Дэвид Ирвинг
Ядерное оружие Третьего рейха. Немецкие физики на службе гитлеровской Германии

Предисловие

Осуществлялась ли во время войны в Германии программа атомных исследований? По прошествии времени в это верится с трудом, поскольку хроники Второй мировой войны оставили слишком мало свидетельств тому, что такая программа действительно существовала. История работ Германии в области ядерных исследований в период с 1938-го по 1945 год до настоящего времени фактически не изучалась. Это объясняется тем, что группа сотрудников разведывательных служб союзников под руководством доктора Сэмюэла Гаудсмита сделала все для того, чтобы утаить от народов освобожденной Европы малейшие признаки того, что такая программа не была плодом воображения. Любому современному историку представляется кошмаром даже сама мысль о том, сколько труда следует вложить для того, чтобы получить мало– мальски целостную картину из разрозненных кусочков информации, которые все-таки не удалось спрятать под плотной завесой тайн и недомолвок. Я теперь полностью представляю себе, что мог чувствовать французский профессор Жолио[1], когда после долгих настойчивых требований о предоставлении ему всего оставшегося у немецких физиков– ядерщиков из Хехингена металлического урана, который они всеми способами пытались утаить, ему все-таки был торжественно вручен кубик размером с кусочек сахара, применявшийся в лабораторных исследованиях. На самом деле британские и американские офицеры забрали из французской зоны оккупации Германии все документы и весь оставшийся уран еще до окончания войны.

В конце концов мне пришлось поехать в поисках пропавших документов в Соединенные Штаты, где после долгих бесплодных поисков удалось обнаружить их в архиве американского Комитета по атомной энергетике в городе Оук-Ридж, штат Теннесси. Бумаги хранились без всякого применения и в полном забвении. Приношу свою глубочайшую благодарность за оказанную мне помощь Роберту Л. Шеннону и Джеймсу М. Джекобсу. Наиболее важные папки с немецкими документами были предоставлены в мое распоряжение доктором Гаудсмитом, который оказал мне самый теплый прием в Национальной лаборатории в Брукхевене, штат Нью-Йорк. Кроме того, мне хотелось бы выразить признательность его ассистенту г-же Пегги Хоуман, оказавшей мне неоценимое содействие в организации встреч с самым широким кругом лиц в ходе моего пребывания в США.

Мне хотелось бы также поблагодарить тех многих добровольных помощников, которые помогли мне в работе, согласившись встретиться со мной или предоставив в качестве ответа на мои письма комментарии по поводу различных разрозненных документов. В особенности это относится к кавалеру британских орденов «За особые заслуги» и «Военный крест» подполковнику Кнуту Хаукелиду, который во время моей поездки в Норвегию подробно ознакомил меня с акциями британского Управления специальных операций по уничтожению нацистских запасов тяжелой воды. Кроме того, выражаю свою благодарность профессору Вернеру Гейзенбергу за то, что он смог уделить мне так много своего времени для личной беседы, а также согласился ознакомиться с рукописью этой книги. Среди моих бескорыстных помощников хотелось бы назвать имя Патрика Линстеда, позволившего мне широко использовать обширные источники физической библиотеки Имперского колледжа науки, техники и медицины в Южном Кенсингтоне. Без любезного содействия всех этих людей было бы почти невозможно предложить на суд читателя весь изложенный в этой книге материал.

Дэвид Ирвинг

Глава 1
Поворотный пункт

Изучение истории программы ядерных исследований Германии во время Второй мировой войны легче начинать с ее заключительного этапа. Это можно объяснить тем, что, в отличие, например, от США, здесь отсутствовало четкое военное руководство. Собственно говоря, сама ядерная программа тесно переплеталась с судьбами и характерами десяти ведущих ученых, занятых в ее реализации. Эта связь прослеживается особенно четко в их записях, посвященных событиям 6 августа 1945 года.

В тот вечер британская радиослужба Би-би-си передала первое сообщение о том, что несколько часов назад на японский город Хиросима была сброшена атомная бомба. В новостях, переданных в шесть часов вечера, в частности, говорилось, что сброшенная на Японию бомба содержала количество взрывчатого вещества, эквивалентное двум тысячам десятитонных авиабомб, применяемых в Королевских ВВС. Кроме того, цитировалось высказывание президента США Трумэна о том, что немцы активно работали над «поиском путей к использованию атомной энергии», однако их усилия не увенчались успехом. В то же самое время в небольшом сельском доме в городке Фарм-Холл, неподалеку от Хантингдона, томился в заключении вместе со своими девятью коллегами человек, открытие которого сделало возможным создание ядерного оружия. Этим человеком был немецкий профессор, физик и радиохимик, Отто Ган, открывший в 1938 году совместно с Фрицем Штраусманом явление деления ядра урана нейтронами.

Через несколько минут после исторической передачи курировавший немецких ученых британский майор Т.Х. Риттнер вызвал профессора Гана к себе в кабинет и сообщил ему новость. Пожилой немец пришел в ужас: он внезапно почувствовал себя лично ответственным за гибель тысяч людей. Ган заявил Риттнеру, что еще в те далекие времена, шесть лет назад, когда он сделал свое открытие, у него уже были самые худшие опасения относительно возможных последствий. Однако тогда он даже не мог себе представить, что подобное когда-нибудь может случиться. Риттнер с помощью алкоголя попытался успокоить немца. Затем они вместе подождали повтора программы в семь часов.

Остальные пленники Фарм-Холла – все те, кто работал над немецким атомным проектом во время войны (ими были д-р Эрих Багге, д-р Курт Дибнер, профессор Вальтер Герлах, профессор Пауль Гартек, профессор Вернер Гейзенберг, нобелевский лауреат, один из создателей квантовой механики, д-р Хорст Коршинг, нобелевский лауреат, профессор Макс фон Лауэ, открывший интерференцию рентгеновских лучей в кристаллах, профессор Карл Фридрих фон Вайцзеккер, предложивший в 1935 году формулу энергии связи атомного ядра, и д-р Карл Вирц), – уже сели ужинать и обнаружили отсутствие Гана. Доктор Карл Вирц отправился за ним в кабинет Риттнера. Вирц зашел туда как раз к началу семичасового выпуска новостей. Вместе с Риттнером и Ганом он дослушал передачу, а затем с ошеломившим всех известием вернулся к своим коллегам. Вирца выслушали в гробовом молчании.

Затем тишина взорвалась взволнованным гулом голосов. Прослушивавшие помещение через скрытые микрофоны офицеры британской разведки с удовлетворением отметили, что даже самые выдающиеся немецкие ученые пребывали в уверенности, что подобное оружие просто не могло быть изготовлено. Один из виднейших авторитетов в области теоретической физики профессор Вернер Гейзенберг высказал предположение, что американцы, как обычно, блефуют. В этом отношении американцы, заявил Гейзенберг, ничем не отличаются от нацистов. Они просто открыли какой-то новый, более мощный тип взрывчатого вещества и присвоили ему устрашающее название. Последний полномочный представитель Геринга по проблемам ядерной физики профессор Герлах впоследствии записал в своем дневнике: «Гейзенберг энергично оспаривает возможность наличия у американцев атомной бомбы».

Немецким ученым казалось нереальным само существование американского ядерного проекта. Гейзенберг лично спрашивал руководителя миссии американской разведки, захватившей его в плен в мае 1945 года, доктора Сэмюэла Гаудсмита[2], работают ли в США в том же направлении, что и в Германии. И Гаудсмит, несмотря на все нежелание вводить коллегу-ученого в заблуждение, уверенно сказал: нет, не работают. Даже тогда, когда Гейзенберг стал намекать, что готов помочь бывшим противникам в начале работы над собственной ядерной программой, Гаудсмиту удалось сохранить серьезное выражение лица. Более того, когда в апреле 1945 года американцами был захвачен последний германский урановый реактор, немецким ученым, в особенности фон Вайцзеккеру и Вирцу, настойчиво предлагали раскрыть местонахождение запасов урана и тяжелой воды. Это делалось под предлогом того, что когда-нибудь немецкие физики должны будут продолжить работы в этой области. А значит, на тот момент у американцев просто не могло быть своего ядерного оружия. На самом же деле американцев заботило лишь то, чтобы материалы не попали в руки профессора Жолио и французской стороны, в зоне ответственности которой находился реактор.

Гейзенберг до сих пор не мог поверить в то, что Гаудсмит, его коллега и друг, с которым они вместе работали в США в 1939 году, мог ввести его в заблуждение. Поэтому он и уверовал в очередной «блеф» янки. Присоединившийся к коллегам Ган задумчиво заявил, что очень хотел бы надеяться на то, что Гейзенберг прав. Если американцы применили то, что сейчас принято называть реакцией деления ядра плутония, – процесс, который сами немцы рассматривали как более дешевый, по сравнению с делением урана-235, это подтверждало, как далеко они продвинулись в практическом применении законов ядерной физики. Как однажды заметил Ган: «Для плутония у них должен быть реактор, которым они смогут пользоваться длительное время».

