В последующие дни были «призваны на службу» еще целый ряд молодых, перспективных ученых. Так что, нет худа без добра: работы над атомным проектом спасли многих физиков от пуль, снарядов и штыков.
И вот уже молодой «военспец» Багге вместе с Дибнером готовит первую «боевую операцию». Армейское руководство решило провести секретное совещание, чтобы обсудить перспективы «уранового проекта». Два физика-ядерщика, командуя своими коллегами как послушной им армией, составляют список ученых, которых непременно надо пригласить на совещание. На лежащем перед ними листе бумаги колонной выстраиваются фамилии: профессор Вальтер Боте, профессор Гейгер, профессор Штеттер, профессор Хофман, профессор Ган, профессор Маттаух и доктора Багге, Флюгге и Дибнер.
Совещание состоялось 16 сентября. В тот день на перекидном календаре, лежавшем на столе Отто Гана, появилась следующая краткая запись: «Совещание у Шумана. Присутствовали физики-ядерщики, не было Шумана. Составление программы. Звонок Эзау, сообщил о своем визите (Лауэ, Дебай, Гейзенберг)». Попробуем расшифровать эту ремарку.
«Не было Шумана». Потомок знаменитого композитора был одержим двумя страстями: к физике и музыке. И последняя нередко брала верх вопреки той высокой должности, что занимал Шуман (а впридачу к ней он еще возглавлял кафедру военной физики в Берлинском университете). Так, он сочинял неплохие военные марши и разбогател на этом. Страсть к музыке (и дивидендам от нее) становилась все более пламенной, вызывая ехидные насмешки недругов. Прямыми же обязанностями Шуман-младший нередко манкировал. Мы уже упоминали, что разозленный Эзау так и не застал витавшего где-то профессора. Напрасно дожидались его и физики-ядерщики. По своей доброй воле Шуман ни за что не согласился бы проводить целый день в их крохотном кружке, обсуждая их скучные проблемы. В конце концов, на это есть специалист – Дибнер.
Эзау как-то случайно прознал о готовящемся «очень важном совещании у профессора Шумана». Он немедленно поплакался своему шефу, Менцелю. Тот лишь уверил «неутешного Абрахама», что он «в курсе происходящего». Эзау чувствовал, что его постепенно отодвигают в сторону. Впрочем, если некоторым профессорам и показалось странным, что их недавнего куратора попросту не пригласили на совещание, то вслух они эти претензии никак не выказали.
Итак, заседание началось. Доктор Баше заявил, что, по сообщению Германского агентства зарубежных новостей, исследованиями урана занимаются в целом ряде стран. Собравшимся в зале надлежит оценить, нужен ли подобный проект вермахту. Сделать это не легко. Однако даже отрицательный результат станет благом для рейха, ибо будет означать, что наши враги не сумеют разработать атомное оружие. Если же результат экспертизы окажется положительным, значит нам удастся создать либо мощный источник энергии, либо супербомбу.
Развернулась оживленная дискуссия. Ученые спорили о том, какой может быть «урановая машина» и как она будет функционировать. Всего несколько дней назад, начал свое выступление Отто Ган, в американском журнале «Physical Review» (кстати, очень популярном в годы войны у немецких ученых) появилась любопытная статья Нильса Бора и Дж. Э. Уилера. В ней говорилось, что расщепляется прежде всего легкий изотоп урана – U-235. Однако в природном уране содержание его ничтожно мало – всего семь десятых процента! Если же мы попытаемся отделить его от остальных изотопов (природный уран состоит из смеси трех изотопов: U-238/99, 274 %/, U-235/0,72 %/ и U-234 /0,006 %/ – прим. ред.), то столкнемся с неодолимыми трудностями.
«Лауэ, Дебай, Гейзенберг». А что если обратиться к профессору Гейзенбергу, – новоявленный «военспец» Багге вспомнил своего лейпцигского наставника, – и попросить его разработать теорию «цепной реакции»? Не всем понравилось это предложение. Между физиками-теоретиками и экспериментаторами давно уже развернулось негласное соперничество. Точнее будет сказать: они враждовали друг с другом. На это совещание пригласили одних лишь экспериментаторов, и тут вмешивается некий молодой «выскочка» и просит «воззвать о помощи» к этому «кабинетному гению»! Профессора Боте и Хофман поднялись со своих мест и заявили, что не хотят иметь дело с Гейзенбергом. Можно обойтись без него!
