Текст книги "История атомной бомбы"

Автор книги: Хуберт Мания

сообщить о нарушении

Текущая страница: 12 (всего у книги 23 страниц)

В тот же день авиаписьмо Отто Гана с сенсационной новостью приходит в Стокгольм. И Лиза Мейтнер отвечает на него в тот же вечер, двадцать первого декабря: «Ваши результаты с радием ошеломляющи. Процесс, идущий с медленными нейтронами и приводящий к барию!.. Пока что мне трудно принять такой далеко идущий разрыв ядра, но мы уже пережили в ядерной физике столько неожиданностей, что нельзя сказать просто: это невозможно!». Это, конечно, еще нельзя считать официальным признанием от ученого-физика. Тем не менее Мейтнер, похоже, сразу свыклась с физической интерпретацией ее коллег-химиков. Это удивительно, ведь у нее почти не было времени на размышления. Свой комментарий она пишет в тот же вечер. Уж не вспомнила ли она в тот волнующий час Иду Ноддак, которая еще четыре года назад, после эксперимента Ферми, предсказывала распад ядра на «крупные обломки»?

Не секрет, что в Далеме свысока поговаривали о конкурентке в списке кандидатов на Нобелевскую премию: «Ган весьма грубо высказывался, что у него язык не повернется процитировать абсурдную гипотезу госпожи Ноддак о разрыве атома урана, иначе ему пришлось бы опасаться за свое доброе имя ученого». Далемское трио не жаловало госпожу Ноддак. И это чувство было взаимным. Но в высшей степени невероятно, чтобы ни Ган, ни Мейтнер не подумали о ней, употребляя в своих письмах ключевое слово – «разрыв» ядра. Податливая реакция Мейтнер на предложение Гана показывает и то, как велико еще их взаимное доверие. Она не ставит под сомнение далемские результаты и может порадоваться эксклюзивности сообщения. Еврейка в шведском изгнании посвящена, тогда как «арийские» физики в институте Гана даже не догадываются об удивительном эксперименте в соседней комнате. Для Гана и Штрассмана, в свою очередь, ее осторожное одобрение – стимул к продолжению усилий.

В своей благодарственной речи по случаю вручения Нобелевской премии Энрико Ферми называет «гесперием» предполагаемый трансурановый элемент 94. В греческой античности Гесперией возвышенно называли Италию. Однако в современной Гесперии царят отнюдь не возвышенные обстоятельства. В сентябре 1938 года Муссолини тоже вводит первые антисемитские законы. Одна фашистская газета упрекает Ферми, что его Институт физики превратился в синагогу. Католик и его еврейская жена Лаура решают навсегда покинуть Италию со своими двумя детьми. Ферми подает заявление итальянским властям на шестимесячную поездку в США. На самом деле у него уже есть предложение от Колумбийского университета в Нью-Йорке о профессуре. Так семья Ферми, воспользовавшись пребыванием в Стокгольме, двадцать четвертого декабря садится в Саутгэмптоне на пароход до Нью-Йорка. Служащая американской иммиграционной службы подвергла свежеиспеченного лауреата Нобелевской премии положенному по закону тесту на интеллект. И он выдержал этот экзамен. Лаура Ферми пишет:

– Сколько будет пятнадцать плюс двадцать семь? – спросила она Энрико.

Тот невозмутимо ответил:

– Сорок два.

– Сколько будет двадцать девять, деленное на два?

– Четырнадцать с половиной, – сказал Энрико.

Убедившись, что он в здравом уме, служащая перешла к следующему кандидату.

В эту среду, двадцать первого декабря, Отто Ган тоже не находит покоя. Не дожидаясь ответа Мейтнер, он пишет ей поздним вечером еще одно письмо: «А как было бы хорошо, если б сейчас мы могли работать вместе, как прежде...» Начались рождественские праздники, и институт уже закрыт. Штрассман как раз отключает счетчики Гейгера, работавшие в непрерывном круглосуточном режиме. Но тут им обоим стало невтерпеж опубликовать результаты. Сообща они пишут статью о поразительной находке бария в облученном уране – элемента, который на тридцать шесть ядерных зарядов легче урана. «Мы не могли молчать о наших результатах, хотя они и были, может быть, абсурдны с точки зрения физики... В пятницу нашу статью отнесли в «Естественные науки». Издатель по телефону обещал, что она выйдет в номере от шестого января 1939 года. Далемцы торопятся первыми опубликовать свое открытие – хотя у них самих еще нет внятного физического объяснения. Но ведь их жесточайшие конкуренты в Париже и США тоже могли подойти к этому результату так же близко, как они сами.

