5. ПУТЬ К БОМБЕ
5. ПУТЬ К БОМБЕ
Комитет Томсона в одном очень важном отношении отличался от всех остальных исследовательских коллективов военного времени в Британии. Большая часть работ носила характер усовершенствования военной техники — танков, средств борьбы с ними, пушек, зенитных снарядов и т. п. Здесь налицо была прочная база нс только теоретических, по и практических знаний и опыта, опираясь на которую мог работать конструктор оружия. Ведь всегда можно было найти человека, пользовавшегося оружием, подлежащим усовершенствованию, который указал бы его недостатки и пути их устранения. В случае же с урановой бомбой, как ее иногда называли, такой прочной базы предшествующих знаний не существовало. В одном отношении это облегчало задачу ученых, работавших в комитете Томсона, так как у них не было необходимости рассматривать тактические или стратегические особенности оружия, практическую осуществимость которого они исследовали. Было естественно, что они пытались постигнуть его как средство, поддающееся управлению в тех размерах, в каких возможно, но за пределы этого им не было необходимости выходить. Может быть, это было и хорошо; даже в конце войны, когда уже было испытано новое оружие в пустыне Нью-Мексико, некоторые из военных начальников не понимали «азбуки предмета». Они рассматривали атомную бомбу точно так же, как и любую другую, разве только с более мощной взрывчаткой, придуманной группой ученых, мало что смысливших в серьезных делах войны.
Следует помнить, что даже сами ученые тогда мало знали о всей сложности теоретических деталей. Они так же мало знали — и это не упрек им — о том, можно или нельзя было использовать высвобожденную энергию. Одно из самых ранних предложений заключалось, например, в сооружении «уранового прожектора», луч которого, возникший в результате ядерного деления, сжигал бы вражеские самолеты в небе. Это предложение, кажущееся сегодня фантастическим, является поразительным показателем не псевдонаучного мышления, а того, насколько мало в 1940 г. знали о ядерном делении,
К этому неизбежному недостатку знаний, по-видимому, следует прибавить тоже почти неизбежное неумение осознать существенную разницу в масштабах сил, высвобождаемых при ядерном делении, и их значение. Во Франции коллектив Жолио-Кюри позаботился запатентовать свои ранние открытия, надеясь, что процесс использования ядерной энергии пойдет тем же путем, как и использование любого другого вида энергии,— на основе свободного промышленного предпринимательства.
Такая уверенность имелась не только у ученых; ее разделяли также некоторые деловые люди, которые включались в предприятие по мере продвижения работ комитета Томсона. Все это было результатом неведения в 1940 г. того, что в действительности представляет собой ядерная энергия,— неведения, которое в то время было почти всеобщим среди ученых, начальников родов войск, промышленников и государственных деятелей. Почти единственным исключением среди них был Джон Андерсон, министр внутренней безопасности в начале 1940 г.,— человек, чья докторская диссертация в Лейпциге много лет назад была посвящена химии урана. Позднее он стал персонально ответственным за проведение в жизнь рекомендаций комитета Томсона и одним из первых понял, что ядерная энергия, независимо от того, будет она освоена до конца воины или нет, должна изменить лицо мира больше, чем что-либо другое с тех времен, когда человек овладел огнем.
Члены комитета Томсона впервые собрались в помещении Королевского общества в то время, когда хорошо подготовленная немецкая военная машина уже подрывала британское господство на морс, сокрушала Норвегию, впервые продемонстрировав простым людям кое-что из предстоявшей еще жестокой схватки.
Одним из первых надо было решить вопрос о названии комитета. В разговорной речи его уже называли «комитетом Томсона» или «комитетом проф. Томсона», но такие названия не годились. Прямое указание на то, что Томсон возглавляет такую группу, говорило любому мало-мальски осведомленному человеку о работе англичан над проблемой деления урана. Нужно было придумать условное наименование в чисто военном стиле.
Существуют две версии о том, как его выбрали.