Позднее, когда заседание закончилось, Багге подошел к Дибнеру и все-таки упросил его в следующий раз позвать Гейзенберга. Не зря же говорят, что на свете нет ничего практичнее хорошей теории. А Гейзенберг в таких делах мастак!
Ученые на совещании так и не решили, какой именно изотоп расщепляется при обстреле урана нейтронами. Впрочем, вслед за Бором многие склонялись к мысли, что это U-235. Следовало бы провести чистый эксперимент: рассортировать изотопы урана, обстрелять их по очереди и посмотреть, что произойдет. Проведение опыта поручили профессору Хартеку. Он уже занимался разделением изотопов различных элементов, в том числе ксенона и ртути.
Процесс разделения – «термодиффузия» – был, казалось, несложен. Установка состояла из двух концентрических трубок: внутренняя была разогретой, наружная – более холодной. Пространство между трубками заполняли пары уранового соединения. По теории, более легкие изотопы (U-235) должны были группироваться возле теплой поверхности. Все вроде бы ясно.
Довольно быстро профессор Хартек пришел к выводу, что для сортировки урана лучше всего использовать пары одного из его соединений – гексафторида урана. Работать с ними, правда, было нелегко. Газ вел себя очень агрессивно. Он разъедал часть материалов, из которых был изготовлен «диффузор». При температурах ниже 50 градусов твердел. Твердел он и при соприкосновении со многими веществами, например водой. Приходилось идти на разные ухищрения. Но прежде всего надо было добыть этот газ. Для нормального эксперимента требовался один его литр, то есть всего 12 граммов.
Двадцать пятого сентября Хартек написал письмо профессору О. Руффу – человеку, который описал свойства гексафторида урана. Хартек просил достать литр этого редкого газа. Руководители концерна «ИГ Фарбениндустри», к которым обратились, размышляли около двух недель. Наконец, предложили прислать им 100 граммов урана – из него они изготовят нужный газ.
В тот же день, 25 сентября, доктор Багге беседовал в Лейпциге с Гейзенбергом. Они обсуждали, каким должен быть прибор, чтобы измерять число нейтронов, выделяющихся при расщеплении урана.
На следующий день Багге вернулся в Берлин. Его ждало новое совещание в отделе вооружений сухопутных войск. Теперь он четко сознавал, что есть два способа извлечения энергии из урана. Либо неконтролируемая реакция, то есть взрыв, бомба, либо управляемый процесс и урановый реактор. Чтобы процесс стал управляемым, нужно смешать уран с каким-то веществом, которое будет тормозить быстрые нейтроны, испускаемые в момент расщепления ядра, но не поглощать их. Значит, нужен «замедлитель». А для создания бомбы надо выделить довольно редкий изотоп урана – U-235, поскольку при обстреле его нейтронами начинается цепная реакция деления ядер урана. Происходит взрыв.
Тем временем в Гамбурге профессор Хартек в ожидании выделенных граммов урана вел беседы со своим помощником доктором Хансом Зюссом. Как-то раз тот заговорил про «тяжелую воду»: ему подумалось, что, создавая урановый реактор, ее можно взять в качестве «замедлителя».
– Ничего не выйдет! – перебил его Хартек.
Ему моментально вспомнился собственный плачевный опыт. Пять лет назад он стажировался в лаборатории Резерфорда. И вот первое задание, которое дал ему метр, заключалось именно в получении мизерного количества тяжелой воды для каких-то опытов. Ох, и намучился же он тогда! В конце концов Хартек придумал крохотную (высотой 30 см) электролитическую ячейку. В течение многих недель он пропускал сквозь нее бессчетное количество воды, пока, наконец, не получил требуемую толику – несколько кубических сантиметров тяжелой воды.
– Знаете ли вы, – вопрошал он Зюсса, – сколько же времени нам потребуется, чтобы изготовить несколько тонн этой воды?! Многие годы, а то и десятилетия… А ведь для реактора нужны именно тонны ее. Разве правительство согласится финансировать такой расточительный проект?..
