет смысла. Не по заданию ли своего отца он говорит это? Не вызывают ли у Бора эти и подобные замечания подозрение, что Вайцзеккер мог использовать Гейзенберга в качестве инструмента, чтобы тот уговорил Бора к кооперации с немецкими атомными физиками? А то и вовсе выведал у него что-нибудь об атомном проекте американцев? Это подозрение совпадает с мнением Пауля Хартека о том, что Карл Фридрих фон Вайцзеккер интриган и никогда не погнушался бы вовлечь политически наивного Гейзенберга в свои стратегические игры, мотивированные как личными интересами, так и политически.
Сотрудники института Бора докладывают своему начальнику, что Вайцзеккер мнит немецкую науку окрепшей вследствие войны, тем более что Гейзенберг, как намекал барон, еще внесет в окончательную победу чрезвычайный вклад.
Вернер Гейзенберг и Нильс Бор потрясены столь быстрым распадом их давней прочной дружбы. Ведь из их легендарных разговоров некогда вышли такие творения, как копенгагенская интерпретация квантовой механики. Правда, дипломат-любитель Вернер Гейзенберг и научный шпион Карл Фридрих фон Вайцзеккер очень скоро споткнулись уже при самых первых шагах по открытой прямой дороге к атомной бомбе.
Меморандум Отто Роберта Фриша и Рудольфа Пайерлса между тем достиг желаемого результата. Двадцать седьмого октября 1941 года на стол американского президента ложится отчет Национальной академии наук о реализуемости атомной бомбы. Документ основан где на расчетах, а где и на силе воображения двух работающих в Англии enemy aliens. Он должен подвигнуть Франклина Д. Рузвельта к тому, чтобы санкционировать обширную атомную программу. Математик и инженер Ванневар Буш в свой пятьдесят один год сконструировал первую аналоговую вычислительную машину для решения дифференциальных уравнений. Как научный советник президента, он передал ему свой отчет лично. В конце ноября того же года Вернер Гейзенберг предоставляет Управлению вооружений сообщение об актуальном состоянии урановых исследований. Дибнер хотел бы знать, когда он может рассчитывать на новое оружие. Ведь к этому времени германский вермахт столкнулся с новым беспощадным врагом в виде русской зимы. Солдаты и военная техника застряли в грязи в пятидесяти километрах от Москвы, вмерзли во льды и потонули в снегах. Молниеносная война пошла прахом. После того как два года исследований расщепления ядра не дали ощутимого результата, военные, судя по всему, занервничали. Гейзенберг прилагает усилия к тому, чтобы развеять скепсис, не позволяя, однако, при этом ввергнуть себя в цейтнот: «Уже не подлежит сомнению, что в принципе может быть создано самодействующее устройство... Эта основная цель должна быть достигнута максимально быстро...».
Шестого декабря 1941 года члены Американского уранового комитета встречаются в Вашингтоне, чтобы под руководством Ванневара Буша заново организовать и ускорить исследовательские действия в Беркли и в Нью-Йорке. В тот же самый день генерал Георгий Жуков отдает сотне советских дивизий приказ о контрнаступлении и начинает впервые оттеснять немецкие войска на запад. На следующий день японская авиация нападает на американскую военно-морскую базу Пёрл-Харбор на Гавайях. Сутки спустя Рузвельт объявляет Японии войну. А с одиннадцатого декабря Германия и США тоже становятся военными противниками.