На первом заседании вместе с другими вопросами обсуждалась загадочная телеграмма, полученная Фришем и пересланная им Томсону. Она была отправлена Нильсом Бором 9 апреля, в тот день, когда немецкие войска перешли границы Дании, и состояла из шести слов: «СКАЖИТЕ КОКРОФТУ И МАУД РЭИ КЕНТ». Последняя часть сообщения казалась совершенно необъяснимой. По словам одного из членов комитета, «Бор, по-видимому, был более рассеян, чем обычно». Но такой человек, как Нильс Бор, находившийся в неизвестных англичанам обстоятельствах, должен был иметь какие-то основания, чтобы написать эти слова. Кокрофт тогда был уже сильно загружен различными правительственными заданиями,—об этом хорошо знал Бор. Судя по томсоновскому описанию этого происшествия, сделанному много лет спустя, научные и военные авторитеты, присутствовавшие на заседании, изо всех сил состязались в догадливости. Стоило только заменить букву «у» на «Ь> в словах «МАУД РЭИ КЕНТ», как они превращались в анаграмму, которая расшифровывалась следующим образом: «РАДИУМ ТЭЙКЕН» (RADIUM TAKEN) — «радий забран». Это значило бы, что немцы быстро продвигались вперед.
Кто-то из присутствующих на заседании предложил назвать британскую группу «Мауд Комитти» (Комитет Мауд),
т. е. словами, не имеющими никакого значения. Предложение приняли: «комитет проф. Томсона» превратился в «Мауд Комитти». Постскриптум ко всей этой истории был добавлен самим Бором, когда он три с половиной года спустя прибыл в Англию из Дании. Оказалось, что его телеграмма была сильно искажена при передаче, а адрес (после слов «МАУД РЭИ ») выпал из текста. Первым вопросом Бора было: дошла ли вообще его телеграмма до Кокфорта, а также до его прежней гувернантки мисс Мауд Рэй, проживавшей тогда в Кенте?
То, что телеграмма Бора читалась и обсуждалась и комитет Томсона стал официально именоваться «Мауд Комитти», не подлежит сомнению. Но позднее было объявлено, а недавно еще раз подтверждено, что «М. А. У. Д.» в действительности означало «Милитэри Аппликэйшн оф Ураниум Детонейшн» (военное применение уранового взрыва); говорилось и о других вариантах. Подобные идеи, возможно, и возникали в умах некоторых ученых во время первых заседаний комитета, но если и так, то все же кажется удивительным, что было принято такое наименование. Если учесть, что буква "U" в названии «MAUD» наводила на мысль или о слове «underwater» (подводный), или «uranium» (уран), то это условное наименование следует признать одним из самых неудачных в военной истории.
Комитет, которому присвоили столь курьезное название, проводил свое организационное заседание в Барлингтон-Хаузе, когда союзники начали ощущать первые последствия германского вторжения в Норвегию. Комитет состоял не только из постоянных членов, но также и из ученых, которых приглашали на одно-два заседания для выяснения их мнения по специальным вопросам; на отдельных заседаниях присутствовали и промышленники, от которых требовались те или иные советы, или ученые из союзных стран. Приглашение «гостей» на эти секретные совещания было очень важно для всестороннего обмена идеями, без чего проект бомбы никогда бы не смог осуществиться. Практика приглашения таких «гостей» была принята с самого начала. 10 апреля присутствовал лейтенант Жак Аллье, как раз за месяц перед этим выхвативший под самым носом у немцев весь мировой запас тяжелой воды.
Аллье приехал из Парижа с инструкциями не только наладить обмен информацией по ядерным проблемам с англичанами, но и, если возможно, заложить основы для совместных ядерных исследований обеими странами. Визит этого
француза, которому позднее пришлось в течение четырех лет оставаться на оккупированной немцами территории Франции и крепко хранить тайну о существовании «Мауд Комитти», важен и по другой причине. К началу 1940 г. Франция была впереди всех стран в ядерных исследованиях. Но она находилась в совершенно других условиях по сравнению с Британией.
Начав работу с тяжелой водой, коллектив Жолио-Кюри убедился, что перспективы у него неутешительны. Тогда министр вооружения Дотри решает послать в Англию с секретной миссией лейтенанта Аллье, еще гордого своим успехом в Норвегии. Аллье снабдили рекомендательным письмом от П. Монтеля, директора франко-британской миссии при французском министерстве вооружения, к д-ру Гафу. возглавлявшему тогда научные исследования при британском военном ведомстве. Миссия Аллье преследовала две цели. На первом месте стояло намерение привлечь внимание англичан к работам, проводимым под большим секретом коллективом Жолио- Кюри в Коллеж де Франс, и указать на возможность использования их для нужд военного времени. Одновременно Аллье должен был подчеркнуть опасения французов, что немцы ведут работы в том же направлении. Второй его задачей была подготовка к налаживанию обмена научной информацией по ядерным проблемам между британским и французским правительствами и постоянного научного сотрудничества с целью совместной разработки этих проблем.
