М. Рузе. Роберт Оппенгеймер и атомная бомба

III. Деление урана

Открытие нейтрона привело к новым путям исследования атомного ядра. Электрически заряженные частицы — протоны или альфа-частицы — могут столкнуться с атомным ядром, только если им сообщить энергию, достаточную для преодоления электрической силы отталкивания. Нейтрон же, лишенный какого-либо электрического заряда, беспрепятственно преодолевает потенциальный барьер, не испытывая никакого противодействия со стороны ядра. Эта частица, открытая Чедвиком, оказалась превосходным снарядом для осуществления реакции ядерного превращения. При бомбардировке различных элементов нейтронами происходят ядерные реакции, сходные с теми, которые протекают под действием протонов и альфа-частиц: после удара частицы ядро распадается, выделяя одну легкую частицу и превращаясь в ядро элемента с соседним атомным номером. Однако при наблюдении ядерной реакции урана обнаружилась совершенно иная картина: ядро после столкновения с нейтроном раскалывалось на два более легких ядра, которые соответствовали весьма далеким от урана химическим элементам.

Этот результат был настолько неожиданным, что даже тот, кто его впервые получил — итальянский физик Энрико Ферми,— ничего не понял. Он собирался воспроизвести знаменитые парижские опыты супругов Жолио, которые только что открыли искусственную радиоактивность, но вместо альфа-частиц, использованных французскими физиками для бомбардировки элементов, он решил применить нейтроны. Некоторые из элементов, подвергнутых бомбардировке, обнаружили радиоактивность, свидетельствующую о ядерных превращениях. При этом Ферми заметил, что радиоактивность значительно увеличивалась, если направляемые нейтроны предварительно пропускались через воду или через парафин. Это был парадоксальный факт. Но Ферми не представлял себе реально происходящего процесса, поэтому когда он приступил к химическому анализу веществ, возникших в результате бомбардировки урана нейтронами, то рассчитывал идентифицировать элемент, более тяжелый, чем уран, трансурановый элемент с атомным номером 93.

Элемент 93 в настоящее время хорошо известен — это нептуний. Его действительно можно получить, бомбардируя уран нейтронами в определенных условиях. Но тогда Ферми ошибался. Ядерные превращения, которые ему удалось получить, означали поворот в физике. Ферми был, безусловно, первым, кому удалось осуществить расщепление ядра урана. Такая мысль не приходила ему в голову, так как ему казалось невероятным, чтобы ядро разлетелось на куски под ударом нейтрона, в то время как это не удавалось сделать с помощью частиц гораздо больших энергий — альфа-частиц и протонов.

Опыты Ферми, повторенные многими учеными, повлекли за собой довольно бурные дискуссии. Немецкая исследовательница химик Ноддак была первой, кто правильно предугадал смысл наблюдавшегося явления. Она писала: «Ничто не противоречит допущению, что это ядерное превращение под действием нейтронов сопутствует реакциям, совершенно отличным от тех, которые возникают при бомбардировке атомных ядер протонами или альфа-частицами».

В Париже в течение 1938 года — года Мюнхена и вторжения в Чехословакию — Ирэн Жолио-Кюри со своим сотрудником Савичем провела работы по бомбардировке урана нейтронами. В результате исследований они получили вещество, сходное с лантаном — элементом, весьма далеким от урана по таблице Менделеева.

В Берлине Отто Ган, который долгие годы поддерживал гипотезу Ферми относительно трансурановых элементов, неожиданно переменил свою точку зрения и, повторив вместе со своим сотрудником Штрассманом опыты Ирэн Жолио-Кюри, доказал, что неизвестное вещество, сходное с лантаном, не что иное, как барий. Барий имеет атомный номер 56, а это означает, что его ядро содержит чуть больше половины числа протонов в ядре урана (92). Таким образом, ядро урана раскалывается на более легкие ядра, среди которых и ядро бария (в настоящее время известно, что при этом возникают и другие элементы). Отто Ган назвал этот процесс расщеплением; термин деление появился гораздо позднее.