Тем не менее, собираясь на совещание в Берлин, он накропал статейку об использовании тяжелый воды «во избежание резонансного поглощения в уране-238». Важнейшие его идеи были таковы: тяжелая вода идеально замедляет нейтроны; урановое топливо и тяжелую воду следует разместить в реакторе не вперемешку, а отдельными слоями. Этими размышлениями он и поделился с коллегами.
На том совещании обсуждались ближайшие планы. Во-первых, надо научиться отделять легкий изотоп урана (U-235) от других его изотопов. Во-вторых, определить «эффективное поперечное сечение» атомных ядер всех тех веществ, которые можно использовать в качестве «замедлителя» (то есть определить вероятность захвата этими ядрами летящих к ним нейтронов; величину этого сечения можно сравнить с размером мишени в тире – чем больше мишень, тем вероятнее попадание). В-третьих, понять, может ли урановый реактор работать на медленных нейтронах.
Далее распределили роли. Гейзенберг изучает теоретические основы цепной реакции. Багге возвращается в Лейпциг, исследует «эффективное поперечное сечение» дейтерия. Профессор Хартек доводит до конца «термодиффузию» изотопа урана U-235. Различные задания получили и другие ученые. Всем было обещано, что «деньги на это найдутся».
В заключение профессор Шуман (на этот раз ему не удалось променять физику на музыку) сообщил, что Институт физики имени императора Вильгельма, находящийся в берлинском районе Далем, передан в ведение отдела вооружений сухопутных войск. Институт располагает отличной аппаратурой. Туда будут переведены все ученые, работающие над «урановым проектом». Их соберут, так сказать, «под одной крышей».
Эта идея сама по себе была хороша. Но что прикажете делать с самолюбием? Как упрятать его «под одну крышу»? Как заставить «провинциальных светил», боготворимых у себя в Гамбурге, Лейпциге и т. д., переехать в берлинскую «золотую клетку», где их образ явно потускнеет от соприкосновения со множеством таких же, как они «гениев», «талантов» и т. д., и т. п. Идея «научной шарашки» на немецкий манер была встречена в штыки. Работать над хорошо финансируемым проектом хотели все, переезжать в Берлин все же наотрез отказывались.
Хартек писал начальнику отдела вооружений: «Мне нужно остаться здесь, в Гамбурге… В случае надобности я могу каждую неделю на несколько дней приезжать в Берлин». Его можно понять: в ту пору поезд из Гамбурга в Берлин добирался всего за два часа. Другим ведущим ученым, представлявшим Гейдельберг, Мюнхен, Вену, приходилось бы проводить в пути гораздо больше времени, но и они не хотели срываться с насиженных мест.
Впрочем, проблема объединения светил могла пока подождать. Для начала неплохо было бы раздобыть достаточное количество урана для опытов. Берлинская фирма «Auer» занималась обработкой редкоземельных металлов. К ней и обратились армейские чины с необычной просьбой: нужно изготовить несколько тонн чистого оксида урана. Их направили в центральную лабораторию, коей руководил доктор Николаус Риль, 38-ми лет, уроженец Петербурга, ученик Гана и Майтнер.
Когда в 1939 году Германия захватила Чехословакию, фирма «Ауэр» одной из первых стала осваивать тамошние урановые рудники. В ту пору всех интересовал радий. Уран считался побочным продуктом, но фирма располагала некоторыми его запасами в виде оксида урана и неочищенного ураната натрия. Доктор Риль моментально оценил перспективы проекта и лично занялся очисткой урана. Он будет заниматься этим до конца войны.
Всего за несколько недель Риль наладил производство урана на небольшом заводике в Ораниенбурге. Каждый месяц здесь выпускалось около тонны очищенного оксида урана. Первая тонна была отгружена военным в первые недели 1940 года.
До этого всеми запасами уранового оксида в Германии ведал незабвенный «ариец и партиец» Абрахам Эзау. Теперь он перестал быть монополистом.
А если учесть, что один за другим в армию были призваны те немногие «правоверные» физики, что еще не покинули «кланчик» Эзау – Йоос, Ханле, Маннкопф – то стало ясно: звезда Эзау закатилась. И когда тот вновь пришел поплакаться своему шефу, Менцель встретил его холодно. По его словам, выходило, что военные уже много лет занимаются «урановым проектом», а Эзау крадет их идеи.