Аллье немедленно вступил в контакт с Кокрофтом, в то время возглавлявшим научные исследования при министерстве снабжения, Томсоном и Олифантом. Кокрофт согласился с тем, что обмен информацией по вопросам, о которых говорил Аллье во время своего визита, следует установить и желательно через Жолио-Кюри и его самого. Правда, на следующий день, присутствуя на заседании в Королевском обществе, Аллье столкнулся с некоторым скептицизмом среди британских ученых по отношению к использованию тяжелой воды.
Визит Аллье, однако, привел и еще к одному важному результату. Кокрофт предоставил своему гостю возможность встретиться с Тизардом и д-ром Паем, тем самым, который почти за год до этого помогал Томсону получить окись урана. Аллье дал им список немецких ученых, которые могли бы активно участвовать в ядерных исследованиях. Было бы полезно, предложил он, проверить, продолжали ли эти профессора работать в своих университетах или они уже были как-то перегруппированы, не сформировал ли противник свой собственный «Мауд Комитти».
Тизард, хотя и был в то время настроен скептически к тому, что немцы интересовались ураном, все же согласился дать соответствующее задание разведывательным органам. Министерству снабжения было приказано начать тщательное изучение возможных радиационных эффектов от урановой бомбы, если бы она была сброшена на большой британский город.
Во внимание принималось не только ядерное оружие в том смысле, как оно понимается сейчас. Допускалась возможность, что противник мог тем или иным способом рассеивать радиоактивные ядовитые вещества. Поэтому во время больших налетов в конце года все воронки от бомб проверялись с помощью гейгеровских счетчиков на радиоактивность. Опасения, что противник мог пустить в ход такие средства, существовали до самого конца войны и особенно были велики в 1942 и 1943 гг., когда немецкая хвальба новым «секретным оружием» достигла своего апогея. Па всякий случай было изготовлено некоторое количество приборов для обнаружения излучений, но это держалось в строжайшем секрете из-за опасения породить напрасную тревогу.
Весной 1940 г., когда впервые серьезно рассматривалась возможность использования немцами какого-то ядерного оружия, были приняты некоторые меры, касающиеся и самого урана. Следует вспомнить о переговорах, начатых между Сеиьером и французами летом 1939 г., относительно снабжения Коллеж де Франс урановой рудой. Эти переговоры были близки к успешному завершению, когда в июле 1940 г. Францию оккупировали немцы. Вне зависимости от переговоров англичане в апреле предприняли некоторые шаги для получения от бельгийцев урана, запасы которого, имевшиеся в самой Бельгии, находились на путях германского продвижения на запад. Выли приняты некоторые меры, чтобы эти запасы не попали в руки противника.
Лейтенант Аллье возвратился во Францию, а комитет Томсона занялся разрешением трех отдельных, но взаимосвязанных проблем. Во-первых, следовало получить больше сведений относительно самого ядра урана, так как от этого зависел успех в создании урановой бомбы вообще и, в частности, определение размеров уранового взрывчатого заряда. Фриш и
Пайерлс в Бирмингамском университете усиленно работали над определением сечения захвата уранового ядра. Было очень важно знать степень точности этого определения. Требовалось также убедиться в справедливости многих других основных характеристик ядра — непостижимо крошечного комочка частиц, плотно удерживаемых вместе внутриядерными силами.
Во-вторых, надо было исследовать невероятно сложную картину: что же происходит при многомиллионократном повторении процесса деления, которое в ничтожную долю секунды должно высвободить чудовищную энергию? Предмет исследования был таков, что за разрешение его могли взяться только физики-ядерщики, в совершенстве знающие математику.
Третьей была проблема отделения от тысячи атомов природного урана таких семи атомов, которые содержат 143, а не 146 или 142 нейтрона, заключенных в ядре,— атомов, и химически и во всех других отношениях, за исключением внутреннего строения, подобных остальным 993 атомам.
Решение этих трех главных проблем, а также множества других, менее значительных, требовало денег, соответствующих условий и людей. Нужно было закупать уран и всевозможное оборудование, выплачивать жалованье персоналу, находить лабораторные площади, печатать материалы, неофициально договариваться с университетскими руководителями и т. д. И все это организовывать без ущерба для других разработок военного ведомства, не вызывая у случайных свидетелей и тени подозрений о том, что физики-ядерщики включились в военные исследования. Ощущалась также острая нужда в ученых.