Пытаясь скрыть, насколько его самого потрясла последняя новость, Ган с мрачным удовлетворением набросился на своего старого друга Гейзенберга: «Если у американцев уже есть урановая бомба, то все вы здесь всего лишь аутсайдеры! Бедный старина Гейзенберг!» В ответ на это профессор Гейзенберг мрачно переспросил: «Упоминали ли они (американцы) слово «уран» в связи со своей атомной бомбой?» – «Нет», – вынужден был признать Ган. «Тогда она не имеет ничего общего с атомом», – продолжал настаивать Гейзенберг. Но Ган не соглашался с его доводами: «В любом случае, Гейзенберг, вы аутсайдер и можете сворачивать свои работы». Гейзенберг продолжал упорствовать в том, что, наверное, американцы применили в своей бомбе какой-то новый вид обычного взрывчатого вещества, например, в нем могли использоваться атомы водорода или кислорода или что-то другое. Профессор продолжал цепляться за мысль, что Гаудсмит просто не мог его обмануть. Однако профессор Пауль Гартек вежливо напомнил, что в выпуске новостей речь шла о бомбе с тротиловым эквивалентом 20 килотонн. Гартек вообще отличался прекрасно развитым и очень важным для ученого чувством реализма, сочетавшегося с юмором старого холостяка. Он носил небольшие усы, которые делали его похожим на фюрера в последние годы жизни. Коллеги-ученые очень любили подтрунивать над этим сходством, особенно после того, как британская пресса принялась муссировать слухи о том, что Гитлер все еще жив. Однако в тот вечер ни у кого из них не было желания шутить.

Фон Вайцзеккер, один из самых молодых ученых в группе Гейзенберга, попросил того прокомментировать эти злополучные «20 тысяч тонн». Гейзенберг был теперь более осторожен в оценках, но он все еще не мог поверить в то, что союзникам удалось получить атомную бомбу. Профессора Вальтер Герлах и Макс фон Лауэ предложили дождаться более подробного девятичасового выпуска новостей.

В течение последующих двух часов дискуссия была продолжена. Доктора Коршинг и Вирц предположили, что американцы изготовили бомбу, основанную на принципе деления ядра урана-235. Такая реакция была им хорошо известна и подробно описана ими же. Доктор Багге, специалист в области изотопов, писал: «Очевидно, этот процесс происходит с выделением изотопов (урана). Именно так достигается взрыв большой мощности».

Доктор Вирц заявил: «Я рад, что не мы создали эту бомбу». Фон Вайцзеккер согласился с такой оценкой: «Я считаю ужасным, что американцы сделали такую бомбу. Это просто безумие с их стороны». Профессор Гейзенберг заметил с другого края стола: «Кто знает. Точно так же любой теперь может сказать, что это было сделано для скорейшего завершения войны…»

«Только это меня и утешает, – вновь присоединился к разговору Отто Ган и после недолгого молчания добавил: – Думаю, было бы лучше, если бы оказалось верным предположение Гейзенберга о том, что они блефуют».

В девять часов вечера все десять ученых собрались у радиоприемника в гостиной.

«Передаем выпуск новостей, – объявил диктор. – Огромным достижением ученых стран-союзниц является производство атомной бомбы. Одна из таких бомб уже сброшена на базу японской армии…» Далее последовали подробности, после чего диктор добавил: «Спустя несколько часов после сброса бомбы разведывательные самолеты все еще не могут оценить последствия взрыва, так как город с трехсоттысячным населением скрыт плотной завесой дыма и пыли». В продолжении радиопрограммы было упомянуто, что стоимость проекта обошлась союзникам в 500 миллионов фунтов стерлингов. В строительстве различных объектов в рамках программы было задействовано до 125 тысяч человек. Из них 65 тысяч продолжают работать в возведенных сооружениях. При этом только очень немногие знали, что же, собственно, они строят: «Они могли наблюдать за поступлением огромного количества материалов на объект. Но при этом было невозможно наблюдать за вывозом наружу никаких готовых продуктов, так как размеры нового боевого заряда очень малы». И наконец, еще одно подтверждение: министр обороны США официально объявил, что при создании новой бомбы был использован уран.

Проанализировав всю полученную информацию, от длинного заявления с Даунинг-стрит до подробных выпусков новостей, немецкие ученые пришли к выводу, что теперь уже не могло быть никаких сомнений в том, что союзники действительно создали урановую бомбу. «Наша маленькая компания оказалась в сложной ситуации», – подвел итог профессор Герлах.

То, что испытывали немцы, было смесью ужаса, недоверия и досады, в том числе и друг на друга. Офицеру разведки Уэлшу, которого немцы про себя называли Павлином за обилие галунов на его мундире, а также доктору Гаудсмиту несомненно удалось ввести их всех в заблуждение. Доктор Эрих Багге жаловался на такое «коварство»: «Гаудсмит водил нас вокруг да около с завязанными глазами». Далее он записал в своем дневнике: «…и теперь эту бомбу применили против Японии. Они передают, что даже через несколько часов подвергшийся бомбардировке город скрыт облаком дыма и пыли. Речь идет о смерти 300 тысяч человек. Бедняга профессор Ган!» Ган так описывал чувства, которые он испытал, впервые услышав страшную новость о том, как может быть использовано открытие законов деления ядра урана: «Какое-то время мной владела мысль о необходимости сбросить в море все запасы урана, чтобы избежать подобной катастрофы в будущем. Но вправе ли я или кто-либо другой лишать человечество всех тех плодов, которые может принести новое открытие? И вот теперь эта ужасная бомба. Американцы и англичане – Чедвик, Саймон, Линдеман (лорд Черуэлл) и многие другие – строили огромные предприятия в Америке, где без всяких помех получали чистый уран-235».

Теперь до немецких ученых наконец стало доходить, почему они были задержаны союзниками после поражения нацистской Германии.

В течение следующих часов немцы продолжали с горечью обсуждать услышанные новости. Доктор Коршинг заметил, что американские ученые, несомненно, были единодушны в работе над проектом, каждый старался внести свой посильный вклад в общее дело. «У нас, где каждый пытается доказать, насколько он умнее и важнее своего коллеги, такое было бы невозможно». – «Я считаю, что причиной того, что мы не изобрели такое оружие, было то, что все наши ученые просто не хотели иметь его, – возразил фон Вайцзеккер и добавил: – Если бы мы все хотели победы Германии в этой войне, мы бы сделали его».

Такое заявление потрясло всех. Действительно ли немецкий ядерный проект с самого начала саботировался изнутри? Вскоре после описанных выше событий один из немецких физиков написал: «…Нам приходилось вести постоянную борьбу с собственным руководством, которое не верило в возможность выделения изотопов (урана) и своими действиями едва ли не вставляло нам палки в колеса. В то же время внутри нас существовала своя внутренняя оппозиция из числа видных ученых, которые не могли или просто не желали пошевелить пальцем для выделения чистого урана-235. А это уже слишком для нормальной работы». Выполнявший с начала 1944 года обязанности полномочного представителя рейхсмаршала Геринга в группе ядерного проекта профессор Герлах сильнее других переживал провал немецких ученых. А доктор Багге прямо заявил: «Я считаю, что со стороны фон Вайцзеккера абсурдно говорить о том, что мы не хотели добиться успеха. Может быть, его слова справедливы для него самого, но не для всех нас».

Глубокой ночью, перед тем как отправиться спать, профессор фон Лауэ признался доктору Багге: «В детстве я всегда мечтал заниматься физикой, чтобы изменить мировую историю. Что ж, теперь я могу сказать, что занимался физикой и наблюдал, как меняется мир. То же самое я смогу повторить и перед смертью».

В ту ночь фон Лауэ не мог заснуть. В два часа ночи он постучал в дверь комнаты Багге и сказал: «Нужно что-то делать. Я очень беспокоюсь за Отто Гана. Новость настолько шокировала его, что я опасаюсь худшего».

Вдвоем они открыли дверь в спальню Гана. Тот лежал в своей кровати и не мог заснуть от волнения. Только убедившись в том, что усталость взяла свое и Ган заснул, двое ученых оставили свой пост.

Английский физик Джордж Томсон (сын знаменитого Джозефа Джона Томсона, открывшего в 1897 году электрон) в числе первых обратил внимание на один из грандиозных феноменов природы, заключающийся во взрывном выбросе огромного количества энергии при делении атомного ядра. Данный процесс основан на существовании в природе сверхтяжелых ядер таких элементов, как, например, уран или торий. Эти чрезвычайно нестабильные химические элементы тем не менее смогли пережить все пять миллионов лет существования Солнечной системы. И все же, будь они чуть менее стабильными, мир никогда не узнал бы имен Энрико Ферми, Отто Гана, Фрица Штрасмана и самого Джорджа Томсона; будь они более стабильны, и сам процесс деления атомного ядра стал бы невозможен.

Бывает так, что феномен закона природы основан на парадоксе; часто такие законы открываются вследствие цепи случайностей и совпадений. Так случилось и с открытием Отто Ганом деления уранового ядра, которому предшествовали четыре года ошибок, заблуждений и ложных гипотез. Истоки этого открытия лежат в начале 30-х годов, когда выдающийся итальянский физик Энрико Ферми предположил, что путем бомбардировки нейтронами (массивными незаряженными элементарными частицами), открытыми в 1932 году профессором Чедвиком, тяжелых химических элементов возможно получение искусственным путем их радиоактивных изотопов. Оказалось, что в тяжелые ядра, несущие большой электрический заряд, легче проникают нейтроны, нежели ядра атома гелия, так называемые альфа-частицы, которые использовали в те годы в своих экспериментах по изучению искусственной радиоактивности супруги Фредерик Жолио и Ирен Кюри. Согласно закону отталкивания одноименных зарядов, положительно заряженные альфа-частицы не могут преодолеть положительный заряд бомбардируемых ими ядер. В то же время нейтроны даже на относительно небольших скоростях легко проникают внутрь атомного ядра. Фактически случайно Ферми обнаружил, что, если источник нейтронов окружить слоем некоего вещества с высоким содержанием водорода, например твердым парафином, возможности нейтронов по воздействию на ядра некоторых тяжелых химических элементов значительно возрастают. Он доказал, что обладающие высокой скоростью нейтроны при столкновении с содержащимися в парафине легкими атомами водорода «замедляются». Такие медленные нейтроны быстрее захватываются атомным ядром.

