История атомной бомбы - Хуберт Мания

Представление о критической массе и цепной реакции как механизмах высвобождения атомной энергии — хоть и дерзкая идея, типичная для нетрадиционного мышления Силарда, однако она не противоречит законам природы и потому не является физической невозможностью. Но перед следующим за идеей практическим шагом он все же пасует. Ведь теперь ему следовало бы методично протестировать все известные элементы, чтобы выяснить, какое вещество подошло бы для цепной реакции. Более унылого занятия он не может себе представить. Но ему приходит в голову решение: он найдет спонсора и на его деньги наймет лаборанта, который и проделает эту работу. А пока что он мог бы приступить к патентной заявке на ядерную цепную реакцию.

Когда Г. Дж. Уэллс писал свой роман-предвидение, он относил время открытия искусственной радиоактивности к 1933 году. Осенью 1933 года Лео Силард пытается заразить ведущих физиков и химиков Англии своей идеей. Между тем Ирен Жолио-Кюри и Фредерик Жолио в Париже ломают голову над одной странной ядерной реакцией. Они поставили свою легендарную полониевую пушку перед тонкой алюминиевой фольгой и обстреляли этот легкий металл альфа-частицами. Но вместо ожидаемых протонов из атакованных ядер алюминия разлетались нейтроны и другие частицы. Когда Фредерик Жолио удаляет источник полония, алюминиевая фольга прекращает испускать нейтроны. Но он с удивлением видит, что счетчик Гейгера продолжает реагировать своим характерным жестким пощелкиванием. Это может означать лишь одно: в возбужденном алюминии идет радиоактивный процесс. Ядра алюминия превращаются в радиоактивные ядра фосфора, которые в природе не встречаются. Их период полураспада составляет ровно три минуты, и они превращаются, в свою очередь, в стабильные ядра кремния-30. При этом они испускают частицы, которые и регистрирует счетчик Гейгера. Сами того не ведая, супруги невзначай наткнулись на метод, как искусственно вызывать радиоактивный распад, который до сих пор всегда считался природным процессом, не поддающимся воздействию человека.

Преисполненная гордости Ирен Жолио-Кюри демонстрирует этот опыт своей знаменитой матери. Заслышав щелчки счетчика Гейгера перед алюминиевой фольгой, Мария Кюри понимает, что этот монотонный шум должен звучать в ушах ее дочери музыкой, увертюрой к нобелевскому торжеству. Сама она уже не застанет телеграмму, отправленную из Стокгольма супругам Жолио. Она на то время единственный человек, дважды в своей жизни удостоенный этой высшей награды — неповторимое признание необыкновенного ученого. Через несколько недель после грандиозного открытия ее дочери в институте радия Мария Кюри сляжет и 4 июля 1934 года в швейцарском санатории умрет от загадочной болезни крови, которую врачи истолкуют как следствие чрезмерного контакта с радиоактивными веществами. Когда-то в убогом сарае она создала понятие радиоактивности и выделила из смоляно-черной породы самосветящееся вещество, которое дало решающий толчок развитию атомной физики.

Теперь Ирен Жолио-Кюри и Фредерик Жолио своим открытием искусственной радиоактивности хронологически точно подтвердили предвидение писателя Герберта Уэллса. Сенсационные новости из Парижа воспламенили надежды Силарда в Лондоне. Коль оказалось возможным вызвать радиоактивный распад в таком от природы стабильном элементе, как алюминий, из которого в итоге получается искусственное атомное ядро и свободные нейтроны, то из этого обстоятельства можно, пожалуй, выковать инструмент для исследования цепной реакции.

Когда шестнадцатилетняя римлянка Лаура Капон отправляется весной 1924 года с друзьями на экскурсию и знакомится со своим будущим мужем, тот одет в черный костюм и с черной фетровой шляпой на голове, поскольку у него траур по недавно умершей матери. Невысокий, мускулистый доктор физики представился как Энрико Ферми. Он ходит, подавшись вперед и туда же вытянув шею, «неукротимо стремясь головой опередить ноги». Экскурсия заканчивается на зеленом лугу на берегу Тибра. Откуда-то берется, как по волшебству, надувной футбольный мяч. Под руководством Энрико могут играть даже девушки. Он наскоро посвящает Лауру в тайны защиты ворот, однако черный костюм не снимает даже во время игры. Внезапно он падает, потому что оторвалась подметка его ботинка. Он приматывает ее шнурком и играет отчаянней прежнего.