Именно в процессе подбора научных кадров, кажется, впервые легла еще слабая тень на все ядерное предприятие. Слово «кажется» употреблено потому, что свидетельства противоречивы — ведь с 1940 г. прошло более двадцати лет; некоторые участники уже умерли; теперь больше ученых, чем тогда, желают, чтобы «дух» ядерного деления был загнан обратно в ту бутылку, из которой его освободили.
В 1945 г., вскоре после окончания войны с Японией, Чедвик, говоря об исследовательских работах, связанных с бомбой в военное время, заметил, что некоторые из его людей были «не склонны участвовать...» Он, по-видимому, имел в виду тот период, когда возможность изготовления бомбы была уже практически доказана. Конечно, в то время не было никаких прямых отказов от работы в проекте «Мауд Комитти». Томсон утверждает, что он не помнит ни одного такого случая...
Макс Борн из Эдинбурга, автор классических трудов об атоме, казалось, наиболее подходящий кандидат для работы по созданию бомбы, не принимал в ней участия. «Лично меня никогда прямо не приглашали войти в какой-либо из коллективов, работавших над ядерным делением, диффузионным и электромагнитным разделением изотопов и т. п.,— говорит он.— Мои коллеги знали, что я был противником участия в военных разработках, характер которых казался мне ужасным. Моя жена — по своим убеждениям квакер и законченная пацифистка. Про себя не могу сказать, что я в то время был пацифистом, так как от всего сердца желал сокрушения Гитлера. Но все же я никогда не мог примириться с массированными, так называемыми «ковровыми» бомбежками городов, которые означали массовое убийство беззащитных людей, женщин и детей...» Это было, исключая бескомпромиссный пацифизм, одним аспектом того комплекса ощущений, которые делали работу над бомбой морально сомнительной. Другими являются слова молодого физика, который сначала испытывал определенное чувство недоверия, но потом подавил его. Теперь же он говорит, что «не особенно гордится своим участием в работе над бомбой». И. Винер тремя годами позднее, когда американцы значительно продвинулись вперед в изготовлении бомбы, оценивая позицию Соединенных Штатов, сказал: «Вначале я не располагал точными сведениями о том, что делалось в «Манхэттенском проекте» но пришло время когда или я, или любой другой активный ученый в Америке мог пожалеть об участии в такой работе. Даже тогда мы еще неясно представляли цели этого проекта, предполагая, что он связан с применением радиоактивных изотопов как ядовитых веществ. Мы опасались оказаться в положении людей, создающих такое оружие, которое международная мораль и благоразумие не позволят использовать... Даже когда разрабатывалась ядерная взрывчатка, нам далеко не все было ясно в отношении возможностей бомбы и моральных проблем, которые вставали в связи с ее использованием. Я был твердо убежден по крайней мере в одном, что был бы наиболее счастлив нс разделять никакой ответственности за ее изготовление и последующее применение».
Налицо было скорее инстинктивное, чем обдуманное, нежелание участвовать в создании оружия такой небывалой мощности; но наряду с этим среди беглецов из Германии преобладало понимание того, насколько опасным будет положение, если Германия станет первой страной, имеющей атомную бомбу.
Однако, несмотря на тревоги и сомнения среди определенных кругов ученых — ощущения, которым предстояло и дальше расти и распространяться, когда стало ясно, как и против кого бомба будет использована, «новобранцы» для разработок все же нашлись, и весной 1940 г. они взялись за дело серьезно.
Наиболее важные теоретические вопросы были связаны с определением сечения захвата самого ядра и размерами критической массы для урана-235. Определение сечения проводилось сначала исключительно в Ливерпульском университете. Здесь Чедвик и его коллектив продолжали, теперь уже в официальном порядке, работу, которой они занимались несколько месяцев как частной. Официальная поддержка сначала носила скорее моральный характер, чем финансовый. То, что работа была на ходу и ее можно было продолжать в нужных масштабах, объяснялось лишь гибкостью университетской организации и крупной промышленной группы, обеспечивавшей исследования необходимым сырьем и списывавшей его стоимость на общий счет научных исследований. Несколько позже, когда работа развернулась еще больше и возникли новые проблемы, было решено привлечь к работам и Кавендишскую лабораторию.
В Кембридже в исследования включились два замечательных человека. Одним из них был проф. Норман Фезер, присоединившийся к кавендишскому коллективу в начале войны, во время работы над радаром, и взявшийся теперь за организацию лаборатории и планирование се деятельности, другим— Эгон Вретчер, блестящий шведский физик, впервые прибывший в Англию в 1930 г. Резерфорд пригласил его работать в Кавендишскую лабораторию; но из-за того, что он был иностранцем, его, конечно, нельзя было привлекать к работе над радаром.