Уран является самым тяжелым из существующих в природе химических элементов; он представляет собой чрезвычайно прочный металл белого цвета, ковкий и вязкий. Температура плавления урана значительно ниже по сравнению с другими металлами, обладающими сходными химическими свойствами, – вольфрамом, хромом и молибденом. Порядковый номер урана в таблице химических элементов 92, а номер его самого тяжелого изотопа 238. Это означает, что его ядро состоит из 92 протонов, уравновешенных 146 нейтронами. Однако в природе, кроме урана-238, в соотношении примерно 1000:7 существует его более легкий изотоп уран-235. Изотопы урана обладают одинаковыми химическими, но различными физическими свойствами. Если бы не было этой разницы физических свойств, не было бы ни возможности, ни необходимости их разделения.

Когда Ферми и его коллеги в своей лаборатории в Риме бомбардировали природный уран нейтронами, они пришли к выводу, что в результате захвата нейтрона атомом урана-238 образуется нестабильный изотоп урана-239. Затем вновь образовавшийся атом выделяет один (отрицательно заряженный) электрон и из химического элемента под номером 92 превращается в неизвестный в те времена элемент тяжелее урана, помещенный в таблице под номером 93. Для того чтобы доказать, что он действительно получил новый «трансурановый» элемент, Ферми провел серию химических реакций со всеми продуктами, полученными в результате его опыта, и к своему удовлетворению убедился в том, что хотя бы один из них по своим химическим свойствам отличается от остальных химических элементов, по крайней мере от всех существующих элементов тяжелее свинца. Как физик, он не видел смысла в сравнении свойств вновь полученного элемента с элементами, стоящими в периодической таблице ниже свинца. Ферми обосновал свой вывод тем, что полученный им новый элемент должен быть тяжелее имеющего самую большую массу из известных в то время химических элементов урана. Кроме того, он обосновал то, что в результате уже известного процесса радиоактивного распада атом урана не мог настолько уменьшиться в массе, чтобы занять в таблице место рядом со свинцом. Немецкий химик Ида Ноддак выступила против выводов Ферми: экспериментальным путем она доказала, что в результате бомбардировки нейтронами происходит деление ядра урана, а не его радиоактивный распад. Однако Ноддак отказалась от дальнейших исследований в этом направлении, поэтому ее предположение осталось незамеченным в мировой физике.

Заявление Ферми о существовании целого ряда «трансурановых» элементов не прошло незамеченным; у него сразу же появились многочисленные оппоненты. В 1934 году, практически сразу же после его открытия, в журналах «Nuovo Cimento» и «Nature» были опубликованы статьи австрийской ученой Лизы Мейтнер и знаменитого немецкого радиохимика Отто Гана, с которым Мейтнер в начале 20-х годов вместе работала над открытием мезотория и протактиния. Они вернулись к совместным исследованиям в области «трансурановых» элементов, на существовании которых настаивал Ферми. К Гану, в то время возглавлявшему лабораторию в Институте химии имени кайзера Вильгельма в Берлин-Далеме, присоединился молодой ученый доктор Фриц Штрасман, блестящий специалист в области неорганической химии и анализа, уже к тому времени хорошо знакомый с проблемами радиохимии.

Было бы излишним приводить всю программу исследований трех ученых в Берлине. Достаточно упомянуть, что за четыре года до конца последних драматических недель 1938 года Гану, Штрасману и Мейтнер удалось подтвердить фундаментальные открытия Ферми и получить те самые трансурановые элементы, что принесло им заслуженное признание в научном мире. Они получили и описали четыре новых химических элемента, которым присвоили временные названия «эка-рений», «эка-осмий»[3], «эка-иридий» и «эка-платина»: рений, осмий, иридий и платина находились прямо над этими вновь полученными элементами в периодической таблице и, следовательно, имели схожие с ними химические свойства. Несомненно, в открытии немецких ученых еще оставались белые пятна и противоречия, однако все верили, что со временем они получат свое дальнейшее развитие и будут должным образом объяснены.

В 1938 году тщательно продуманная стройная теория трансурановых элементов стала давать первые трещины. Вслед за Ферми Ирен Кюри и югославский физик Павле Савич открыли и описали новое радиоактивное вещество, полученное ими в результате бомбардировки урана нейтронами. «Странное» вещество имело период радиоактивного полураспада три с половиной часа. Сначала парижские ученые предположили, что получили изотоп тория, стоящего в периодической таблице на две позиции ниже урана. Теоретически это можно было объяснить тем, что в результате распада после захвата атомом урана нейтрона полученное нестабильное вещество выделило альфа-частицу и превратилось в торий.

До сих пор никому еще не удавалось наблюдать за выделением альфа-частицы изотопом урана, поэтому гордость знаменитой команды Гана в Берлинской лаборатории оказалась задетой таким открытием ученых-соперников.

В 1934 году Л. Мейтнер пыталась обосновать получение изотопа тория, однако при всем старании Штрасману так и не удалось обнаружить следов этого элемента в растворе, полученном в результате проведения опытов с изотопами урана. Мейтнер упрекала Штрасмана в том, что он потерпел неудачу там, где их французские коллеги добились очевидного успеха; однако она отмечала, что французы никого не посвятили в подробности методов проведения своих экспериментов и получения столь сенсационного открытия. Мейтнер попросила Штрасмана повторить эксперимент. Штрасман выполнил ее просьбу, честно пытаясь путем химической реакции с применением в качестве катализатора железа выделить из урана торий. Через неделю расстроенный ученый заверил Мейтнер, что, независимо от того, что заявляют французские коллеги, в полученном растворе торий так и не был обнаружен.

Группа Гана могла бы опубликовать результаты своих исследований и тем самым привести парижских ученых к конфузу. Однако немцы избрали более дипломатичный путь: Ган и Мейтнер написали в Париж письмо, в котором попросили коллег перепроверить результаты их опыта, так как сама группа Гана так и не смогла получить торий. Может быть, мягко настаивали Ган и Мейтнер, Ирен Кюри совершила ошибку? Отто Ган в течение тридцати лет занимался радиохимией, и его авторитет в этой области был непререкаем. Хотя он и не получил ответа на свое письмо, мадам Кюри вскоре опубликовала очередную статью, в которой заявила, что открытое французами странное вещество вовсе не было торием. Теперь она выдвинула еще более авантюрную гипотезу. Поскольку странное вещество с периодом полураспада 3,5 часа было получено в результате реакции с применением в качестве катализатора лантана, Кюри и ее коллега делают заключение:

«Окончательный анализ показал, что свойства вещества с периодом полураспада 3,5 часа соответствуют свойствам лантана. Отсюда следует, что выделить вновь полученное вещество можно только посредством фракцинации».

С точки зрения французов, полученное вещество конечно же не могло быть лантаном, поскольку процесс радиоактивного распада ядра урана не мог зайти так далеко. Это мог быть только еще один «трансурановый» элемент. Но как найти место для «трансуранового» элемента, обладавшего свойствами аналогичными редкоземельному металлу лантану? Как для физиков, так и для химиков такая задача казалась неразрешимой.

Поскольку странное вещество было, так или иначе, зачислено в разряд «трансураниев», изучением которых занималась лаборатория Гана, последний со своими сотрудниками был вынужден сосредоточиться на изучении свойств новичка. Однако до осени 1938 года, когда лаборатория в Париже полностью опубликовала ход и результаты своих исследований, туман так и не рассеялся. К тому же в этот период Ган потерял своего сотрудника Л. Мейтнер и ее советы опытного физика. В июле 1938 года она приняла решение покинуть Германию, поскольку теперь даже австрийский паспорт не мог спасти ее от преследований на расовой почве. Таким образом, двум оставшимся химикам лаборатории в Берлине пришлось самим вести исследования, которые привели их к необычному заключению.

Бегло просмотрев новый отчет Ирен Кюри, профессор Ган передал его Штрасману со словами, что теперь француженка, наконец, опубликовала методику проведения своих экспериментов и, может быть, они представляют интерес. Штрасман внимательно изучил документ и понял, что обнаружил ошибку в выводах французов: будучи опытными физиками, они были плохо осведомлены о методах радиохимии. Поэтому, как полагал Штрасман, они приписали некоему «странному веществу» свойства двух новых веществ, полученных путем реакции воздействия на ядро атома урана.

Штрасман поделился своими подозрениями с Ганом; тот посмеялся над его теорией, однако коротко добавил, что в словах коллеги есть доля правды. В течение недели немцы проводили серию впечатляющих экспериментов, целью которых было выделить новое радиоактивное вещество или вещества из урана, протактиния, актиния, тория, а также всех трансурановых элементов. После серии экспериментов было получено два, а может быть, и более новых радиоактивных вещества. Что это были за вещества?

С помощью бария им удалось выделить три радиоактивных элемента, которые распадались на новые вещества, одно из которых, вероятно, и было тем загадочным элементом, выделенным с помощью лантана. В свете нового открытия немецкие ученые сделали вывод, что три первично полученных элемента представляли собой изотопы радия, а три последующих – изотопы актиния. Единственной альтернативой могло быть, что эти вещества являлись всего-навсего изотопами бария и лантана, что казалось немыслимым с физической точки зрения, поскольку барий и лантан с точки зрения законов физики не могли быть продуктами радиоактивного распада урана.