Ферми — прирожденный вожак, именно он определяет в компании, кому что делать, и ему все доверяют. Его серо-голубые глаза сияют радостью. Он основательно думает, прежде чем что-то сказать. Наверное, поэтому его суждения всегда разумны и справедливы. Его спортивное честолюбие непомерно. В походе он водружает себе на плечи самый тяжелый рюкзак, и чем круче подъем, тем одержимее он стремится опередить и оставить далеко позади себя всех. Вдвоем с другом Франко Разетти они ради удовольствия заучивают энциклопедические сведения из далеких им областей знания, чтобы произвести на друзей впечатление учеными диалогами и задать им каверзные вопросы, на которые обе эти ходячие энциклопедии сами же и отвечают, исполненные гордости, донимая невежд пристрастием к деталям. Преподавая в Римском университете, Ферми и Разетти сразу же получили прозвища. Ферми — это Папа, а Разетти — Кардинал. Манера Ферми передавать знания — от души и играючи — делает его любимым преподавателем вуза.

Хотя супруги Жолио открыли искусственную радиоактивность при помощи альфа-частиц, однако эти снаряды, пролетая через атомы мишени, тормозятся электронами. Большинство из-за этого так и не достигает ядра. Кроме того, они слишком слабы, чтобы расщепить атомное ядро тяжелого элемента. Когда Энрико Ферми весной 1934 года берется за исследование искусственной радиоактивности, о существовании нейтрона как электрически нейтральной частицы известно уже два года. Теоретически нейтроны должны бы пронизывать атом, не испытывая торможения, и быть в состоянии расщепить ядро. Но никто еще не пытался испробовать это всерьез.

Лео Силард хотя и думает над этим и уже воображает результаты, но в его распоряжении нет университетской лаборатории, а потенциальные меценаты так и не заразились его желанием исследовать ядерные цепные реакции посредством бомбардировки нейтронами. Оппенгеймерская «жертва отравленного яблока» Патрик Блеккет, который только что забрал Макса Борна в Кембридж, не оставляет Силарду надежды на поддержку в Англии. Безумцам его калибра с дорогостоящими идеями можно было бы сдвинуть свою карьеру с места разве что в России. Там для государственных физиков созданы райские условия. А пока Силард стучится во все двери и пожимает руки направо и налево, Энрико Ферми не останавливается перед тем, чтобы на деле воплотить игру ума Силарда и методично обстрелять нейтронами все девяносто два элемента. С той разницей, что итальянец при этом не думает о цепной реакции и о получении атомной энергии, а надеется лишь на углубленное понимание процесса искусственно вызванной радиоактивности.

В марте 1934 года он берется по своей инициативе за геркулесову задачу: исследовать все химические элементы на предмет искусственной радиоактивности. Его сотрудник Эмилио Сегре назначается главным закупщиком. В кармане у того всегда с собой неслыханный бюджет в 20 000 лир — около 1000 долларов, — когда он направляется с корзинкой в свой любимый магазин товаров для химиков и закупает там более редкие элементы, чем имеются в запасе на полках института Ферми. В это же время Ферми приходится заняться приборостроением, поскольку счетчики Гейгера не так-то просто раздобыть даже в 1934 году. А ему для обнаружения продуктов распада требуется сразу полдюжины приборов. Но еще важнее смастерить подходящий источник нейтронов. Ему помогает само «Божественное провидение». Оно является ему в образе профессора Джулио Чезаре Трабаччи. Он директор отдела здравоохранения и за свою легендарную готовность прийти на помощь снискал это прозвище — в Италии граничащее с кощунством.

В подвале Физического института стоит сейф, в котором Трабаччи хранит один грамм радия, предоставленный процессу распада. Энрико Ферми получает разрешение откачивать из бронированного шкафа возникающий при этом радон через систему стеклянных трубок. Радиоактивный газ попадает для очистки в специальный аппарат. Оттуда его берут для наполнения стеклянных ампул длиной один сантиметр, в которых находится небольшое количество порошка бериллия. Наполнение ампул — процесс деликатный. Тонкие трубочки иной раз нечаянно лопаются в пальцах сотрудников Ферми. Но если удается их запаять, источник нейтронов в течение нескольких дней — в соответствии с коротким периодом полураспада радона — фонтанирует достаточно сильно, чтобы провести эксперимент. А когда запаянному радону выходит срок, его альфа-частицы заставляют бериллий испускать миллион нейтронов в секунду. Ферми действует методично и вначале бомбардирует водород, легчайший элемент — без успеха. Также и в следующих элементах таблицы периодической системы — литии, боре, азоте — ничего не происходит. Только у фтора, девятого элемента, ему удается вызвать искусственную радиоактивность. До первой публикации результатов Ферми и его команда добились успеха у 47 из 68 исследованных к тому времени элементов. Так, например, облучаемое железо с порядковым номером 26 превращается в марганец, который в периодической системе занимает номер 25. И возбужденный кремний (14) становится искусственным ядром алюминия (13). Бросается в глаза тенденция оставаться в ближайшем соседстве.