Клаус Гофман - Можно ли сделать золото, Мошенники, обманщики и ученые в истории химических элементов
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.
В ней указано, что самый верный метод для конструирования такой машины состоит в обогащении изотопа [235]U. Этот метод -- единственный для получения взрывчатых веществ, разрушительная сила которых будет на несколько порядков превосходить известные сильнейшие взрывчатые вещества. Для выработки энергии можно использовать и обычный уран, без обогащения, если его соединить с другим веществом, которое могло бы замедлить нейтроны, не поглощая их. Вода для этой цели не подходит. По имеющимся данным, ЭТОго можно достичь с помощью тяжелой воды или очень чистого графита.
Тяжелая вода представляет собой соединение тяжелого изотопа водорода -дейтерия (D2O). В обычной воде (H2O) ее содержится до 0,015 %. Для того, чтобы получить тяжелую воду, требуется длительный процесс электролиза; и все же немецкие ученые отдали предпочтение такому замедлителю. В мае 1940 года немецкие войска в результате нападения на Норвегию взяли под свой контроль единственный электролизный завод мира, производивший тяжелую воду,-- Норск Гидро в Рьюкане. Тем самым, казалось, был расчищен путь для фашистской программы урановой бомбы. Параллельно с попытками запустить "урановую машину" предпринимались работы по обогащению атомного взрывчатого вещества [235]U. Различные исследовательские группы пытались найти оптимальный технический вариант. Были планы обогащения необходимого изотопа урана исходя из газообразного гексафторида урана с помощью ультрацентрифуг, сепараторов изотопов или же диффузионным методом. Манфред фон Арден, владевший частной лабораторией в Берлин-Лихтерфельде, считал, что природные изотопы можно разделить масс-спектрографически.
Атомная программа США вначале во многом напоминала разработки, проводившиеся в Германии. 2 августа 1939 года Альберт Эйнштейн, который, спасаясь от фашистского варварства, эмигрировал из Германии, подписал письмо президенту США Рузвельту, составленное физиками-атомщиками Сцилардом и Вигнером. В нем говорилось, что на основе открытого недавно процесса деления урана теперь есть возможность изготовлять бомбы нового вида с величайшей взрывной силой. Следует опасаться, что в Германии уже работают над этим.
Письмо Эйнштейна явилось прелюдией для создания централизованного американского проекта атомной бомбы. Такая программа стала настоятельно необходимой, когда к концу 1941 года американцы сами были втянуты в войну, а со всех сторон шли вести об опасном скачке в области немецких атомных исследований. Американские военные твердо ухватились за так называемый Манхэттенский проект. Под руководством генерала Гровса были объединены все крупные атомные силы США и сотни тысяч техников и рабочих. Среди них были ученые высокого ранга: Лоуренс, Бете, Сиборг, Нир, Юри, Сцилард, Вигнер, Теллер, Оппенгеймер. Не следует забывать также эмигрантов Ферми, Сегрэ, Дж. Франка. Позднее к ним примкнул Фриш и временами присоединялся Нильс Бор, который в 1943 году с трудом спасся бегством от преследований гестапо.
В СССР примерно в то же время планировались подобные мероприятия. Академик Н. Н. Семенов в 1941 году указал Народному комиссариату тяжелой промышленности на возможность производства атомного оружия. В июне 1941 года германские фашисты напали на Советское государство, и все планы атомных исследований пришлось отложить. Через год, в мае 1942 года, советский физик Г. Н. Флеров сообщил Государственному Комитету Обороны, что следует безотлагательно приступить к изготовлению атомной бомбы. Когда в 1943 году Красная Армия все больше вынуждала фашистского агрессора к обороне, можно было вновь взяться за выполнение собственной программы атомных исследований. Однако тяжелые раны, нанесенные мировой войной Советской стране, не позволяли развить столь мощную атомную индустрию, как на обойденной войной территории Соединенных Штатов. Там, в малонаселенных пространствах вырастали, как грибы, гигантские установки и целые города. В Ок-Ридже (штат Теннесси) американцы выстроили километровую установку для разделения изотопов урана газодиффузионным и электромагнитным методами. В Хэнфорде на реке Колумбия на территории 1800 км[2] воздвигли большие промышленные установки для получения 94-го элемента, значение которого как атомного взрывчатого вещества американцы уже оценили.