Когда в конце 1938 года Ган и Штрасман опубликовали свои выводы, что в результате деления ядра атома урана получены три новых вещества: изотопы радия и актиния, многие физики отказывались принять их. Они не могли себе представить химическую реакцию с мгновенным выделением двух альфа-частиц, в результате которой уран превращался в радий. Тем более, что немецкие ученые бомбардировали ядра урана «медленными» (то есть обладавшими низкой энергией) нейтронами. Во время поездки в Копенгаген профессор Ган изложил свою теорию выдающемуся датскому физику Нильсу Бору, однако даже Бор прямо заявил ему, что последовательное выделение двух альфа– частиц является «неестественным». Сам датчанин был склонен считать, что полученные в ходе реакции вещества представляли собой трансурановые элементы. Л. Мейтнер написала Гану из Стокгольма возмущенное письмо, в котором отмечала, что немецкие ученые «легкомысленно игнорируют железные законы физики, не допускающие подобного фривольного подхода к науке».

Уязвленные насмешками коллег Ган и Штрасман решили вновь исследовать полученное вещество с периодом полураспада 3,5 часа. Штрасман предложил изящный эксперимент, в котором для выделения «первичного» радиоактивного вещества из раствора, полученного в результате бомбардировки атомов урана, использовался хлорид бария. Хлорид бария выпадает в осадок в виде кристаллов, которые не могут содержать примесей многочисленных трансурановых элементов, получаемых в результате реакции. Примененное немецкими учеными решение было простым и недорогим: трубка с веществом, в состав которого входил уран, подвергалась воздействию нейтронов, источником которых была смесь одного грамма радия с бериллием. Замедление нейтронов осуществлялось с помощью парафиновой массы. Полученный в ходе реакции раствор, в котором наряду с прочими элементами наверняка содержалось таинственное радиоактивное вещество с полураспадом 3,5 часа, смешивался с хлоридом бария. При этом в состав вновь образовавшихся кристаллов наверняка входило и незначительное количество того, что, как считали Ган и Штрасман, представляло собой изотопы радия. Наличие этих изотопов впоследствии фиксировалось с помощью счетчика Гейгера – Мюллера. Эксперимент протекал трудно: незначительное количество нового радиоактивного вещества для удобства последующего исследования было необходимо отделить от массы нерадиоактивного хлорида бария. Для выделения «радия» немецкие ученые должны были прибегнуть к хорошо им знакомому процессу фракционной кристаллизации. Этим же способом ранее воспользовалась Мария Кюри для выделения радия. Гану и Штрасману, неоднократно прежде проделывавшим тот же эксперимент, хорошо была известна эта работа.

Теперь же, в очередной раз воспользовавшись этим методом, они с удивлением обнаружили, что им вовсе не удалось получить изотопы того, что они считали «радием».

Может быть, ими был каким-то образом нарушен ход химической реакции? На третьей неделе декабря Ган решил провести контрольный эксперимент. Он повторил процесс кристаллизации; при этом он заменил предполагаемый изотоп «радия» на всем известный в то время изотоп радия торий-Х. Затем он разбавил раствор, понизив радиоактивность до уровня, который показывал обнаруженный ими изотоп «радия». Контрольный эксперимент прошел так, как и было запланировано: небольшое количество атомов настоящего изотопа радия удалось выделить из хлорида бария. Все совпало с теоретическими выкладками, а это значило, что ход реакции не нарушался.

В субботу 17 декабря Ган и Штрасман все еще не могли поверить в то, что эксперимент проходил таким неожиданным путем. Однако постепенно они начинали понимать: в тот день, когда они последовательно повторили два эксперимента с использованием «своего» искусственно полученного «радия» и естественного изотопа радия мезотория-I в одном и том же растворе, последний сыграл роль «индикатора». Радиоактивные вещества поэтапно выделялись из раствора с помощью хлорида бария. При этом в процессе кристаллизации они собирались вместе. Был проделан чрезвычайно сложный эксперимент, на каждом этапе которого при кристаллизации хлорид бария проверялся на радиоактивность. Счетчик Гейгера – Мюллера показал, что на каждом этапе эксперимента истинный изотоп радия мезоторий последовательно собирался в кристаллах хлорида бария. В то же время такого не происходило с полученным ими искусственно веществом, которое они считали также изотопом радия; последний на каждом этапе эксперимента равномерно распределялся между кристаллами хлорида бария и вел себя примерно так же, как и сам барий. Такое сходство было странным, но показательным. Той ночью Ган записал в своем дневнике:

«Удивительная фракционность радия/бария/ мезотория».

Сам Ган больше не испытывал сомнений: то, что, по их мнению, было радиоактивным изотопом «радия», не могло быть химическим путем выделено из бария, поскольку на самом деле представляло собой его, бария, радиоактивный изотоп.

В результате бомбардировки медленными нейтронами самого тяжелого известного в природе элемента урана был получен барий, химический элемент, имеющий чуть больше половины атомного веса урана. Атом урана был разорван на части. Работавшим на дорогом оборудовании зарубежным ученым не удалось то, что получилось у немецких химиков, сделавших с помощью примитивных приборов открытие, которое в конечном счете привело мир физики в кромешный ад.

Отто Ган недолго держал свое открытие в секрете. Выходные дни он посвятил делам находившейся за пределами Германии Л. Мейтнер. В понедельник утром встретился с директором Института имени кайзера Вильгельма Карлом Бошем и обратился к тому с просьбой предоставить квартиру Мейтнер ее коллеге профессору Маттауху. Это был крайне неприятный период времени для всех ученых. Власти Берлина организовали выставку «Странствующий еврей», и, как с раздражением отметил Ган, кто-то, обладавший плохим чувством юмора, включил в эту выставку и его. Для него самого и для его руководителей это было большим конфузом, но таковы были веяния того времени.

Когда в понедельник утром Ган, наконец, вернулся в свою лабораторию в Берлин-Далеме, вместе со Штрасманом они поставили новый эксперимент. На этот раз целью было определить вторую группу радиоактивных изотопов, образующихся при делении урана. Теперь для определения нового вещества ученые использовали лантан, точно так же, как в первой серии экспериментов они применяли барий.

Пока Штрасман исследовал изотопы с помощью счетчика Гейгера – Мюллера, профессор Ган сел писать длинное письмо (которое было датировано: «понедельник, 19-е число, вечер, лаборатория») Лизе Мейтнер, женщине, с которой он проработал более тридцати лет и которая была вынуждена оставить его пять месяцев назад, так и не увидев результатов этой необычайно интересной работы.

Описав попытки помочь ей, предпринятые в выходные дни, Ган пишет далее:

«Все это время Штрасман и я продолжаем с помощью фрейлейн К. Либер и фрейлейн И. Бонне неустанно работать в меру своих сил с производными урана. Сейчас одиннадцать часов вечера. Через сорок пять минут вернется Штрасман, и можно будет собираться домой. Мы ни с кем еще не делились нашим открытием, но Вам хочется признаться: что-то очень странное есть в этих «изотопах радия». Периоды полураспада этих трех изотопов определены с абсолютной точностью. Сами изотопы можно отделить от всех элементов, за исключением бария, то есть все реакции протекают правильно, за исключением одной, если только здесь речь не идет о каком-то престранном совпадении. Фракционной кристаллизации не получается, и наш «изотоп радия» ведет себя совершенно как барий».

Он вновь повторил эксперимент, проведенный ранее вместе со Штрасманом, включая его финальную часть, ту, где они пользовались веществом– индикатором. Он вновь пришел к выводу о невозможности получения кристаллов мнимых изотопов «радия» ни на одной из стадий реакции, притом что настоящий радий, как ему и положено, проявлял все признаки «индикатора». Это был очень мучительный в своей неизвестности момент. «Может быть, все-таки здесь речь идет о каком-то совпадении, – повторял профессор Ган, – но мы вновь и вновь возвращаемся к ужасному выводу: наш изотоп «радия» ведет себя не как радий, а как барий». Ган и Штрасман договорились, что пока поделятся своими сомнениями только с Мейтнер: может быть, как физик, она сможет дать какое– то научное объяснение происходящему. «Мы все здесь понимаем, что он (уран) не может быть расщеплен до бария. И все же теперь мы хотим проверить, ведут ли себя изотопы «актиния», полученные из нашего «радия», как настоящий актиний или они больше похожи на лантан. Очень сложные эксперименты! Но мы должны узнать правду».

В заключение Ган просит Мейтнер попробовать найти возможное объяснение своему открытию с точки зрения законов физики. Предполагалось, что в дальнейшем результаты экспериментов будут опубликованы и под ними будут стоять подписи всех трех ученых. Это характеризовало Гана как благородного человека и щепетильного ученого. Свое письмо он закончил словами: «Теперь мне нужно вернуться к счетчикам». Затем он покинул лабораторию и бросил конверт в почтовый ящик.

Приближались рождественские каникулы; во вторник в институте праздновали очередное Рождество, и Ган с грустью вспомнил, как много праздников он прежде встречал здесь, в Берлине, вместе с Л. Мейтнер. В его голове бродили и другие мысли: ему и Штрасману удалось получить несколько «очень точных графиков», и они были полны решимости изложить письменно результаты своих экспериментов, прежде чем институт закроют на рождественские праздники.

В течение двух последующих дней была закончена вторая серия экспериментов. Предполагаемые изотопы «актиния» оказались изотопами лантана, вещества, так же как и барий, стоящего ниже на полтаблицы периодических элементов.

Ган и Штрасман увлеченно работали весь день 22 декабря над отчетом, в котором описывали изотопы искусственного происхождения, полученные в ходе первой серии опытов. В отчете, в частности, говорилось: «Как химики, мы вынуждены признать, что нами были получены изотопы не радия, а бария. Нет никаких сомнений в том, что здесь не может быть и речи о каких-то иных элементах». И несмотря на то что такой вывод противоречил всем тогдашним канонам ядерной физики и двое ученых не осмеливались даже произносить его вслух, они тем не менее решились на публикацию результатов своих исследований. После телефонного разговора со своим другом профессором Ганом в Институт имени кайзера Вильгельма поспешил редактор немецкого научного журнала «Naturwissenschaften» доктор Пауль Росбауд. Двое ученых только что закончили работу над статьей, в которой описывался процесс расщепления ядер урана.