Письма между Стокгольмом и Берлином разминулись, и Ган слишком поздно узнал, что Лиза Мейтнер в ту самую пятницу уехала в курортное местечко Кунгельв под Гётебогом на западном побережье Швеции. Там живет семья ее подруги Евы фон Бар-Бергиус. С ними она хочет отпраздновать свое первое Рождество в изгнании. Среди приглашенных и племянник Мейтнер, ядерный физик Отто Роберт Фриш. Ему тридцать четыре года, и он уже четыре года работает в институте Бора в Копенгагене. В качестве приветствия ему не терпится похвастаться тетке своим проектом нового гигантского магнита. Но она и слышать ничего не хочет, у нее своя сенсация: она дает ему прочесть письмо Гана.

Когда тетка и племянник в этот канун Рождества – она в сапогах, он на лыжах – отправляются в заснеженный лес поговорить, звездного часа физики еще ничто не предвещает. Фриш после прочтения письма колеблется между смятением и зачарованностью, тогда как Мейтнер за три дня уже свыклась с фактом существования бария в качестве обломка урана и теперь ломает голову над убедительным объяснением. Ошибку Гана и Штрассмана, что поначалу предполагает Фриш, она исключает. Но оба и не могут представить себе ядро урана как некое хрупкое тело, которое может расколоться наподобие оконного стекла. И вскоре они приходят к более гибкой и близкой к действительности картине, а именно к модели атомного ядра в виде капли жидкости, предложенной Нильсом Бором. Поверхностное натяжение удерживает каплю, препятствуя ее распаду. Нельзя ли применить эту мысль к атомному ядру? «Могучая ядерная сила», удерживающая ядро в целости, могла бы взять на себя функцию поверхностного натяжения, приходит в голову Фришу. Но электрический заряд ядра действует против ядерных сил. И как раз уран – с его наивысшим в природе ядерным зарядом – располагает огромными силами внутреннего отталкивания.

И вот походники уже сидят на стволе поваленного дерева, нарыли в карманах какие-то бумажки и принялись считать. «Мы нашли, – вспоминает Фриш, – что заряда ядра урана действительно хватит на то, чтобы почти полностью преодолеть поверхностное натяжение. То есть ядро урана действительно можно уподобить шаткой, нестабильной капле, которая при малейшей провокации, как, например, при столкновении с единственным нейтроном, может развалиться на две части». И хотя оба уже много лет знакомы с капельной моделью, они явно первыми применили эту модель к процессу деления ядра, которое до сих пор считалось невозможным. Итак, если на ядро действует сила, оно вытягивается в длину – и возникает образование в форме гантели. В конце концов оно перетягивается посередине, пока не разделяется на два приблизительно равных, более легких ядра. Продолжая обсуждать и считать, они дивились динамике этого процесса. Ибо после деления обе «капельки» разлетаются в разные стороны – из-за их взаимного отталкивания – с бешеной скоростью в тридцать тысяч километров в секунду. Энергия ускорения, необходимая для этого, должна бы, по их подсчетам, составлять около двести миллионов электронвольт.

В поиске источника этой энергии Лиза Мейтнер вспоминает формулу расчета массы ядра. Она обнаруживает, «что два ядра... в сумме будут легче, чем исходное ядро урана; разница составила около одной пятой массы протона. Но если масса исчезает, то возникает энергия по формуле Эйнштейна E=mc ², по ней одна пятая массы протона как раз и соответствует 200 миллионам электронвольт. Вот и источник энергии: все сходится!». Эврика! Это и могло быть объяснением результатов Гана. Именно так должно было возникнуть отщепленное ядро бария с пятьюдесятью шестью протонами. А вторым обломком мог быть, например, криптон с его 36 протонами, в сумме они дают 92, число заряда урана. Мейтнер намеревается направить Гана по следу криптона. Энергии, высвободившейся при делении одного-единственного ядра урана, достаточно, «чтобы слегка подбросить вверх песчинку видимых размеров» – так Фриш визуализирует значение двухсот миллионов электронвольт. Хоть пример и не особо сенсационный, однако стоит вспомнить, что в одном грамме урана таких атомов теснится – около 2 500 000 000 000 000 000 000. Если из них взорвется лишь каждое тысячное ядро, то поднимется весьма ощутимая песчаная буря.