Деление урана сопровождается выделением энергии, а также освобождением нейтронов. Но прежде чем показать, каким образом, вопреки предсказанию Резерфорда, вскоре стали использовать эту энергию в качестве источника огромной энергии и даже в виде взрыва, а также проследить за ролью Роберта Оппенгеймера, бросим беглый взгляд на те открытия, которые подтвердили возможность цепной реакции и были сделаны за несколько месяцев до второй мировой войны.

Прежде всего, откуда берется энергия, выделяющаяся во время деления ядра урана?

Если массу атомного ядра «взвесить» с помощью методов современной физики, то окажется, что она несколько меньше суммы масс протонов и нейтронов, входящих в состав ядра. Эта разность, или дефект массы, соответствует энергии, высвобождающейся при образовании ядра. Дефект массы является еще одним подтверждением знаменитого уравнения Эйнштейна об эквивалентности массы и энергии. Если разделить дефект массы ядра на число частиц, которое оно содержит, то оказывается, что это отношение неодинаково для всех элементов. Оно достигает максимальной величины для элементов среднего атомного веса и уменьшается для более легких и более тяжелых элементов. Было обнаружено также, что при расколе ядра самого тяжелого элемента — урана — на множество ядер элементов среднего веса, сумма масс созданных новых ядер меньше массы ядра урана. Эта разность превратилась в энергию, распределившуюся между различными формами излучения, а также сообщенную осколкам деления и нейтронам в виде импульсов количества движения.

Исследования, проведенные Фришем в Копенгагене и Жолио в Париже в январе 1939 года, подтвердили теоретические расчеты: высвобождающаяся при делении одного ядра энергия оказалась равной примерно 200 миллионам электрон-вольт.

Мы уже знаем, что ядра урана, бомбардируемые нейтронами, в свою очередь испускают нейтроны. Возникает второй вопрос: откуда появляются вторичные нейтроны? Оказывается, в их происхождении нет ничего загадочного. Ядра всех элементов содержат протоны и нейтроны (кроме водорода, состоящего только из одного протона), но отношение числа нейтронов к числу протонов в тяжелых ядрах увеличивается по сравнению с ядрами легких элементов.

При расколе ядра урана появляется больше нейтронов, чем нужно для образования легких ядер, возникающих при делении. Некоторые из этих нейтронов, вошедших в новые ядра, превращаются в протоны, одновременно испуская один электрон: это отрицательная бета-радиоактивность. Избыточные нейтроны выбрасываются из ядра и остаются в течение некоторого времени в свободном состоянии.

Ученые-атомники напуганы своим открытием

Об эмиссии нескольких нейтронов расколовшимся ядром урана стало известно в начале 1939 года после сообщений, поступивших, с одной стороны, от Жолио и его сотрудников, а с другой — от Хэнни и Розенберга. Явление эмиссии натолкнуло многих физиков на одну и ту же невероятную мысль. Если деление первого ядра, находящегося где-то в толще куска урана, может создать несколько нейтронов, каждый из которых вызовет деление находящегося поблизости другого ядра, то каждое из ядер, подвергнувшихся такому делению, также выделит нейтроны и т. д. Это — цепная реакция, возможность которой была предсказана почти одновременно многими учеными, среди которых были Сциллард и Жолио.

Заметим, что нейтроны — не единственные снаряды, способные вызвать деление ядра урана, для этого годятся также положительно заряженные частицы, которым сообщено соответствующее ускорение. Но практический интерес представляет реакция только под действием нейтронов, потому что в самом процессе деления появляются нейтроны в возрастающем количестве и они, таким образом, являются бесплатными снарядами, обеспечивающими самоподдерживающую реакцию. Цепная реакция предвещала не только переворот в науке, если учесть время, когда это грандиозное открытие появилось на горизонте.