Росбауд сразу же оценил важность нового открытия: несмотря на то что очередной номер «Naturwissenschaften» к тому времени был уже полностью готов к выходу, редактор распорядился поместить в номер новый материал немедленно, 22 декабря 1938 года. Было ясно: этой зимой произошел переворот в мировой науке.

Доктор Мейтнер получила взволнованное письмо Отто Гана в Швеции. Она принимала на рождественские каникулы своего племянника, физика доктора Отто Фриша, сотрудника знаменитой Копенгагенской лаборатории Нильса Бора. Длинное письмо немецкого профессора вызвало в ней одновременно удивление и сомнение: могли ли два химика такого масштаба, как Ган и Штрасман, ошибиться? Это было маловероятно. Когда она попыталась рассказать о предположении Гана своему племяннику, ей с трудом удалось отвлечь его от собственных планов работы в области магнетизма. Прошло немало времени, прежде чем Мейтнер смогла заставить его поверить в то, что она ему рассказала.

Ответ фрау Мейтнер в Берлин Гану был одновременно встревоженным и торжествующим:

«Ваши опыты с радием просто ошеломляют: реакция с использованием медленных нейтронов, в результате которой образуется барий (?!), сейчас мне трудно представить себе такой резкий прорыв (в области уранового ядра), но нам уже столько раз приходилось сталкиваться с сюрпризами в ядерной физике, что никто не сможет проигнорировать его, заявив: это просто невозможно».

Вскоре Мейтнер и Фришу удалось объяснить выводы Отто Гана с помощью выдвинутой за два года до этого теории Бора, в которой атомное ядро уподоблялось капле жидкости. Согласно постулату Бора, сила «поверхностного натяжения» ядерной капли является стабилизирующей для атомного ядра, предохраняя его от незначительных деформаций. Однако нетрудно предположить, что ядро урана, обладающее недостаточной стабильностью уже в силу его значительного электрического заряда, при захвате лишнего нейтрона, даже медленного, растягивается и, наконец, делится на две меньшие частицы (то есть на два ядра меньших размеров), приблизительно одинаковые по массе и размеру. Каждое из этих ядер обладает положительным зарядом, а это значит, что они с довольно значительной силой отталкиваются друг от друга. Удалось рассчитать, что при таком делении выделяется значительное количество энергии – около 200 миллионов электрон-вольт, – достаточное для того, чтобы заставить песчинку совершить видимый глазу прыжок, конечно, при том условии, что ее удастся использовать для этого.

Когда 6 января 1939 года в Берлине вышла статья Гана и Штрасмана, наверное, многие ученые были очень расстроены, внезапно осознав, насколько близки они сами были к тому, чтобы сделать это открытие. Ближе всех к новому открытию стояла группа Ирен Кюри в Париже. Ведь это именно они описали «вещество с периодом полураспада 3,5 часа, обладавшее свойствами лантана», которое, как оказалось, и было лантаном. Другой ученый, доктор фон Дросте, проводил в Берлине похожий эксперимент. Согласно существовавшей в то время теории он пытался обнаружить альфа-частицы, якобы выделяемые атомами урана и тория при бомбардировке нейтронами. То, что, пытаясь удержать воображаемые альфа-частицы, которые должны были обладать слабой энергией, Дросте покрыл образцы урана и тория тонким слоем металла, помешало ему обнаружить яркие вспышки ионизации продуктов деления атомных ядер.

Спустя годы Фриц Штрасман познакомился с американским ученым, который рассказал ему трагикомическую историю о том, что мог бы стать автором открытия профессора Гана на целый год раньше. Он подверг раствор урана бомбардировке «сильными» нейтронами, источники которых были в то время доступны ученым в США. Затем он отделил «трансураны» от раствора, а то, что осталось, понес в стеклянной колбе в соседнюю комнату, где намеревался исследовать содержимое с помощью гамма-лучей. Будь такое исследование проведено, оно, несомненно, показало бы наличие в растворе бария и других элементов середины периодической таблицы. Но тут вмешался случай: пол в лаборатории был тщательно отполирован; физик поскользнулся, выронил и разбил колбу с ее радиоактивным содержимым. По существующим правилам доступ в помещение был закрыт на несколько недель. За это время ученый перешел к другим исследованиям.

В то же время, что бы там ни было, многие до сих пор считают, что только такой группе ученых, как коллектив профессора Гана, было по силам подобное открытие. Успех эксперимента во многом зависел от того, насколько точно удастся оценить состав и количество исследуемого вещества: ведь в кристаллах бария присутствовало всего несколько сот атомов радиоактивного изотопа, различимых только с помощью счетчика Гейгера – Мюллера. Здесь и был нужен такой человек, как Отто Ган, ученый более чем с тридцатилетним стажем работы в радиохимии, с его опытом, точностью оценок и авторитетом.

Насколько по-другому мог пойти ход истории, если бы война разразилась летом 1938 года и работа Гана не была опубликована? Смогли бы США достичь к 1945 году тех же результатов в области создания ядерного оружия, если бы им не удалось воспользоваться открытием немецкого ученого? Или Америке не удалось бы создать этого ужасного по своей разрушительной мощи оружия, и все секреты остались бы в руках немцев? Ган и Штрасман сами опровергают эти предположения: само время диктовало необходимость этого открытия, считают они. Просто судьба распорядилась так, чтобы это произошло в Берлине.

Убежденные в правоте Гана и Штрасмана, Фриш и Мейтнер не стали хранить молчание, и, как только закончились рождественские каникулы и Л. Мейтнер вернулась в Стокгольм, Отто Фриш отправился в Копенгаген, чтобы подробно рассказать Нильсу Бору о еще неопубликованном открытии Гана в Берлине. Он добавил и выводы, сделанные им и Мейтнер, относительно величины выделяемой при делении атомного ядра энергии. Вскоре после этого Бор отправился на несколько месяцев в США. Вместе с ним открытие пересекло Атлантический океан.

Отто Фриш и Лиза Мейтнер по телефону делились своими мыслями по поводу опытов Гана. Вскоре эти комментарии были оформлены в виде статьи, в которой впервые давалось определение реакции деления атомного ядра. В середине января статья была отправлена в редакцию журнала «Nature», однако ни в январе, ни в феврале она так и не была опубликована.

В то же самое время заменивший в группе Гана Мейтнер известный австрийский физик Иозеф Маттаух возвращался в Германию после прочитанного в Скандинавских странах курса лекций. Во время поездки в Копенгаген к нему присоединился Фриш. Всю дорогу ученые оживленно обсуждали способ определения количества выделяемой в результате реакции энергии, открытый Фришем и его родственницей Мейтнер. Фриш заявил, что недавно успешно доказал физическим путем то, чего группа Гана добилась в химической лаборатории, а именно: ему удалось ясно зафиксировать всплески ионизации на каждом этапе процесса деления атомного ядра. В Копенгагене Фриш сразу же повез Маттауха к себе в лабораторию, где продемонстрировал верность своего заявления. Он сказал, что отправил результаты своих экспериментов телеграфом Нильсу Бору в Америку.

23 января того же года, еще не зная об открытии Фриша, берлинские физики доктор Зигфрид Флюгге и доктор фон Дросте напечатали в «Zeitschrift fur Physikalische Chemie» свой отчет, из которого было видно, что они самостоятельно пришли к тем же выводам, что и Фриш с Мейтнер. К несчастью для тех и других, Нильс Бор выступил с докладом об открытии Отто Гана и сделанных на его основе расчетах физиков 26 января, на конференции по теоретической физике в Вашингтоне.

Как вспоминал один из участников конференции, «для всех присутствовавших эти новости явились полной неожиданностью». Бор заявил, что, по словам Фриша и Мейтнер, продукты деления можно выделить с помощью самой простой аппаратуры. Еще до того, как Бор, к словам которого аудитория всегда прислушивалась с особым вниманием, закончил свое выступление, некоторые из физиков-экспериментаторов вскочили со своих мест и, как были, в вечерних костюмах, поспешили в свои лаборатории, чтобы подтвердить или опровергнуть великое открытие.

В течение последующих двух дней многие американские газеты были заняты публикацией результатов их экспериментов, и, когда, наконец, месяц спустя в научной прессе появились подробные сообщения об открытиях Мейтнер и Фриша, а также их берлинских коллег, лавры первооткрывателей венчали совсем другие головы. Единственным упоминанием о памятных событиях тех дней в серьезной английской прессе была небольшая статья в лондонской газете «Таймс», где сообщалось, что в Колумбийском университете США была открыта реакция деления атома урана. Физику Энрико Ферми с помощью 60-тонного циклотрона, имевшегося в распоряжении университета, удалось «добиться этого удивительного превращения с выделением огромной энергии; такого количества энергии не выделялось ни при одной из известных современной науке реакций». Ферми вычислил, что в результате реакции было выделено в 6 миллиардов раз больше энергии, чем требовалось для ее инициации.

Через два дня после выступления Бора на конференции в Вашингтоне Отто Ган и Фриц Штрасман направили в тот же берлинский научный журнал еще одну статью. На этот раз она посвящалась продуктам деления атома урана. В статье «Доказательства образования активных изотопов бария в результате бомбардировки атомов урана и тория нейтронами» говорилось, что ученые не испытывают больше сомнений в том, каким образом можно определить вторичные продукты деления уранового ядра. Ган справедливо полагал, что при определении этих продуктов следовало исходить не из атомной массы, а из порядкового номера, который уран и продукты его деления занимали в периодической таблице: ядро имеющего номер 92 урана делилось на ядра бария (56) и криптона (36):

«Таким образом, можно сразу определить и число выделенных нейтронов».