В тот же день ученый написал гневное письмо генералу Беккеру, клянясь и божась, что речь идет не о том, что то или иное ведомство должно в одиночку вести урановые исследования, не допуская к ним никого. Лучше всего работать совместно. Именно он, Эзау, поспешил запастись ураном, именно он первым заинтересовался свойствами урана, и вот теперь работу над его проектом прерывают «самым жестоким образом», используя возможности, доступные лишь военному ведомству. Это несправедливо…
Однако жалоба возымела своеобразный эффект. Терпение генерала Беккера, читавшего письмо, в конце концов лопнуло. Эзау, лишенный своих «правоверных», теперь был и «обокраден». Его запасы урана конфисковали и передали институтам в Далеме. И работа над проектом, наконец, началась.
В первых числах декабря Багге, шедшего по институтскому коридору в Лейпциге, кто-то окликнул. Это был Гейзенберг. Он торопливо увел молодого ученого в свой кабинет и стал говорить, что понял, как стабилизировать цепную реакцию, тут же начертав на доске пару формул. Как явствовало из них, по мере того как будет расти температура в реакторе, эффективное поперечное сечение станет уменьшаться. При определенной температуре реакция автоматически замедлится. Зависит эта температура от размеров реактора. По-видимому, речь идет о сотнях, а не тысячах градусов Цельсия. Как показывает пример, если взять 1,2 тонны урана и тонну тяжелой воды, смешать их в виде пасты и поместить в шар радиусом 60 см, реакция внутри подобного агрегата стабилизируется при восьмистах градусах Цельсия.
Шестого декабря Гейзенберг сообщил в отдел вооружений сухопутных войск, что предложение Хартека отделить уран от замедлителя не очень удачно, поскольку реактор окажется слишком маленьким.
Любопытна последняя часть этой докладной записки: «Возможность технического использования энергии, получаемой при расщеплении урана». Вот ее краткое содержание.
Согласно имеющимся данным, процесс расщепления урана, открытый Ганом и Штрассманом, можно использовать для производства энергии. Самым надежным методом является обогащение изотопа урана U-235. Только это позволит уменьшить размеры «урановой машины» до одного кубического метра, позволит создать взрывчатые вещества, чья мощь в тысячи раз превзойдет мощь известных нам взрывчатых веществ.
Впрочем, для производства энергии можно использовать и обычный уран, не прибегая к разделению его изотопов. Для этого нужно добавить к урану вещество, способное замедлять излучаемые нейтроны, не поглощая их. Вода тут не годится. Согласно имеющимся у нас сведениям, этим требованиям отвечают лишь «тяжелая вода» и очищенный уголь. Однако при малейшем их загрязнении выработка энергии прекратится.
В заключение профессор Гейзенберг предупреждал, что реактор является очень интенсивным источником вредного нейтронного и гамма-излучения.
Известно, что тяжелая вода – это вода, в которой атомы обычного водорода заменены атомами дейтерия, его тяжелого изотопа (помимо протона их ядра содержат еще и нейтрон). «Эта вода» примерно на 11 процентов тяжелее обычной; она замерзает при 3,81 и кипит при 101,42 градусах Цельсия. Но самое главное: она замедляет нейтроны до такой скорости, что изотопы урана U-238 не могут их уловить, зато эти нейтроны все еще способны расщепить изотопы U-235.
В канун Второй мировой войны единственной фирмой, выпускавшей тяжелую воду в «промышленных количествах», была норвежская «Norsk-Hydro». Она действовала при Веморкской гидроэлектростанции, близ городка Рьюкан на юге Норвегии (станция, вырабатывавшая 120 000 киловатт дешевой электроэнергии, располагалась рядом с гигантским водопадом Рьюканфосс).
Тяжелая вода являлась побочным продуктом водородного электролиза. Еще в 1932 году американский ученый Г. К. Юри доказал, что вода, остающаяся после электролиза в ячейках, содержит гораздо больше тяжелого водорода, чем обычно. Если подвергать электролизу 100 000 литров воды до тех пор, пока в ячейках не останется всего литр воды, то в этом литре содержание тяжелой воды достигнет 99 процентов. По этому принципу фирма «Norsк-Hydro» и изготавливала тяжелую воду. Ее чистота достигала 99,5 процентов. Немецкий ученый, присланный проинспектировать эту установку вскоре после оккупации Норвегии, назвал ее «шедевром, созданным трудом норвежских ученых и инженеров».
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61