С самого начала ядерная энергия предстала как источник энергии, несравненно превосходящий по запасам все другие известные к тому времени виды энергии. Было подсчитано, что каждый «разделенный» атом высвобождает около 200 миллионов электронвольт энергии. Сгорание одного атома углерода выделяет энергию, в пять — десять миллионов раз меньшую. Если же сравнить не атомы, а вес (один атом углерода, разумеется, легче одного атома урана), то мы получим, что сгорание одного грамма углерода выделяет энергию 0,0089 киловатт-часа, а деление одного грамма урана — 22 000 киловатт-часов, т. е. примерно в 2,5 миллиона раз больше.

Уран не является редким металлом — наоборот. До сих пор поиски урана и его добыча велись не очень активно, и это объясняется только ограниченностью его потребления в промышленности. Если бы человечество сумело использовать энергию ядра урана, то ему не пришлось бы бояться истощения месторождений угля и нефти: страшная угроза энергетического голода отдалилась бы на много веков. Ученый-атомник стал бы современным Прометеем, похитившим у богов новый огонь.

Однако этот же огонь мог оказаться и гибельным для людей. Нельзя забывать о том времени, когда физики открыли возможность использовать цепную реакцию: это было в начале 1939 года, когда каждому здравомыслящему человеку было ясно, что надвигается вторая мировая война. Случилось так, что и теоретики, и экспериментаторы, которые до сих пор игнорировали политические события, больше не могли не замечать их. Многие наиболее прославленные ученые, гонимые фашизмом, вынуждены были искать убежища в США или, как Энрико Ферми, добровольно покидали свою страну, чтобы не служить власти, которую они презирали. Тот факт, что некоторые немецкие ученые, казалось, вошли в гитлеровскую систему, не мог не увеличить отвращения к гитлеризму со стороны таких людей, как Оппенгеймер, который был знаком с этими учеными и знал либеральный климат немецких университетов до того, как их окутали тучи коричневой чумы.

Что станет с цивилизацией, если мрак фашизма охватит всю Западную Европу, а потом, может быть, и весь мир? Уцелеют ли те интеллектуальные и моральные ценности, с которыми ученые связаны не просто как люди, а как люди науки? Ответ на этот страшный вопрос зависел от исхода предстоящей войны. И эту войну Гитлер, безусловно, выиграл бы, если бы физики дали ему в руки оружие массового уничтожения, теоретическая возможность создания которого появилась в результате открытия деления урана.

Ученые-атомники оказались перед проблемой, уклониться от которой значило пойти на сговор с собственной совестью. С одной стороны, продолжая свои исследования взрывной реакции деления урана, они шли к созданию такого оружия, которое далеко превзошло бы по своим возможностям все, что когда-либо делали люди для взаимного уничтожения, и которое могло бы поставить под угрозу существование человечества. С другой стороны, отсрочка работ или изменение их направления могли помочь вырваться вперед той горсточке физиков, которые остались служить нацизму, и тогда оружие попало бы в руки губителей всякой надежды на лучшее будущее.

Рассказывают, что когда перед Отто Ганом кто-то начал развивать возможные перспективы применения ядерных превращений, то Ган закричал: «Бог этого не допустит!». В это же самое время немецкие солдаты застегивали на себе ремни с пряжками, на которых были выбиты слова: «Gott mit uns» 1. Тем не менее факт остается фактом, хотя о нем достоверно стало известно только значительно позже, физики, оставшиеся в Германии, изменили направление своих исследований, проводившихся во время войны, и их работы уже не могли привести к созданию бомбы.

Что касается венгерского физика Сцилларда, эмигрировавшего в Америку, то он предложил ученым прекратить всякую публикацию работ, относящихся к делению урана, для того чтобы полученные результаты не могли быть использованы в Германии. В письме, написанном Фредерику Жолио, он сформулировал свое пожелание в следующей форме, прекрасно отражающей ту драматическую ситуацию, в которой тогда находились ученые: «Мы все надеемся, что количество выделяющихся нейтронов либо равно нолю, либо недостаточно и что нам не придется больше беспокоиться по этому поводу».

Однако через несколько недель решающий эксперимент, проведенный группой Жолио, разрушил отчаянные надежды Сцилларда: на 100 делящихся ядер урана французские физики насчитали от 280 до 420 вторичных нейтронов. Возможность цепной реакции оказалась, таким образом, подтвержденной цифрами.