Это было воистину золотым ключом в науке. Ган и Штрасман предположили, что в ходе инициированной с помощью нейтронов реакции выделяются дополнительные нейтроны. При этом освобождается такое огромное количество энергии, что становится очевидным, что человечество стоит на пороге нового мира. Было понятно, что освобожденные при первичной реакции деления ядра атома урана нейтроны можно было использовать для инициирования деления последующих ядер. Поскольку при новой реакции выделялись новые нейтроны, они могли бы привести к делению очередных ядер урана. При этом выделялась бы энергия, мощь которой было трудно даже представить.

Бедный профессор Ган! Теперь в 1945 году по истечении времени результаты практического воплощения его собственного открытия повергли его в ужас. Прошло всего шесть с половиной лет с тех памятных дней, и вот теперь он видел, как союзники применили его идеи в Хиросиме. Он признался своим коллегам, что долгие дни не мог спать по ночам, мучаясь угрызениями совести, и даже подумывал о самоубийстве.

Глава 2
Письмо в военное ведомство

Зять Кюри, профессор Фредерик Жолио-Кюри тщательно воспроизвел в своей лаборатории в Париже опыты Гана. В начале марта 1939 года он и его друг Ханс Халбан, а также их французский коллега Лев Коварски физическим путем доказали выделение нейтронов при реакции деления атома урана. В статье под названием «Освобождение нейтронов при взрывной реакции деления урана» они предположили, что для получения цепной реакции необходимо, чтобы при делении очередного атома урана выделялся хотя бы один нейтрон. Это предположение они пытались доказать при проведении опытов с растворами урана различной концентрации.

7 апреля группа Жолио определила с большой долей вероятности, что при делении уранового ядра выделяется от трех до пяти нейтронов[4].

Это позволяло предположить выделение энергии в ходе цепной реакции – целого каскада делений огромного количества урановых ядер. Деление каждого ядра сопровождается высвобождением энергии, что способствует лавинообразному делению на вторичные продукты распада всей массы использованного в этой реакции урана. 22 апреля статья парижских ученых была опубликована в журнале «Nature». Как позже вспоминал один из них, «ученые-физики во всем мире внезапно насторожились».

Через несколько дней в Геттингене проявились первые признаки того, что впоследствии стали называть «немецким атомным проектом». На ученом совете профессор Вильгельм Ханле сделал короткое сообщение о получении энергии в ядерном реакторе. После совета руководитель Ханле профессор Георг Иоос, признанный авторитет в области как теоретической, так и экспериментальной физики, заявил, что ученые не вправе замалчивать открытие такого масштаба. Иоос обладал традиционно прусским понятием о гражданском долге. Он немедленно написал письмо в министерство образования рейха, которому подчинялись все университеты.

В министерстве отреагировали неожиданно скоро. Профессору Абрахаму Эсау немедленно поручили организовать конференцию. Будучи авторитетным ученым, Эсау одновременно был горячим сторонником набиравшего силу националистического режима в Германии. В благодарность за активную поддержку правящей партии он был назначен руководителем имперского Бюро по стандартам.

Эсау понравилась идея подчинить себе физиков-ядерщиков. Он подготовил короткий список ученых, которых намеревался пригласить на конференцию. Первым конечно же стояло имя Отто Гана. Однако Ган с удовольствием отказался от участия в конференции: он уже был приглашен прочитать курс лекций в Швеции. Вместо него на конференцию поехал недавно прибывший из Вены в Далем на место Лизы Мейтнер профессор Йозеф Маттаух.

Конференция прошла в обстановке строгой секретности 29 апреля 1939 года. На первом совещании присутствовали профессор Эсау (председатель); профессора Йоос, Ханле, Гейгер, Маттаух, Боте и Гофман; представитель министерства доктор Дамес.

Руководитель отдела исследований министерства доктор Дамес объявил о своей озабоченности тем, что жизненно важное открытие профессора Гана оказалось опубликованным за рубежом. Маттаух заступился за своего нового шефа с горячностью, заставившей замолчать всю аудиторию. Упреки больше не повторились. После того как профессора Йоос и Ханле в нескольких словах отметили тот уровень, которого достигли исследования в области ядерной физики в Германии и за рубежом, был рассмотрен вопрос о строительстве экспериментального реактора, или «уранового котла».

Профессор Эсау рекомендовал засекретить все запасы урана в Германии. Кроме того, он предложил создать под своим руководством объединенную группу ученых, которая станет заниматься исследованиями в области ядерной физики. Большинство из присутствовавших ничего больше не слышали о немецкой урановой программе до самого начала войны.

И все же Эсау не сидел сложа руки. Была достигнута общая договоренность о том, что в первых экспериментах будет применяться оксид урана.

Позже оксиду урана и₃О₈ было дано кодовое наименование «препарат 38»; металлический уран сначала назвали «металл-38», а затем – «особый металл». Диоксид урана не получил специального наименования, поскольку этому веществу не уделяли особого внимания.

На экспорт урана из Германии был наложен запрет. Кроме того, были начаты переговоры с имперским министерством экономики о поставках радия с шахт недавно захваченного Иоахимшталя (Иахимов, Чехословакия). Более сложной оказалась задача по обеспечению в рамках программы достаточного количества урана, однако благодаря усилиям министерства и она была успешно решена. В Геттинген на специальный анализ был доставлен образец. Почти одновременно с этим военное ведомство запросило направить туда опытного специалиста в данной области. Ничего не подозревавший Эсау проводил лабораторные исследования.

На самом деле оказалось, что очень скоро военное руководство объявило о своей собственной ядерной программе. Одновременно с тем, как профессор Георг Иоос написал свое письмо в министерство образования, была предпринята еще одна подобная инициатива. 24 апреля, через два дня после публикации в журнале «Nature» статьи французских ученых, молодой профессор из Гамбурга Пауль Гартек и его ассистент доктор Вильгельм Грот написали совместное письмо в военное ведомство, что привело к далеко идущим последствиям. В письме, в частности, говорилось:

«Мы пользуемся возможностью обратить ваше внимание на последние разработки в области ядерной физики. По нашему мнению, они позволят создать взрывчатое вещество, мощность которого во много раз выше обычной взрывчатки».

Кратко описав работы Гана и Штрасмана, а также отметив важность открытия Жолио-Кюри, немецкие ученые отметили, что в то время, когда Америка и Англия уделяют большое внимание исследованиям в области ядерной физики, в Германии эта тема полностью игнорируется. Им казалось неоспоримым, что «та страна, которая сможет полностью воспользоваться плодами открытия, получит всеобъемлющее преимущество над другими». Все последующее повествование тесно связано с именем профессора Гартека. Он был той движущей силой, которая сыграла ключевую роль в работах Германии над атомным проектом в годы войны.

Так же быстро на статью французских ученых отреагировали и в Лондоне. В газетах публиковались зловещие прогнозы, связанные с возможностями применения новой супербомбы, основанной на применении принципа деления ядра урана. Затем в дискуссию активно включились и официальные лица. Через четыре дня после публикации статьи в журнале «Nature» в министерства финансов и иностранных дел обратился председатель комиссии по научным исследованиям и противовоздушной обороне Генри Тизард. Он рекомендовал правительству Великобритании предпринять шаги с целью лишить Германию источников урана. Основным поставщиком урана в то время была Бельгия, обладавшая предприятиями по получению радия из урановой руды, поступавшей из Бельгийского Конго. По мнению Тизарда, запасы урана следовало либо выкупить немедленно, либо заявить о намерении их приобретения Великобританией, не допустив тем самым их закупки немцами.

Через несколько дней, 10 мая, состоялась встреча Тизарда с президентом бельгийской компании «Union Miniere» М. Эдгаром Сенжье, которая широко обсуждалась в официальных и неофициальных кругах. После встречи Тизард уже не настаивал на немедленном приобретении всех бельгийских запасов урана (которые, как теперь известно, составляли несколько тысяч тонн). Бельгийская сторона, в свою очередь, не была склонна признать за Великобританией право на приобретение всех ее запасов. В то же время англичанин предупредил Сенжье, что в руках его компании находится нечто, которое, попади оно в руки врага, приведет к катастрофическим последствиям для обеих стран.

Единственным положительным результатом встречи было то, что в ее ходе удалось выяснить, что в последнее время никто не проявлял повышенного интереса к закупкам у компании значительного количества урана. Британское адмиралтейство поспешило сделать из этого вывод, что другие страны либо не имеют достаточных средств для того, чтобы «включиться в эту гонку», либо решили, что создание сверхмощного взрывчатого вещества было «делом настолько далекого будущего, что заниматься решением этой проблемы пока не имело смысла».

В то же время профессор Томсон, о котором уже упоминалось, полагал весьма вероятным, что если немцы действительно работают над созданием урановой бомбы, то они, в свою очередь, должны опасаться появления такого оружия у англичан. Он предложил переправить по секретным каналам в Германию дезинформацию о том, что англичане провели испытания урановой бомбы огромной разрушительной силы. Результаты якобы были настолько ошеломляющими, что власти Великобритании решили отказаться от последних испытаний с тем, чтобы не подвергать проект риску раскрытия противником. Там же должно было упоминаться о том, что полученная энергия была эквивалентна пяти мегатоннам тринитротолуола, поэтому следовало подумать о том, как обеспечить британским самолетам необходимое время отлета на безопасное расстояние.