В начале войны ему доверили руководство лабораторией высоких напряжений; по предложению Кокфорта ему незадолго до начала работ по программе «Мауд Комиттн» поручили измерения ядерных сечений захвата. Теоретические положения проблемы разрабатывались в Бирмингеме сначала одним Пайерлсом, поскольку Фриш был назначен в ливерпульский коллектив. Еще до формального образования «Мауд Комиттн» состоялся обмен информацией между группой Пайерлеа — Фриша в Бирмингеме, если можно гак ее назвать, и группой Чедвика в Ливерпуле. Пайерлс и Фриш сначала отправились в Ливерпуль, надеясь получить у Чедвика гексафторид урана, необходимый им для работы. Ученый только спросил их: «Как много вам нужно?»
Когда Фриша перевели в Ливерпуль, Пайерлс некоторое время выполнял работу один, сочетая ее с обычными профессорскими обязанностями. «Мне пришлось объяснить руководству, что я не мог дальше печатать сам все свои документы,— рассказывает он.— Я просил, хотя бы на неполный рабочий день, секретаря, и это было разрешено».
Позднее появились и счетные машины, и много вычислителей-операторов. Этими операторами были математики, выпускники или еще студенты, но уже прослушавшие соответствующую часть курса математики. Они должны были делать более или менее шаблонные вычисления, входившие в теоретические разработки Пайерлеа. Многие из этих операторов впоследствии выполняли не совсем обычные обязанности, но им ничего не говорилось о назначении их работы.
В конце концов стало ясно, что в Бирмингаме ученых не хватает и найти их будет нелегко. Незадолго до начала войны Королевское общество и министерство труда совместно составили картотеку. Ко времени, о котором идет рассказ, она насчитывала всего только пять тысяч имен людей, большинство которых уже было занято. Остальных по тем или другим причинам нельзя было привлечь к участию в осуществлении британской программы исследований. То, что их научная квалификация была достаточно высока, хорошо видно на примере одного молодого человека, присланного к Пайерлсу.
Этот юноша родился в России от родителей разных национальностей и принял британское подданство. Он был болен и потому не имел работы. Во время беседы молодой человек произвел хорошее впечатление на Пайерлеа, но последний хотел убедиться: полностью ли кандидат представляет себе трудности той работы, которою ему предстоит выполнять? С этой целью Пайерлс написал на листе бумаги одно из уравнений, решить которое он сам в течение некоторого времени затруднялся.
«Он отправился домой,— рассказывает Пайерлс,— а на следующее утро от него по почте пришло письмо с решением уравнения. Он решил его в поезде!» Этот человек, войдя в бирмингамский коллектив, работал в нем, участвуя в британской программе ядерных исследований.
Коллективы Чедвика в Ливерпуле и Пайерлса в Бирмингеме имели дело с относительно секретными вопросами, касавшимися ядерного оружия, характеристики взрыва и вычисления размеров разрушений, которые он мог причинить. Крайне важным был вопрос о получении самой ядерной взрывчатки. Возможность изготовления бомбы теперь зависела целиком — или это так казалось в 1940 г.— от того, удастся или нет получить в достаточном количестве уран-235. Поэтому теперь нам следует рассмотреть, как же «Мауд Комитти» решал эту задачу. Прослеживая развитие самой идеи бомбы, мы обнаружим, что ее зарождение и начало работ были неофициальными, носили случайный характер и в первые месяцы войны зачастую направлялись только счастливым стечением обстоятельств.
Более чем за двадцать лет до этого вопрос о разделении изотопов рассматривался в статье Астона и Линдеманна, который консультировал Черчилля относительно урановой бомбы незадолго до войны, а потом руководил британскими военными научными разработками. В статье рассматривались различные методы, годные для теоретического решения проблем, но вряд ли они давали что-нибудь конкретное для преодоления практических трудностей. Трудности, грозившие превратить в утопию всю идею ядерного оружия, заключались в том, что два изотопа химически одинаковы и, следовательно, никакими химическими методами их нельзя отделить друг от друга. Фриш, сразу же инстинктивно почувствовавший что проблема разделения изотопов является ключевой для использования ядерной энергии, очень наглядно описал ситуацию, как она представлялась ему в начале 1940 г.
