Клаус Гофман - Можно ли сделать золото, Мошенники, обманщики и ученые в истории химических элементов
К началу 1939 года большинство ученых уже знали, что в результате бомбардировки нейтронами отдельные атомы урана могут делиться с выделением энергии. Однако это не была еще цепная реакция, вызывающая волну атомного распада, как того опасались Резерфорд и другие. Конечно, была найдена "спичка" для поджигания атомного огня; однако "огонь" угасал, как только удаляли источник нейтронов. Для поддержания деления урана требовалась постоянно возобновляющаяся реакция, протекающая самопроизвольно, без дополнительного подвода энергии извне. Вечно сияющие звезды и наше Солнце являются практическими примерами того, что для непрерывного выделения атомной энергии необходимы определенные ядерные цепные реакции.
Для осуществления такой цепной реакции при делении урана нужно было, чтобы при каждом делении образовались дополнительные нейтроны, которые могли бы, в свою очередь, разрушить новые атомы урана. Тогда такой процесс распространялся бы лавинообразно и с мгновенной скоростью высвобождал бы гигантские количества энергии.
Сначала Фредерику Жолио-Кюри удалось получить экспериментальное доказательство того, что, действительно, при делении образуются нейтроны. Практически в то же время, в марте 1939 года, в США Сцилард и Цинн провели решающий эксперимент. Вот как они описали захватывающий ход опыта: "Мы дошли до того момента, когда оставалось лишь нажать на кнопку и наблюдать за фосфоресцирующим экраном. Если бы там возникли вспышки, это означало бы, что при делении урана испускаются нейтроны. Тогда высвобождение атомной энергии стало бы возможным еще при нашей жизни...". Затем они нажали на кнопку, увидели вспышки и наблюдали их, не отрываясь, минут двадцать. "В тот вечер стало ясно, что мир вступил на путь, полный тревог",-- сказал Сцилард. А вот что говорил Резерфорд незадолго до своей смерти в октябре 1937 года: "Всякий, кто видит в превращении атома источник энергии, болтает чепуху". Сейчас, через два года, все выглядело совсем иначе.
Теперь многие атомщики полагали, что найден прямой путь для использования энергии атома. Однако их оптимизм заметно умерило высказывание Бора. В феврале 1939 года датский ученый поразил всех гипотезой, что делиться способен только изотоп урана с массовым числом 235. Это замечание обескураживало ибо природный уран состоит в основном из неделящегося урана-238 и лишь на 0,7 % из урана-235. Поэтому неминуем был предварительный процесс обогащения этого урана-235, если не выделение его в чистом виде в килограммовых количествах. Даже опытным физикам-экспериментаторам это казалось никогда не достижимым.
Трудности обнаружились уже на последующих этапах. Потребовался все же целый год, чтобы экспериментально проверить гипотезу Бора и ... подтвердить ее. Американский физик Нир с помощью специально сконструированного им масс-спектрографа с трудом отделил целых две тысячных миллиграмма урана-235 от урана-238. Он установил, что при бомбардировке нейтронами, действительно, делится лишь редкий изотоп урана. Теперь можно было записать полное уравнение деления ядра:
[235]U + n [236]U [140]Ba + [84]Kr + 2n + Энергия
При захвате одного нейтрона из урана-235 образуется неустойчивый уран-236, который делится на изотоп бария и изотоп криптона с выделением двух нейтронов, гамма-лучей и высвобождением энергии. Следовательно, деление ядра урана является новым типом превращения элементов. В этом процессе в идеальном виде осуществляется и другая цель атомщиков: высвобождение атомной энергии.
Несколько исследовательских групп -- в США, в СССР, во Франции, Германии, Австрии -- в 1939 году ухватились за деление урана, открытое Ханом и Штрасманом. В течение одного года появилось более ста научных публикаций по теме "Nuclear Fission[68]". Пожалуй, никогда еще новое открытие не было так быстро и основательно обработано, перепроверено и истолковано. Накопилась уйма экспериментального и теоретического материала.
Советские физики Я. Б. Зельдович и Ю. Б. Харитон первыми дали математический расчет цепной реакции урана. Их коллега Я. И. Френкель сформулировал -- независимо от Мейтнер, Фриша, Бора и Уилера -- теорию распада урана. Наконец, в июне 1940 года Г. Н. Флеров и К. А. Петржак обнаружили, что атомы урана распадаются не только под действием нейтронов, но также и самопроизвольно, без внешнего воздействия. Для урана, правда, такое явление наблюдается очень редко. Эффект был подтвержден сначала немецким физиком Гейнцем Позе. В калийном руднике глубиной 450 м он смог обнаружить спонтанное деление урана без помех космического излучения. Флеров и Петржак обрадовались этому; ведь обычно весьма желательно получить от других ученых подтверждение нового эффекта. Сначала спонтанному делению ядер тяжелых атомов не могли найти применения. В настоящее время этот эффект приобрел значение для ядерной физики.