Черчилль, напротив, считал все разговоры немцев о супербомбе полнейшим блефом. Хотя в последнее время и появились определенные предпосылки для появления нового взрывчатого вещества «ужасающей мощи», полагал он, пройдет немало лет, прежде чем в этой области будут достигнуты серьезные результаты, следовательно, пока не было причин для опасений. Ссылаясь на своего советника по научным вопросам профессора Линдемана, впоследствии лорда Черуэлла, Черчилль назвал несколько причин, почему следовало считать безосновательными слухи о появлении в руках наци нового сверхмощного оружия. Во– первых, для изготовления нового взрывчатого вещества могла быть использована только незначительная часть природного урана. Получение этого компонента займет много лет. Во-вторых, цепная реакция возможна только при концентрации значительной массы урана; в противном случае освобождение энергии деления приведет лишь к незначительному взрыву и не даст сколь-либо серьезного эффекта. Таким образом, пока использование урана не могло быть более опасным, чем применение уже известных взрывчатых веществ. В-третьих, для получения нужных результатов было необходимо проведение широкомасштабных работ, которые вряд ли удалось бы скрыть. И наконец, в-четвертых, в распоряжении Берлина имелись лишь сравнительно небольшие месторождения урана в Чехословакии. Суммируя свои рассуждения, Черчилль полагал, что угрозу применения немцами урановой бомбы можно было игнорировать.

Когда после апрельской конференции под председательством профессора Эсау профессор Йозеф Маттаух вернулся в институт в Далеме, его буквально засыпали вопросами физики-теоретики доктор фон Вайцзеккер и доктор Флюгге. Барон Карл Фридрих фон Вайцзеккер, молодой человек двадцати семи лет, философ и физик, автор теории о трансформации элементов в звездах, обладал, как впоследствии писали о нем офицеры американской спецслужбы, привычками аскета. Он не был национал-социалистом, однако то, что его отец занимал в министерстве Риббентропа пост государственного секретаря, делало его более подверженным влиянию политиков, чем кого бы то ни было другого из ученых.

Доктор Зигфрид Флюгге заявил Маттауху, что он уже написал научно-популярную статью о ядерной энергии, однако отказался от ее публикации, опасаясь того, что это может вызвать неудовольствие властей. Конференция Эсау показала, что власти были в курсе новых возможностей, однако, как полагали Флюгге и фон Вайцзеккер, теперь необходимо было ознакомить с открытием весь мир. В июне в журнале «Naturwissenschaften» они опубликовали статью со смелым названием «Возможно ли технически освобождение энергии, заключенной в атомном ядре, путем взрыва?». Флюгге высказал точку зрения, согласно которой не исключалось то, что в результате цепной реакции за очень короткий промежуток времени произойдет освобождение огромной энергии, заключенной в массе урана. Далее он выразил в цифровом и графическом виде то, что это могло означать:

«Один кубический метр порошка оксида урана весит 4,2 тонны и содержит 3^10²⁷ молекул и втрое большее количество атомов урана. Каждый атом выделяет 180^10⁶ электрон-вольт (примерно 0,0003 эрга) энергии. Другими словами, из 3^10¹² килограммометров освобождается 27^10¹⁵ килограммометров. Это означает, что одного кубического метра оксида урана достаточно для того, чтобы поднять один кубический километр воды (обладающий массой 10¹² килограммов) в воздух на 27 километров!»

Проблема заключается в том, что все это огромное количество энергии выделяется в течение сотых долей секунды. Существует ли способ контролировать этот процесс, для того чтобы использовать его в мирных целях? По мнению автора, в будущем можно будет стабилизировать ход реакции в «урановом котле» путем добавления солей кадмия в воду, применявшуюся для поглощения энергии нейтронов внутри реактора. Кадмий обладает значительными свойствами поглощения нейтронов и поэтому может применяться для остановки реакции в случае, если ее ход грозит выйти из– под контроля. Статья в «Naturwissenschaften», а также опубликованная в середине августа в газете «Deutsche Allgemeine Zeitung» другая статья способствовали росту интереса немецких властей к атомному проекту.

Профессор Маттаух случайно обмолвился о секретной конференции в министерстве образования в беседе с доктором Паулем Росбаудом. Наверное, Росбауд не умел хранить секреты, как рассчитывал Маттаух. Через неделю он рассказал о конференции профессору Кембриджского университета доктору Хаттону, который по возвращении в Англию передал этот разговор доктору Кокрофту.

Ни профессор Гартек, ни доктор Грот не получили ответа от военных на свое апрельское письмо, в котором обращалось внимание на перспективы ядерных исследований в интересах армии. Но это вовсе не означало, что власти оставили его без внимания. Письмо было передано в управление вооружений армии генералу Беккеру, который в свою очередь передал его профессору Эриху Шуману из отдела исследований. Шуман поручил заняться этой проблемой доктору Курту Дибнеру, военному специалисту по ядерной физике и взрывчатым веществам. Этому человеку суждено стать второй ключевой фигурой нашего повествования.

В то время Дибнеру было тридцать четыре года. Он прослушал курс ядерной физики в университете Халле на кафедре профессора Розе и в конце 1931 года защитил диплом на тему ионизации альфа-лучей. Какое-то время он проработал в лаборатории Бюро стандартов, где занимался созданием нового ускорителя сильно заряженных частиц, который должен был применяться в атомных исследованиях. Но в 1934 году Дибнера призвали в армию, где он попал в отдел исследований управления вооружений. Вместе с доктором Фридрихом Берке он работал над новыми видами взрывчатых веществ (такие же исследования в ВВС велись под руководством профессора Шардина в лаборатории в Готтове). Будучи по образованию специалистом в области ядерной физики, Дибнер сразу же «заболел» идеей новых исследований и неоднократно обращался к Шуману с просьбой открыть специальный отдел, занимающийся только ядерными проблемами.

Несмотря на наличие недоброжелателей, Дибнер последовательно занимал ряд важных должностей: он был членом комиссии по добыче тяжелой воды в Норвегии, временно исполнял обязанности директора Института физики имени кайзера Вильгельма в Берлин-Далеме, был заместителем руководителя немецкого атомного проекта. Доктор Курт Дибнер пользовался растущим авторитетом среди физиков-ядерщиков и ежегодно публиковал до двадцати научных статей.

Получив письмо профессоров Гартека и Грота, Дибнер решил немедленно посоветоваться со знаменитым физиком профессором Гейгером и узнать его мнение. Гейгер обещал ученым всемерную поддержку. А это было очень важно, по– скольку еще в 1911 году он опубликовал первую работу по строению атома; кроме того, он еще был и автором изобретения, известного как счетчик Гейгера – Мюллера.

Летом были опубликованы работы Флюгге. Профессор Штеттер из Вены запатентовал свое изобретение в области атомной физики. Это окончательно определило позицию армии, и ученые группы Дибнера получили первые денежные средства от военных. Тех денег хватило на начало исследований и на открытие лаборатории в Готтове, расположившейся на обширном ракетно-артиллерийском полигоне в Куммерсдорфе, в окрестностях Берлина. Кроме того, еще один независимый центр ядерных исследований под руководством Дибнера был открыт при управлении вооружений армии. Как позже вспоминал сам Дибнер, предпринимаемые параллельно шаги профессора Эсау способствовали тому, что военные активизировали собственные усилия в этой области. И все же в эти последние недели перед началом Второй мировой войны не все ученые и военные в Германии были убеждены в важности исследований в области ядерной физики. Дибнера не раз упрекали: «Из вашей ядерной физики никогда ничего не получится». Даже сам Шуман, главный научный консультант Кейтеля, раздраженно выговаривал Дибнеру: «Когда же вы, наконец, покончите со всей этой вашей атомной ерундой?» В то же время, будучи осторожным человеком, Шуман считал нецелесообразным отказаться от исследований Дибнера и закрыть центр, которым он руководил. Таким образом, к началу мировой войны Германия была и одним из всех воюющих государств, имевшим специальное военно-научное подразделение, занятое исключительно вопросами исследований в области ядерной физики.

Все это, казалось, благоприятствовало немцам.

Итак, к началу Второй мировой войны в Германии были созданы два соперничавших между собой научных центра, занимавшихся исследованиями в области ядерной физики: группа Дибнера и группа Эсау. Вскоре один из центров был ликвидирован из-за интриг руководства конкурирующей группы. На следующий день после того, как Англия и Франция объявили Германии войну, профессор Эсау добился встречи с одним из генералов вермахта и заручился поддержкой военных.

После этого Эсау в жесткой форме повел переговоры с министерством экономики рейха по поводу поставок урана и радия. До этого подобные материалы закупались лишь германскими ВВС для производства специальной светящейся краски. Беккер согласился с тем, что Эсау будет вручен документ, подтверждающий особую важность исследований, проводимых его группой, для немецкой армии. Он посоветовал Эсау обратиться за таким документом к Шуману.

Профессор Эсау и его помощник профессор Мюллер с трудом добились аудиенции у Шумана. В понедельник 4 сентября их принял непосредственный начальник Дибнера и один из руководителей управления исследований немецкой армии доктор Баше. Эсау намеревался оставить у него составленный им проект документа, дающий ему и его группе самые широкие полномочия, для его подписи Шуманом. Однако Баше отказался принять документ и заявил, что не согласен с подобным ведением дел. Эсау был вынужден уйти с пустыми руками. Не получив заветной подписи, Эсау поставил себя в сложное положение: во время переговоров в министерстве экономики он уверил чиновников министерства в том, что нужная бумага будет в его распоряжении не позднее четверга 7 сентября. Во вторник утром Мюллер позвонил в секретариат Шумана и вновь потребовал так необходимый Эсау документ. Вскоре в лаборатории Бюро стандартов появился доктор Баше. Эсау в это время отсутствовал. Баше заявил, что его прислал профессор Шуман, который просил передать Эсау, что считает нецелесообразным предоставление ему требуемого документа, поскольку его, Шумана, управление уже занимается исследованиями в области проблемы урана.