&nbs;

Изотоп 235 и условия цепной реакции

Однако до практического осуществления реакции было еще далеко. Для того чтобы научиться управлять цепной реакцией, необходимо было лучше понять особенности этого нового явления, а следовательно, снова направить теоретические исследования к познанию атомного ядра. И тогда Нильс Бор, который находился еще в Копенгагене, но тоже собирался переехать в Америку, еще раз внес важный вклад в решение этой проблемы.

Почему в некоторых случаях ядро урана под ударом нейтрона раскалывается на множество осколков (как будто в результате потери внутреннего равновесия) вместо того, чтобы совершать такое же простое ядерное превращение, какое происходит с другими элементами, которые переходят при этом из одной клетки таблицы Менделеева в соседнюю? Чтобы это объяснить, представим себе ядро урана в виде капли жидкости: эта капля довольно тяжела, а когда ее утяжеляют еще больше, то она делится на две более мелких капельки. Такое представление помогает понять, что именно ядро урана, самого тяжелого элемента в природе, может стать предметом деления, если увеличивать его заряд. «Модель» ядра в виде капли жидкости позволила предпринять первую попытку дать математическое описание ядерного деления.

Однако природа сил, играющих основную роль в сцеплении и расщеплении атомного ядра, гораздо сложнее физического механизма сцепления молекул в капле жидкости. Для того чтобы рассчитать их действие, необходимо прибегнуть к волновой механике. Если бы нейтрон был только мельчайшим кусочком вещества, имеющим сферическую форму и подчиняющимся законам классической механики, то вероятность его столкновения с атомным ядром была бы настолько мала, что ядерную реакцию можно было бы считать невозможной. Диаметры нейтрона и ядра очень малы по сравнению с пространством, в котором они перемещаются. Вещество, кажущееся нам таким плотным — кусок урана,— в действительности представляет собой пустоту, где находятся частицы, разделенные громадными по сравнению с их размерами расстояниями. У нейтрона, направленного в толщу вещества, столько же шансов попасть в ядро, сколько у одного бильярдного шара попасть в другой, находящийся на расстоянии нескольких километров.

Но частицы в отличие от бильярдных шаров обладают не только свойствами массы и количества движения; их необходимо рассматривать также в сочетании с волной определенной длины. Роберт Оппенгеймер в одной из своих лекций говорил: «Волновая природа, присущая всей материи, проявляется в условиях бомбардировки одних материальных частиц другими (медленными с очень большой длиной волны) таким образом, что бомбардирующие частицы могут воздействовать на свои мишени гораздо чаще, чем это было бы возможно только в процессе столкновений. И даже сама невозможность точного определения относительного положения частиц заключает в себе скрытую возможность их взаимодействия на расстояниях, характеризуемых подчас длиной волны, а не физическими размерами частиц. Это обстоятельство является одной из причин того, что следы урана-235, присутствующие в естественном уране, могут захватывать достаточное количество пролетающих по соседству нейтронов; это позволяет поддерживать цепную реакцию в атомном реакторе». Оппенгеймер, таким образом, объясняет, почему нейтронные шарики наталкиваются на ядра, разбросанные в пространстве, а также почему медленные шарики (речь идет, конечно, об относительной медлительности) достигают своей цели лучше, чем быстрые: они имеют большую длину волны, соизмеримую с радиусом ядра.

Исходя из наших предположений, на основании принципов квантовой механики довольно трудно предсказать, что же произойдет после захвата нейтрона ядром. Внедрение дополнительного нейтрона, обладающего определенной энергией, в сложную структуру атомного ядра может повлечь за собой различные явления: увеличение массы ядра на единицу без изменения числа протонов и без ядерного превращения; процесс ядерного превращения с испусканием отрицательных бета-лучей и превращением нейтрона в протон; деление ядра, сопровождающееся выделением нейтронов... Вероятность того или иного явления зависит от уровня энергии бомбардирующего нейтрона и от уровней энергии внутри ядра. Таким образом, соответствие уровня энергии бомбардирующего нейтрона одному из уровней энергии внутри ядра в какой-то мере обусловливает вероятность именно данного явления, нежели какого-либо иного.

