Спонтанное деление

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[34]. 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[35]. 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.