«Можно было думать о разделении изотопов в лабораторных масштабах,— говорит он,— но получаемые теми или иными методами количества были ничтожными. Осуществить же разделение в промышленных масштабах и получать изотопы хотя бы фунтами было совершенно другим делом. Эго подобно тому, как если бы врачу, изготовившему с огромным трудом крупицу нового лекарства, сказали: «А теперь, доктор, мы хотели бы иметь его в количествах, достаточных для того, чтобы мостить им улицы». Разница, действительно, была именно такого порядка».
Обсуждались многочисленные и совершенно различные методы решения проблемы в лабораторных масштабах; и конце лета 1939 г. Фриш лично проделал некоторые эксперименты в Бирмингаме. «Я намеревался проверить теорию Бора, что деление происходит по существу за счет урана-235,— говорит он.— Для этого я соорудил очень простую аппаратуру». Прибор, с помощью которого были сделаны первые в Британии попытки разделить изотопы урана, состоял из двух стеклянных трубок (одна диаметром около дюйма, а другая — около дюйма с четвертью). Внутри первой находился электрический подогреватель. Вторая охлаждалась проточной водой, обтекавшей ее снаружи. «Эксперимент оказался неудачным,— рассказывает Фриш,— стекло просто-напросто перегрелось, и трубка стала искривляться». Потом было проделано много других неудачных экспериментов, далеко нс таких примитивных, как этот, и стоивших не несколько шиллингов, а много тысяч фунтов стерлингов.
Следующие весьма важные попытки разделить два изотопа урана были предприняты в Кларендонской лаборатории (Оксфорд). Большинство ученых этой лаборатории, как и Кавендишской, в начале войны было направлено на радарные установки, расположенные вдоль английского побережья. В Оксфорде оставались четыре человека иностранного происхождения, которые из-за этого не могли участвовать в военных работах. На них легла вся тяжесть проблемы разделения изотопов в первые дни существования «Мауд Комитти».
Наиболее заметным среди них был Франц Симон — выдающийся ученый, единственный офицер британской службы, имевший немецкий боевой железный крест. Симону, берлинцу, происходившему из богатой еврейской семьи, исполнился всего двадцать один год, когда началась первая мировая война. Обязательные годы службы он провел в артиллерии. Симон был одной из первых жертв газовых атак, позднее дважды ранен и впоследствии награжден. В 20-х годах он начал свою научную карьеру физика в области низких температур, карьеру, которая принесла ему в начале 30-х годов профессуру. На Симона, награжденного железным крестом, не распространялось действие многочисленных декретов, ограничивавших доступ евреев на различные посты в германских университетах. В дальнейшем этот доступ вообще был закрыт. В 1933 г. после прихода Гитлера к власти Симон с женой и двумя детьми уехал в Англию. «Германия,— заметил он,— теперь не то место, где можно спокойно воспитывать детей».
Симон прибыл в Кларендонскую лабораторию на одну из стипендий, учрежденных с помощью Линдеманна, возглавлявшего в то время лабораторию и бывшего профессором кафедры экспериментальной физики в университете. Примерно в то же время там появились еще два других ученых на те же стипендии: X. Кун из Германии и Н. Карти, венгр, работавший до этого в Бреслау. В начале войны, в 1939 г., эти три человека оказались в положении вынужденной изоляции от главного течения военных исследований. Четвертым был высокий. с медлительной речью американец Арме, ученый, смотревший со смешанным чувством сожаления и покорности судьбе на то, что он, как иностранец, не был допущен к работе над радаром, на которую откомандировали его английских коллег. Арме, по его собственным словам, в первые недели войны «болтался зря», помогая, где мог, выполнять случайную работу научного характера.
В течение нескольких последних месяцев 1939 г. и первых месяцев 1940 г. Симона навещал не один раз его приятель — проф. Пайерлс. Во время встреч они говорили не только о себе, но и о теоретических возможностях урановой бомбы, поскольку в то время официального проекта не существовало и подобные идеи, по крайней мере технически, не затрагивали еще вопросов государственной безопасности. Всю зиму 1939/40 г. Симона не оставляли мысли о различных вариантах разделения изотопов. Конечно, не совсем правильно утверждать, что первые эксперименты были выполнены с помощью комбинации «сода — вода» и кухонного сита. Но «истина все же находится недалеко от этого», как впоследствии писал Карти в своем некрологе Симону.