С одной стороны, чтобы из всех возможных процессов получить именно деление ядра, надо было определить теоретически и экспериментально оптимальную энергию, которую необходимо сообщить нейтронам. При этом надо было знать весь спектр энергий нейтронов, испускаемых в процессе деления, уменьшать их энергию путем торможения до определенной величины и тем самым добиться того, чтобы наибольшее возможное число их обладало бы оптимальным уровнем энергии.

С другой стороны, вероятность того или иного ядерного события, происходящего после захвата нейтрона, зависит также от энергетических уровней ядра. Если речь идет об одном и том же элементе, то энергетические уровни оказываются различными для его изотопов. Природный уран представляет собой смесь изотопов 238 (92 протона, 146 нейтронов) и 235 (92 протона, 143 нейтрона), находящихся в весьма неравном соотношении. Еще Бору путем расчета удалось установить, что под действием медленных нейтронов происходит деление более редкого изотопа 235, который входит в состав природной смеси всего лишь в пропорции 1/140. Таким образом, выяснилось, что возникновению цепной реакции в массе урана способствуют следующие три обстоятельства:

в природном уране содержится 1/140 делящегося изотопа (U₂₃₅);
уран-238, захватывающий медленные нейтроны без деления, ведет себя более сложно по отношению к быстрым нейтронам, испускаемым в результате деления соседних ядер: в некоторых случаях происходит деление;
простой захват одного нейтрона ядром урана-238 приводит к образованию урана-239, радиоактивного изотопа с коротким периодом распада, который в результате ядерного превращения образует элемент 93 (нептуний), превращающийся, в свою очередь, в элемент 94 (плутоний). А полученный таким образом плутоний сам делится (так же как и уран-235) под действием медленных нейтронов.

Для цепной реакции достаточно, чтобы на каждое делящееся ядро приходилось в среднем по одному нейтрону, который вызовет следующие деления. Но нетрудно догадаться, что этот коэффициент размножения для полностью расщепляющейся массы будет больше, чем для природного урана. То, что может годиться для реактора, где ставится задача получить управляемое выделение энергии, не может быть использовано для бомбы, где высвобождение всей возможной энергии должно произойти как можно быстрей, почти мгновенно.

В 1939 году перед людьми, мечтавшими создать ядерную бомбу, стояла сложная задача: найти пути извлечения из природного урана изотопа 235.

Не менее трудным оказалось определить критическую массу. В толще любого куска урана всегда возникают самопроизвольные деления ядер в количестве, достаточном для того, чтобы началась цепная реакция: но она возникает только тогда, когда коэффициент размножения больше единицы, а это не может произойти, если слишком много нейтронов вырывается наружу без захвата их ядром. Совершенно ясно, что чем ближе к поверхности происходит выделение нейтронов, тем больше у них шансов ускользнуть. Те нейтроны, которые испускаются в толще металла, наталкиваются на соседние ядра и после некоторой серии рикошетов, замедляющих их движение, понижают свой уровень энергии до того значения, при котором их может захватить ядро. Этим и определяется та критическая масса, при превышений которой развивается цепная реакция. Если бы это понятие не было известно тогда, когда начали добывать и накапливать расщепляющиеся материалы в необходимых количествах, то первый атомный взрыв произошел бы на самой фабрике! Кроме того, физики поняли, что, для того чтобы вызвать взрыв бомбы, надо как можно быстрее сблизить две подкритические массы, сумма которых намного превысит значение критической массы.

Все эти сведения, ставшие сегодня классическими, необходимо напомнить для того, чтобы было понятно, перед какой головоломкой оказались ученые-атомники, когда они приступили к созданию бомбы. А им, кроме того, пришлось столкнуться еще с бесконечными количествами разных препятствий.