В первые дни нового 1939 года Лизу Мейтнер разрывают внутренние противоречия. Если они вдвоем с племянником попали в точку с их объяснением гановской находки бария, то это означает: начиная с 1934 года, Ферми в Риме, супруги Жолио в Париже и трио в Берлине, сами того не ведя, расщепляли ядра урана. При этом, надо думать, не было открыто никакого трансурана. Напрашивается подозрение, что «аузоний» и «гесперий» Ферми с их предположительными 93 и 94 протонами, равно как и «далемские трансураны» 95 и 96 – не более чем объединившиеся более легкие фрагменты расщепления урана. Неужто работа прошедших четырех лет была сплошной ошибкой, а как раз придира Ноддак и подала прозорливую, светоносную идею? С другой стороны, а вдруг Мейтнер с Фришем совершили сенсационное теоретическое открытие – поздний триумф, несмотря на жалкое положение Мейтнер. Вот уже полгода она ютится в крошечной комнатке отеля с наполовину распакованными чемоданами. Когда она пишет, все бумажки и наброски ей приходится раскладывать на кровати, на стульях и чемоданах. У нее нет «буквально ничего, кроме пары платьев». И руководитель института Манне Зигбан не упускает случая дать ей понять, что она здесь всего лишь непрошеный гость.

По возвращении в Копенгаген Фриш сразу рассказывает Нильсу Бору о креативной рождественской прогулке в Швеции. И шеф, обычно весьма скептичный, загорается энтузиазмом: «Ах, какие же мы были идиоты! Ах, какое чудо! Так и должно было случиться! Вы с Лизой Мейтнер уже что-нибудь написали об этом?». Статья для журнала «Природа»возникает в процессе долгих телефонных переговоров между Стокгольмом и Копенгагеном. К этому времени у Фриша уже созрело подходящее название для прорыва Штрассмана и Гана: «расщепление ядра». Это немецкое соответствие английскому слову fission, которое описывает клеточное деление растений и животных – само воплощение жизни, попросту говоря. «Я написал домой матери, – сообщает Фриш, – что чувствую себя человеком, поймавшим слона за хвост».

Когда в пятницу, шестого января 1939 года научный мир читает статью Отто Гана в «Естественных науках», у физиков и химиков из-за такой невероятной находки мозги слегка съезжают набекрень, однако идея расщепления ядра в осторожно сформулированном тексте так нигде и не промелькнула. Ничего удивительного, ведь первооткрывателю и самому на тот момент неясно, что на самом деле происходит в этом процессе. Но и Лиза Мейтнер, которая с Рождества знает, как подтвердить расчетами убедительные физические взаимосвязи, теперь помалкивает. В своем новогоднем письме она, правда, осторожно поддержала Гана: «... может быть, энергетически все же возможно, чтобы такое тяжелое ядро раскололось...», а через три дня написала: «Я теперь твердо уверена, что барий вы получили в результате расщепления...». Однако ни словечком не обмолвилась, чтобы посвятить его в то знание, к которому пришла сообща с Фришем. Лишь две недели спустя она намекает на капельную модель и дефект массы и объясняет свое долгое умалчивание тем обстоятельством, что Ган все равно не мог бы цитировать неопубликованное. И что она ему тут же пошлет копию рукописи, как только «Природа»подтвердит, что статья принята к публикации.

Вечером того шестого января Отто Роберт Фриш и Нильс Бор сидят в Копенгагене и обговаривают будущую статью для «Природы», которой предстоит впервые объяснить открытие Гана и Штрассмана. На следующее утро Фриш спешит на вокзал и протягивает Бору в окно поезда первые страницы того, что он успел записать. Бор едет в Гётеборг, чтобы оттуда пароходом отправиться в США. Он хочет какое-то время поработать в Принстоне вместе со своим американским учеником Джоном Арчибальдом Уилером. К этому времени, правда, узкий круг посвященных уже понимает значение расщепления ядра, но еще никто не упоминает о цепной реакции, которая только и может показать истинный масштаб открытия.