Суть этого курьезного вступления в одну из наиболее важных областей ядерной физики XX в., сравнимая лишь с известным рассказом о том, как Ньютон наблюдал за падением яблока в саду, заключается в следующем. Однажды утром Симон появился в Кларендонской лаборатории с простым кухонным ситом, сделанным из металлической сетки. Держа его против света, ученый обратил внимание своих сотрудников на множество мелких дырочек, сказав: «То, что мы ищем, представляет собой нечто подобное, только с гораздо более мелкими отверстиями».
Это уже была идея промышленного использования диффузионного метода разделения изотопов, который в лабораторном масштабе применялся десять лет назад в Берлине проф. Герцем для разделения изотопов неона. Аппаратура, использовавшаяся Герцем, позволяла получать лишь очень небольшие количества изотопов. В те времена вопросы производительности установки и стоимости производства не имели значения. Основной вклад Симона в историю создания бомбы и заключается в реализации громадных возможностей этого метода, а также в проектировании полупромышленной установки.
Принцип действия такой установки прост. Изотоп уран-235 немного легче, чем изотоп уран-238, так как в ядре первого заключено на три нейтрона меньше. Поэтому если уран в какой-либо газообразной форме будет проникать через фильтр с ничтожно малыми отверстиями, то изотоп уран-235 пройдет несколько быстрее, чем более тяжелый изотоп; газ по ту сторону фильтра будет содержать несколько больше урана-235 по сравнению с газом, не прошедшим еще сквозь фильтр. Разница эта мала, и ясно, что необходимо заставлять газ проходить через очень большое количество фильтров, или мембран, как их назвали, чтобы получить ощутимый результат. Это. конечно, не более чем очень упрощенный набросок принципиальной схемы. Трудности обращения с ураном в газообразном виде, точность определения степени обогащения газа ураном-235 на каждой стадии, проектирование аппаратуры, способной давать продукцию в нужных количествах,— все это было только одной стороной дела. Каждая проблема представляла собой техническую задачу, которую можно было бы считать непреодолимой, если бы не требования войны. Следует вспомнить, что в это время «Мауд Комитти» еще не существовал, не было еще официальной поддержки исследований по любому проекту, связанному с бомбой, и решение проверить идею Симона было принято благодаря частной инициативе работников Кларендонской лаборатории.
Первое, что следовало сделать, это испытать сам метод. Испытания показали, как мало знали в то время о газовой диффузии. Никто тогда еще не имел ни малейшего представления о том, какие оптимальные температуры и давления требовались для работы аппаратуры. Никто не знал, какой материал наиболее подходящи для мембран. Кроме того, возникали затруднения при определении размеров отверстий: если бы они были слишком велики, то это повело бы к снижению производительности всей системы разделения; если бы они были чересчур малы, то, очевидно, уменьшили бы скорость процесса.
«Первое, что мы попробовали,— рассказывает Карти,— было «голландское полотно», как его, кажется, называют,— очень тонкая медная сетка с несколькими сотнями отверстий на дюйм. Эти отверстия, конечно, значительно больше тех, которые мы использовали позже, но нам казалось, что на этом материале можно испробовать различные варианты рабочих процессов». Далее следовало найти подходящий материал для испытаний, так как гексафторид урана, от которого, как предполагали, можно в конечном счете отделить два изотопа, имелся лишь в малых количествах и с ним чрезвычайно трудно работать. «Нужен был такой материал, который имел в своем составе компоненты двух совершенно различных молекулярных весов,— говорит Карти. — Мы решили воспользоваться смесыо водяного пара и углекислоты, другими словами, чем-то очень напоминающим обычную комбинацию «сода — вода». Эта смесь проходила сквозь элементарные мембраны при различных условиях после того, как Армс собственноручно отбил молотком «голландское полотно» так, что его отверстия стали еще меньше. Эксперименты повторялись в надежде найти на основе принципа «пробуй — ошибайся, ошибайся — пробуй» наиболее подходящие размеры отверстий».
Эти эксперименты продолжались все лето 1940 г. Они не имели правительственной поддержки. Сведения об экспериментах дошли до властей вскоре после того, как был создан «Мауд Комитти». В это время Пайерлс нуждался в ученом, который мог бы перевести его теоретические познания изотопов в планы практического решения проблемы. Эта проблема казалась наиболее сложной задачей химической технологии, которую когда-либо рассматривал человек. Ф. Симон, очевидно, был именно тем человеком, который смог бы выполнить эту работу. Вскоре Пайерлс отправился в Ливерпуль к Чедвику — выдающемуся и авторитетному ученому, который всегда мог преодолеть предубежденность государственных чиновников или потребовать от официальных инстанций людей или материалов.