Оппенгеймер выходит на сцену

Уже летом 1939 года бог войны наложил свою руку на ядерную энергию, находившуюся еще в колыбели. По иронии судьбы этого добились два человека: Лео Сциллард, который боялся цепной реакции, как несчастья, и пацифист Альберт Эйнштейн. Первый из них уговорил второго обратить внимание американского правительства на опасность, которая будет угрожать человечеству, если нацистам удастся изготовить ядерную бомбу. Он потребовал у вашингтонских властей солидной материальной помощи, которая ускорила бы проведение атомных исследований, а также получения гарантии от бельгийского правительства, что большие запасы урана, добытого в Конго, будут спрятаны от гитлеровцев.

Американские военные, консервативные, как все военные вообще, отнеслись с недоверием к предостережениям интеллигентов, рассказывавших о каком-то неизвестном оружии, основанном на уравнениях нескольких университетских профессоров. Даже президента Рузвельта пришлось долго убеждать. Одной из причин недоверия, проявленного правительственными кругами, явилось то, что многие ученые-атомники, работавшие в США, недавно эмигрировали из Европы и были либо иностранцами, либо свежеиспеченными американскими гражданами. Тем временем исследования в лабораториях Нью-Йорка, Принстона, Беркли и Чикаго проводились ускоренными темпами. 6 декабря 1941 года — накануне Пирл-Харбора — Белый Дом принял решение ассигновать большие средства на изготовление ядерного оружия.

Роберт Оппенгеймер еще с 1939 года проявлял интерес к делению урана и к проблеме создания бомбы. Он хорошо понимал значение научных открытий, сделанных в лабораториях Европы. И несмотря на то что в то время он отошел от какой-либо политической деятельности, перспектива победы нацизма внушала ему глубокий ужас, как и ученым, эмигрировавшим в Америку.

Незадолго до начала войны Нильс Бор прочитал в Вашингтоне лекцию о последних работах Отто Гана. Отчет о ней был послан в физическое отделение Калифорнийского университета. Познакомившись с ним, Оппенгеймер сразу же попытался подсчитать критическую массу. И в течение последующих двух лет преподавательской работы он не переставал думать об этой проблеме.

В то время в радиационной лаборатории Калифорнийского университета физик Эрнст О. Лоуренс, изобретатель циклотрона (установки для ускорения частиц), пытался добиться выделения урана-235.

Как известно, ни один химический процесс не может разделить изотопы одного и того же элемента: они обладают совершенно одинаковыми свойствами, входят вместе в одни и те же соединения и не могут быть идентифицированы ни одним химическим реактивом. Единственное, что отличает их друг от друга,— это разность между массами их ядер, определяемая числом нейтронов. Следовательно, надо было изыскивать такие физические процессы, которые позволили бы разделять изотопы, используя эту разность масс. Для легких элементов этот относительный сдвиг между атомными весами двух изотопов может быть довольно значительным: например, масса атома водорода 2 («тяжелый» водород, или дейтерий), содержащего один протон и один нейтрон, вдвое больше массы атома водорода 1 (обычный водород), в котором содержится только один протон. Однако у элементов, находящихся на другом конце таблицы Менделеева, разность масс в несколько нейтронов составляет только небольшую часть от общей массы атома. Таким образом, разделение изотопов, достаточно трудное даже для легких элементов, представляло почти неразрешимую задачу для тяжелых элементов и требовало огромной технической изобретательности и необыкновенного терпения.

Лоуренс предпринял в Беркли попытку разделить в природном уране изотопы 235 и 238, используя принцип действия масс-спектрографа — лабораторного прибора, с помощью которого определяют массы атомов. Предварительно ионизованные атомы ускоряются электрическим полем, а затем пропускаются через магнитное поле, в котором они описывают полуокружности, расположенные в плоскости, перпендикулярной направлению поля. Так как радиусы этих траекторий пропорциональны произведению массы на скорость, легкие ионы оказываются на окружностях меньшего радиуса, чем тяжелые ионы. Если в этой плоскости поместить фотопластинку, то каждой химической группе атомов будет соответствовать отрезок прямой, а различным изотопам элемента — семейство прямых, распределенных в виде спектра (отсюда — название масс-спектрографа). Если же вместо пластинки поместить накопительные устройства, то можно раздельно собирать различные изотопы.