Во вторую неделю января – Отто Ган в Берлине напряженно ждет откликов на свою статью – в Нью-Йорке сталкиваются два физика, которые представляют полную противоположность друг другу как по характеру, так и по подходу к работе. Энрико Ферми только что прибыл в Новый Свет со своей семьей и остановился в отеле рядом с Колумбийским университетом. Эмигранты собираются пожить здесь до тех пор, пока не подыщут себе квартиру. Лео Силард немало удивлен, увидев однажды утром в вестибюле своего отеля великого Энрико Ферми. Тот поселился как нарочно в King's Crown, где живет и Силард. Который сразу же подумал о персте судьбы. Ибо он убежден, что является идеальным партнером для первооткрывателя медленных нейтронов. С 1936 года визионер Силард то и дело пытается воодушевить вдумчивого практика Ферми идеей цепной ядерной реакции. Столь же безуспешно он годами охотился за подходящим элементом, в котором после обстрела нейтронами случится цепная реакция. Ферми же, напротив, хотя и исследовал как раз нужное вещество, но пока даже не догадывается, что с момента легендарного эксперимента в искусственном пруду во дворе своего института в октябре 1934 года только и делает, что расщепляет ядра урана. Новость о расщеплении ядра пока что не дошла ни до одного из них.

Прощаясь на вокзале в Копенгагене, Нильс Бор обещал своему сотруднику Роберту Фришу, что никому не расскажет о физическом истолковании радиохимической находки Гана до тех пор, пока в «Природе»не будет опубликована его совместная с Мейтнер статья. Фриш, который, кстати, живет в той же комнате, где Вернер Гейзенберг когда-то писал свои первые тезисы о соотношении неопределённостей, успевает крикнуть вдогонку, что он только что повторил опыт далемцев и может подтвердить феномен расщепления ядра уже и на физическом уровне. Для такого прирожденного коммуникатора, как Бор, физика которого может развиваться поначалу в разговорах с друзьями и врагами, этот обет молчания равносилен запрету на профессию. Ибо провести в открытом океане девять дней, сохраняя тайну, не имея возможности хотя бы в общих чертах обсудить с кем-нибудь открытие расщепления ядра – возможно, революционное открытие, – это нестерпимо. И нечаянно так получается, что на борту парохода «Дроттнингхольм» Бор чисто случайно за обеденным столом продемонстрировал попутчикам – своему сыну Эрику и бельгийскому коллеге Леону Розенфельду – это новое невероятное применение своей капельной модели. Разумеется, лишь в гомеопатической дозе – по крайней мере, поначалу. И вот шестнадцатого января 1939 года, когда корабль прибыл в порт Нью-Йорка, с борта сходят три человека, носящие в себе новую идею, которая скоро захватит всех физиков Нового Света.

Сенсацию такого масштаба долго в тайне не удержишь. Если о ней узнает один физик, он все равно проговорится, если не захочет лопнуть от гордости и от счастья, что принадлежит к узкому кругу – стремительно растущему – лиц, допущенных к секретным сведениям. Его ближайший собеседник, в свою очередь, должен поручиться честью, что непременно будет хранить молчание, – и с легкостью ручается в любопытном ожидании, чтобы потом, со своей стороны, потребовать того же от своего доверенного человека. Даже удивительно, как это Бор сумел сдержаться, когда его в порту встречал не кто иной, как Энрико Ферми, вместе с доцентом Принстона Джоном Арчибальдом Уилером, пригласившим Бора в США.

Невозможно в точности реконструировать основные пути разглашения этого секрета. Знаменитые участники событий по-разному вспоминают, кто из них какое место занимал в информационной цепочке в те волнующие дни января 1939 года. Непротиворечиво лишь одно: источник слухов – Принстон, расположенный в ста километрах к юго-западу от острова Манхэттен. Здесь пребывают Боры и Розенфельд, который еще в поезде из порта в Принстон ввел Джона Уилера в курс. В лабораториях, в холлах и кафетериях университета на Восточном побережье новое знание распространяется со скоростью пожара.