Посередине пустыни Нью-Мексико, на недоступном высоком плато, возникла лаборатория атомной бомбы США -- Лос Аламос. Выдающиеся атомщики под руководством Роберта Оппенгеймера работали здесь над конечной ступенью -соединением делящихся изотопов в атомное взрывчатое вещество. Было рассчитано, что они могут взорваться только при определенной критической массе. Необходимо было очень быстро соединить две докритические части, чтобы поджечь бомбу. Тогда один-единственный нейтрон в доли секунды развяжет атомную цепную реакцию.
Сначала предполагалось привести в соприкосновение необходимые количества [235]U или 94-го элемента высокой чистоты. Но для этого потребовалось бы несколько килограммов веществ. Теперь уже не является секретом, что критическая масса этих делящихся изотопов составляет 22,8 кг для [235]U и 5,6 кг -- для элемента 94. Как же можно получить столько элемента 94 -- элемента, которого вовсе нет в природе? Искусственно добытые элементы в то время были получены лишь в невидимых, невесомых количествах.
Плутоний -- первый искусственный элемент, увиденный человеческим глазом
93-й элемент, нептуний, испускает бета-излучение. Поэтому его первооткрыватели, Мак-Миллан и Абельсон, довольно однозначно утверждали в статье от 14 июня 1940 года, что элемент 94 наверняка содержится в продуктах распада нептуния. Однако обнаружить это им не удалось. Препараты были слишком слабы, чтобы можно было идентифицировать элемент 94, по-видимому, весьма долгоживущий. Поэтому Мак-Миллан совместно с коллегами Сиборгом, Сегрэ, Кеннеди и Валем пошли по другому пути.
В декабре 1940 года в Беркли они облучили уран дейтронами, разогнанными в 60-дюймовом циклотроне. Изотоп нептуния, возникающий в результате элементарного превращения по уравнению
[238]U + d [238]Np + 2n
должен был распасться в изотоп-238 элемента 94 с излучением бета-частиц. Тогда в Беркли никто не сомневался в этом. Однако, чтобы обнаружить элемент 94, американцам пришлось затратить несколько месяцев. Ведь элемент считается открытым только тогда, когда однозначно выделен один из его изотопов, охарактеризован физически и химически и определен его порядковый номер. Совершенно новый элемент должен проявлять свойства, которые явно отличают его от уже известных соседей по периодической системе. В ночь на 23 февраля 1941 года пробил час рождения 94-го элемента, вернее, его изотопа-238. Мак-Миллан уже не мог непосредственно участвовать в этом открытии. В конце 1940 года он был призван на военную службу.
Необходимо вернуться по времени немного назад. Решение о том, чтобы провести опыты по получению элемента 94 с помощью циклотрона в Беркли, было принято на совещании физиков 15 и 16 декабря 1940 года в Колумбийском университете, в Нью-Йорке. Лоуренс уступил натиску своих коллег Сегрэ и Ферми и выразил готовность предоставить в их пользование свой циклотрон. Все находились под впечатлением смелого полета мысли Ферми. Ведь эмигрировавший итальянец уже давно занимался теоретическим обоснованием "урановой машины". Он весьма убедительно доказал своим коллегам, что в таком "урановом котле" должен образовываться 94-й элемент. Последний должен был предположительно обладать той же способностью деления, что и уран-235. Поэтому, считал ученый, настоятельно необходимо пытаться наладить синтез этого элемента, хотя бы в малых масштабах, с тем, чтобы узнать его свойства.
Историки науки многократно подчеркивают, что Нью-Йоркская конференция явилась историческим поворотным моментом: в декабре 1940 года впервые была развита теория делимости неизвестного 94-го элемента. Однако в это время всемирный обмен научными идеями был уже сильно ограничен секретными преградами, поставленными войной. В американском специальном журнале "Физикл ревью", очень популярном, с июля-августа 1940 года не появлялось никаких сообщений по урановой проблеме.
Поэтому историки не заметили работу немецкого физика Карла фон Вейцзекера. В то время, когда все физики-атомщики уповали на получение ядерной энергии путем деления урана-235, Вейцзекер основывался уже на возможности получения энергии из урана-238. Эти соображения содержались в его докладе от 17 июля 1940 года, подготовленном для отдела вооружения армии.