Но масс-спектрограф может накопить не более миллионных долей грамма в день, а речь шла о добыче килограммов урана-235. Необходимость экстраполяции метода масс-спектрографа на большие масштабы натолкнулась на множество трудностей. Работать с газообразными соединениями урана весьма затруднительно, потому что в большом потоке ионов возбуждаются паразитные электрические эффекты, препятствующие разделению изотопов.

Оппенгеймер добровольно предложил Лоуренсу свое сотрудничество. Он внес предложение, которое позволило сэкономить три четверти средств, ассигнованных на разработку этого метода. Был сконструирован калютрон (циклотрон Калифорнийского университета), который использовался на гигантском заводе в Ок-Ридже вместе с другими установками для разделения изотопов.

Эффективная помощь, оказанная добровольно Оппенгеймером Лоуренсу, не могла остаться не замеченной руководителями работ по созданию ядерного оружия. Осенью 1941 года лауреат Нобелевской премии Комптон пригласил его принять участие в работе специальной комиссии Национальной академии наук, которая в течение двух дней обсуждала проблемы использования атомной энергии в военных целях. Через несколько месяцев эпизодическое участие Оппенгеймера в работе комиссии перешло в постоянное сотрудничество.

В июле Оппенгеймер взял на себя руководство группой теоретической физики, которая упорно продолжала искать наилучшую модель ядерной бомбы. Именно тогда и именно в этой группе впервые была серьезно исследована возможность высвобождения ядерной энергии в процессе, который можно, в известном смысле, считать обратным делению урана,— в процессе синтеза легких ядер, в частности водорода. Мы уже знаем, что дефект массы достигает максимума для элементов среднего атомного веса, находящихся в середине таблицы Менделеева. Этим объясняется то, что деление более тяжелых ядер, дающее средние ядра, сопровождается выделением энергии, соответствующей потерянной массе. Однако если использовать элементы с другого края таблицы, то оказывается, что при синтезе легких ядер (таких, как водород), образующих ядра более тяжелых элементов, также происходит переход к повышению дефекта массы, сопровождающийся выделением энергии. Этот тип ядерной реакции порождает энергию, испускаемую Солнцем и другими звездами. Оппенгеймер и его сотрудники установили, что осуществление взрывной реакции ядерного синтеза теоретически возможно, но потребует решения таких проблем, которыми следует заняться несколько позднее.

Соединенные Штаты вступили в войну; обстановка требовала решительных действий; перспектива создания урановой бомбы прояснялась с каждым днем, и та из воюющих сторон, которая первой стала бы обладательницей такой бомбы, могла быть уверена в своей полной победе.

В августе 1942 года в результате соглашения с английским правительством американской армии было официально поручено организовать совместную работу английских и американских ученых-атомников в направлении использования атомной энергии в военных целях; все исследовательские группы стали работать по одному плану, получившему название «Манхэттенский проект».

Эта централизация вполне отвечала личным планам Оппенгеймера. Он считал даже, что она не должна ограничиваться административными вопросами. Работая с учеными-атомниками, Оппенгеймер убедился, что было потеряно драгоценное время из-за разобщенности ученых и отсутствия координации между лабораториями и исследовательскими центрами. В различных местах производились одинаковые опыты; теоретикам приходилось изучать результаты, полученные далеко от места их работы; бесчисленными техническими проблемами практического изготовления атомной бомбы занимались в США, Канаде и Великобритании. Оппенгеймер мечтал собрать всех этих людей в одной лаборатории, в неком атомном центре, где специалисты всех отраслей физики работали бы под единым руководством над созданием атомной бомбы.

Оппенгеймер убедил в этом Комптона и руководителей армии.

Осенью 1942 года генерал Гровс, начальник Манхэттенского проекта, встретил Оппенгеймера в специальном купе поезда, шедшего из Чикаго к тихоокеанскому побережью, и предложил ему лично возглавить ту единую лабораторию, которая должна будет создать атомную бомбу.

К оглавлению

_________________________________________________________

1 – «С нами бог» (нем.)