Даже в стационаре Принстонской больницы это не секрет. Через несколько дней после прибытия Бора в Нью-Йорк туда приходит Лео Силард навестить своего больного желтухой земляка, венгерского физика Юджина Вигнера. Посетитель не успел снять шляпу и пальто, как Вигнер уже ошарашил его этой новостью. Берлинскому студенческому другу Вигнера не требовалось приносить присягу Бору на обет молчания или покушаться на научный приоритет Фриша и Мейтнер. Силард был, пожалуй, единственным физиком в мире, который сам бы наложил строгий запрет на все разговоры об открытии расщепления ядра, если бы обладал для этого достаточной властью. «Я мгновенно понял, что эти фрагменты расщепления должны быть тяжелее, чем это соответствует их зарядам. Поэтому они и отдавали лишние нейтроны. И если в этом процессе расщепления образуется достаточно нейтронов, то осуществится и цепная реакция. Все предсказания Г. Дж. Уэллса вдруг показались мне весьма реалистичными». Теперь он непременно должен был поговорить с Ферми.

Тот узнаёт об этом приблизительно в то же время от молодого ученого Уиллиса Ламба, который, в свою очередь, называет в качестве источника разговор с Бором в узком кругу – разумеется, строго секретный. Или то был Джон Уилер? Собственная динамика новости уже неуправляема. Герберт Андерсон, впоследствии сотрудник Ферми, рассказывает, что Бор через пару дней не выдержал в Принстоне, сел в поезд до Нью-Йорка и ворвался в Колумбийский университет, чтобы лично наконец посвятить в эту тайну Ферми. Не подозревая, что Ламб опередил его. Не застав Ферми, он побежал к Андерсону, схватил того за плечи своими вратарскими клешнями и заклинающе обратился к нему: «Послушайте, молодой человек, сейчас я сообщу вам нечто поистине важное...».

Лео Силард, однако, настаивает на своей версии, что Ферми поначалу оказался на удивление устойчив к «бацилле» расщепления ядра. Дескать, он считал результаты Гана и интерпретацию этих результатов не более чем «курьезом». То, что Ферми реагировал поначалу сдержанно, становится понятно, если вспомнить все достижения, связанные с его именем, – теперь они уже не воссияют в столь ярком свете, как прежде. Каких-то пять недель назад он представлял шведскому королю аузоний и гесперий как первые элементы, произведенные человеком. И теперь эти «трансураны» после берлинской находки оказываются всего лишь фрагментами расщепления урана? Нобелевская речь Ферми как раз должна была уйти в печать. Ему следовало отреагировать хотя бы сноской.

Конечно же его гложет досада, что он в своих исторических экспериментах проглядел расщепление ядра. Анализ ошибок не заставил себя долго ждать. Ему и его сотрудникам не дано было сделать это открытие, потому что они вводили тонкую алюминиевую фольгу между препаратом урана и счетчиком. Она должна была не пропустить к счетчику природную радиоактивность урана. Но она же была и виной тому, что фрагменты расщепления не доходили до детектора.

Однако не только Ферми сокрушен, что у него из-под носа увели значительное открытие. Того самого шестнадцатого января, когда Нильс Бор прибывает в Нью-Йорк, Фредерик Жолио впадает в шоковое оцепенение. В его парижскую лабораторию только что поступил экземпляр журнала «Естественные науки»со статьей Гана. Директор запирается и не показывается несколько дней. Еще осенью 1938 года Ирен Жолио-Кюри в шутку уверяла своего югославского сотрудника Павла Савича, что не будь эта мысль так абсурдна, можно было бы поддаться впечатлению, что после облучения урана имеешь дело с двумя более легкими ядрами. Как уже было в 1932 году, когда Джеймс Чедвик увел у них из-под носа открытие нейтрона, супруги Жолио опять остались ни с чем. Ведь при анализе продукта облучения, который Ган окрестил «Кюриным телом», они уже были на верном пути, приписав ему «свойства, сходные с лантаном». Если бы у них хватило смелости еще на один шаг – тогда бы, может, они смогли идентифицировать в продукте расщепления урана элемент лантан с зарядом ядра 57, соседствующий с барием в периодической системе.