Экспериментальные результаты, полученные советскими физиками непосредственно после открытия деления ядра, доказывают атомные исследования в СССР уже тогда были на высоком уровне. Еще раньше, в 1922 году, один из крупнейших советских ученых, геохимик В. И. Вернадский, указал на значение основополагающих исследований по ядерной физике и не поскупился на предостережения. Уже недалеко то время, предупреждал ученый, когда человек получит в руки энергию атома, такой источник энергии, который даст ему возможность построить свою жизнь так, как он пожелает. Это может произойти либо в ближайшие годы, либо через сто лет. Верно только то, что так будет. Использует ли человек эту силу для добра или для самоуничтожения? Созрел ли он для использования этой силы, которую ему непременно передаст наука?
Исследователи атома заблаговременно строили планы того, как практически использовать энергию деления урана. Некоторые надежды пробудила обзорная статья, опубликованная в "Натурвиссеншафтен" 9 июня 1939 года: "Можно ли использовать в технике энергию, заключенную в ядрах атомов?" Автором обзора был физик Зигфрид Флюгге, ассистент института Отто Хана. Флюгге рассчитал, исходя из энергии, выделяющейся при делении ядра, что 1 м[3] оксида урана должно хватить, чтобы поднять 1 км[3] воды массой в 10[9] т на высоту 27 км. Физик описал также, что именно необходимо, по представлениям того времени, для создания "урановой машины", вырабатывающей энергию.
Потом наступило 1 сентября 1939 года. В этот день с нападения Гитлера на Польшу началась вторая мировая война. Два дня спустя фашистская Германия находилась уже в состоянии войны с Англией и Францией. Начиная с этого времени на интернациональные атомные исследования, столь свободно проводившиеся ранее, опустилась завеса недоверия. Ученые, изгнанные из гитлеровской Германии, сами ставшие свидетелями агрессивности и жестокости фашизма, с ужасом думали о том, что было бы с человечеством, если бы эта война велась с использованием атомного оружия. Многие вспоминали предостерегающие слова Фредерика Жолио-Кюри, произнесенные при вручении ему Нобелевской премии в 1935 году. Уже тогда французский ученый опасался, что когда-нибудь, если наука сможет по желанию строить или разрушать элементы, будут осуществлены ядерные превращения взрывного характера. Тогда, безусловно, появится большая опасность -- возможное развязывание катастрофы.
Глава 6
ЭЛЕМЕНТЫ, СОЗДАННЫЕ РУКОЙ ЧЕЛОВЕКА
Программа атомной бомбы
Ход событий в фашистской Германии показал, что правы были те, кто предостерегал от гитлеровской атомной бомбы. В апреле 1939 года физик Пауль Хартек послал письмо в военное министерство рейха, чтобы привлечь внимание к новейшим достижениям в ядерной физике; они, быть может, дадут возможность разработать взрывчатое вещество на несколько порядков более действенное, чем те, которыми располагают в настоящее время. Это заявление послужило началом для тайного предприятия фашистов. Уже летом 1939 года в отделе вооружения армии было создано отделение ядерной физики. Руководить им поручили физику Курту Дибнеру -- армейскому специалисту по взрывчатым веществам. На окраине Берлина на опытном полигоне вермахта Дибнер получил возможность выделить себе участок для экспериментирования.
Физики также настойчиво указывали исследовательскому совету рейха на значение процесса деления урана. Поэтому в Германии вскоре появились две соперничавшие исследовательские группы, которые с начала второй мировой войны вели изучение урана в военных целях. Фашисты принуждали специалистов к сотрудничеству методом, казавшимся им самым простым: уже в первой неделе сентября они разослали физикам призывные повестки.
Курт Дибнер и лейпцигский физик Эрик Багге, ассистент профессора Вернера Гейзенберга, в соответствии с приказом наметили "рабочий план по производству опытов для практического использования деления ядра". В пределах этой программы каждому специалисту были указаны свои задачи. В. Гейзенберг и К. Ф. фон Вейцзекер -- ведущие немецкие атомные теоретики -обязывались работать над теоретическими проблемами. 6 декабря 1939 года Гейзенберг представил отделу вооружения армии доклад "О возможности технического получения энергии при делении урана". Эту работу можно считать первой общей концепцией для разработки так называемой урановой машины, именуемой теперь урановым или атомным реактором.