Чедвик согласился с тем, что Симона следует включить в дело. Его пригласили, и он, по-видимому, сумел убедить официальные инстанции тем, что данная проблема была у него уже почти решена. С этого момента, как мы увидим, статус оксфордской группы упорядочился, и были предоставлены средства на расширение ее работ. В то же самое время проф. У. Хэворт и возглавляемая им группа сотрудников в химическом отделе Вирмингамского университета получили задание исследовать чисто химические проблемы, имеющие отношение к разделению изотопов. К концу лета 1940 г. исследования велись, таким образом, по трем главным направлениям. Однако до того, как был достигнут определенный прогресс, из Соединенных Штатов пришла взволновавшая всех статья Г. Кистяковского, специалиста по взрывчатым веществам (в 1960 г. он стал советником президента США). Ее вывод вкратце был таков: если бомба и взорвется, то эффект окажется значительно меньшим, чем ожидают.
Было очень важно знать, правильна эта теория или нет. Для начала исследовали результаты громадного взрыва во время первой мировой войны, когда внезапно семь тысяч тонн взрывчатки взорвалось в порту Галифакс. Однако два фактора делали спорным любой вывод на материалах этого бедствия. Один заключался в том, что записи о происшествии носили случайный характер, без какой-либо последующей научной проверки. «Кроме того,— объясняет Томсон,—семь тысяч тонн находились на нескольких кораблях, и трудно было ожидать, чтобы одинаковые результаты могли получиться от взрыва, происшедшего в совершенно других условиях».
Оставался неофициальный путь, которым «Мауд Комитти» отлично мог воспользоваться. Во всей Британии был единственный человек, способный исследовать эту проблему,— проф. Дж. Тэйлор, игравший в свое время важную роль в разъяснении проблем, позволивших разработать радар.
«Я работал в различных комитетах по заданиям министерства снабжения, которые имели дело с вопросами эффективности обычных химических взрывчатых веществ,— рассказывает Тэйлор.— Однажды за завтраком в Атенеуме сэр Джордж Томсон сказал мне о возможности выделения очень большого количества энергии в виде взрыва, и я догадался, что речь шла о ядерном делении. Сэр Джордж спросил меня, каковы мог>т быть механические эффекты такого взрыва».
Эта проблема рассматривалась Тэйлором в написанной им вскоре статье, озаглавленной «Образование ударной волны взрывом высокой интенсивности». Механическая эффективность обычной бомбы определяется мгновенным выделением большого количества газа, находящегося в ограниченном объеме при высокой температуре. Практически вопрос, требовавший ответа, формулировался так: будет ли получен подобный эффект, если высвобождаемая энергия в высококонцентрированной форме не сопровождается образованием газа? Ответ, данный сначала лично Томсону, а затем в статье, сводился к следующему: «Не совершенно одинаково, но довольно подобно». Вывод из работы Тэйлора говорил, что «атомная бомба как источник ударной волны была бы только наполовину так же эффективна, как сильно взрывчатое вещество, выделяющее то же количество энергии».
Убеждение, что противник мог первым изготовить бомбу, заставляло людей неуклонно заниматься экспериментами и вычислениями.
В середине лета произошло небольшое, но многозначительное событие. Пайерлс, приехав из Бирмингема в Лондон, встретил в правительственных служебных помещениях Линдеманна, который в качестве специального советника при новом премьер-министре присутствовал лично на многих заседаниях «Мауд Комитти» или посылал туда своего представителя.
В то время было уже ясно, что Британию ожидает вторжение. В этом случае будущее таких люден, как Пайерлс, становилось более чем мрачным, и вряд ли можно было надеяться, что они переживут немецкую оккупацию. «Я передал Линдеманну копии различных статей, которые мы подготовили в Бирмингеме, и просил его позаботиться, чтобы в случае вторжения эти статьи были пересланы кому-нибудь в Канаде или в Соединенных Штатах, кто мог бы их использовать»,— вспоминает Пайерлс.
На Линдеманна это особенного впечатления не произвело. Он редко проявлял энтузиазм по поводу идей, автором которых не был. В то время он считал маловероятным, что урановая бомба окажет воздействие на ход войны. Молчаливое согласие Линдеманна на продолжение работ над бомбой было частично результатом того, что они выполнялись главным образом людьми, национальность которых лишала их возможности участвовать в других военных работах.
Пайерлс оставил свои документы Линдеманну.