Эсау пробовал бороться, обратившись с протестом к своему руководителю в министерстве образования профессору Ментцелю. Однако вскоре Ментцель передал удивленному и огорченному коллеге распоряжение управления вооружений вермахта о том, что с настоящего времени Бюро стандартов должно было прекратить заниматься вопросами ядерной физики и впредь не предпринимать никаких экспериментов, связанных с проблемами урана. Эсау пришлось повиноваться.

Предпринимаемые Эсау энергичные шаги стимулировали военных к активизации собственных усилий в этом направлении. 8 сентября в распоряжение управления вооружений армии прибыл молодой физик из Лейпцигского института теоретической физики. Еще раньше, во время конференции в Бреслау, доктор Багге имел краткий разговор с профессором Розе, который дал ему понять, что вскоре Багге предстоит назначение в Берлин, где уже ясно определили перспективы работы в области ядерной физики. По возвращении в Лейпциг Багге забыл об этом разговоре. Можно только предположить, что он почувствовал, внезапно получив объемистый конверт с указанием прибыть в распоряжение военных в Берлин.

Доктор Багге уложил в небольшой чемодан свои самые ценные вещи: семейные фотографии, белье и книги, приготовившись вскоре отправиться на фронт. Каково же было его облегчение, когда в здании на Гарденбергштрассе в Берлине его принял сам Дибнер, который объяснил молодому коллеге цель прибытия в столицу. Дибнер и профессор Шуман признались, что Багге был вызван в Берлин с целью срочно подготовить в военном ведомстве закрытую конференцию, на которой должно будет приниматься решение о дальнейшей судьбе атомного проекта. Затем Дибнер и Багге сами составили список физиков и химиков, которых следовало пригласить для участия в этой конференции. В список вошли имена профессора Вальтера Боте, профессора Гейгера, профессора Штеттера, профессора Гофмана, профессора Маттауха, докторов Багге, Дибнера и Флюгге. Предполагалось, что профессор Ган также войдет в состав участников. До этого Багге имел возможность ознакомиться со статьей трех ученых в «Nature», однако он ничего не знал о работах Флюгге в «Naturwissenschaften». Он захватил с собой в Лейпциг последние номера этого журнала с тем, чтобы дома ознакомиться с ними более подробно.

О том, с какой спешкой происходила подготовка к конференции, говорят записи в дневнике Отто Гана, сделанные за несколько дней до ее начала:

«Четверг, 14 сентября: постоянные дискуссии об уране.

Пятница, 15 сентября: дискуссии с фон Вайцзеккером (при участии Шумана и Эсау)».

Первая секретная конференция состоялась 16 сентября: «Конференция Шумана с участием физиков-ядерщиков, но в отсутствие самого Шумана. Программа утверждена. Звонок Эсау с приглашением (фон Лауэ, Дебай, Гейзенберг)».

Тот факт, что профессор Шуман не присутствовал на конференции, показателен сам по себе: потомок великого композитора, он считал себя не менее великой творческой личностью в области написания военных маршей, разбогатев на этом. Однако, как любили позлословить его недоброжелатели, он плохо понимал разницу между физикой и музыкой. Тем не менее это не помешало Шуману занять пост руководителя комитета по физике при Берлинском университете. Конференция с участием всех ведущих ядерных физиков страны должна была стать заметной вехой в карьере новоявленного «ученого».

В течение нескольких следующих дней участникам были разосланы приглашения. Багге, получивший такое приглашение одним из первых 14 сентября, прекрасно представлял себе повестку дня. Другие не были так осведомлены и мучились сомнениями и страхами по поводу того, чем вызван срочный вызов в военное ведомство 16 сентября. В тот день в подъезд дома номер 12 на Гарденберг– штрассе потянулся ручеек мужчин разного возраста, представлявших цвет немецкой науки. Ученые нервно сжимали в руках похожие небольшие чемоданчики. Каждый ожидал худшего.

Совершенно случайно профессор Эсау узнал о том, что Шуман «по телефону и телеграфу созывает ученых для участия в какой-то чрезвычайно важной конференции». Когда он пожаловался своему шефу Ментцелю, что абсолютно ничего о ней не знает, тот небрежно заметил, что полностью в курсе дела и уже договорился с доктором Дибнером, что тот поделится с ним подробностями еще до ее начала. «Но напрасно я ждал, – продолжал Эсау, – к счастью, в день начала конференции я встретил ученых, с которыми 29 апреля 1939 года участвовал в совещании в министерстве образования. Многие из них потом работали вместе с нами над общим проектом». Эсау понял, что его попросту отодвигают в сторону.

Если его коллег-ученых и поразило то, что Эсау не был приглашен на конференцию, никто и не подумал открыто высказаться об этом. Открыв работу конференции, Баше заявил, что, по данным германской разведки, за рубежом начаты работы в области изучения урана. Поэтому ученые единодушно решили обратиться за поддержкой к военным и попросить их организовать подобный проект в Германии. Баше подчеркнул, что ученые не должны забывать о том, что для Германии одинаково важно подтвердить как отрицательный результат, то есть невозможность создания атомного оружия для немцев, а значит, и для врага, так и прийти к выводу, что проект действительно поможет получить либо новый источник энергии, либо супербомбу.

Вокруг того, как будет протекать реакция деления урана и возможна ли она вообще, разгорелась оживленная дискуссия. Всего за несколько дней до начала конференции Нильс Бор и Дж. А. Уиллер опубликовали в американском журнале «Physical Review», издании, которое немецкие физики читали на протяжении всей войны, статью, где с присущим этим ученым изяществом доказывали, что наиболее подходящим для реакции деления является «легкий» изотоп урана – уран-235. Однако, как известно, в природном уране на тысячу долей приходится всего семь долей урана-235. Как заметил профессор Ган, сам вопрос получения достаточного количества урана-235 мог сделать проект изначально невыполнимым. Это делало теорию Флюгге слишком расплывчатой. Доктор Багге предположил, что теперь наиболее логичным шагом было бы обратиться к его руководителю в Лейпциге профессору Гейзенбергу с просьбой разработать теорию цепной реакции деления урана.

Предложение не вызвало единодушной поддержки, поскольку между физиками-экспериментаторами и их коллегами-теоретиками всегда существовало соперничество, переходящее в открытую вражду и даже презрение. На конференции присутствовали в основном экспериментаторы, а Гейзенберг был старейшиной партии теоретиков. Боте и в особенности Гофман высказались против привлечения Гейзенберга к работе. Однако Багге все же удалось убедить в такой необходимости Дибнера после завершения работы конференции, и теоретик из Лейпцига был кооптирован в состав участников следующей конференции. Как заметил по этому поводу профессор Гейгер, было необходимо воспользоваться каждым даже самым незначительным шансом, способствовавшим овладению процессом получения энергии путем деления атомного ядра. Шуман рекомендовал генералу Беккеру создать при управлении вооружений «исследовательскую группу физиков-ядерщиков».

По предложению доктора Берке из соображений безопасности целью проекта официально было объявлено «создание новых источников энергии для R (ракетных) двигателей». Руководителем группы был назначен доктор Курт Дибнер.

Доктор Багге заметил в одной из отрывочных записей в своем дневнике, который он впервые в жизни начал вести незадолго до начала работ, очевидно понимая, что ему приходится участвовать в проекте огромной исторической важности:

«16 сентября 1939 г. Вызван в управление вооружений армии в Берлин. Беседа с доктором Дибнером. Участвовал в работе важной научной конференции. Вернулся в Лейпциг».

Тема «важной научной конференции» отныне составляла государственную тайну. С этого момента любые упоминания об урановом реакторе и атомной бомбе были запрещены. Вскоре имел место первый инцидент: один из сотрудников фирмы «Сименс», физик по образованию, направил в Германское агентство новостей свою статью, которая перед тем, как быть опубликованной, должна была пройти военную цензуру. В статье содержалось подробное описание того, к каким результатам должно было привести «великое открытие немецких ученых». Касаясь мощи, заключенной в ядре урана, автор статьи в качестве примера заметил, что «этой энергии достаточно для того, чтобы разрушить и поднять в воздух огромный город. Какая огромная разрушительная мощь оказалась бы в руках люфтваффе, если бы они могли применять против врага подобные бомбы!» Далее автор статьи писал, что уже проводятся соответствующие опыты с постепенно увеличивающейся массой урана. При этом, добавил автор, принимаются все меры предосторожности: например, при бомбардировке нейтронами тщательно контролируется температура. Автор, написавший статью и скрывший свое настоящее имя под псевдонимом, предвидел времена, когда атом будет вращать турбины и давать энергию электростанций. Когда военные проверили автора статьи, они установили, что это был помощник директора Института энергии атома фирмы «Siemens» в Берлине. Статья, разумеется, была запрещена к публикации, и до 1942 года, когда неугомонные физики получили, наконец, возможность публиковать некоторые наименее значительные результаты своей работы, из прессы полностью исчезли материалы на эту тематику.

Споры во время конференции в Берлине 16 сентября так и не дали однозначного ответа на вопрос, какой из изотопов урана подвержен реакции деления при захвате нейтрона, хотя все ученые склонялись к мысли, что речь может идти только об уране-235. Для окончательного выяснения этого вопроса следовало выделить различные изотопы и понаблюдать за тем, как они ведут себя под воздействием нейтронов. Эта задача была вначале поручена профессору Паулю Гартеку, которому при помощи методики Клузиуса и Диккеля уже удалось получить изотопы ксенона и ртути. Процесс, получивший название «тепловой диффузии», состоял в том, что газообразное соединение урана помещалось между двумя вертикальными поверхностями, имеющими различную температуру. Согласно существовавшей теории, самый легкий изотоп, в данном случае уран-235, должен собраться ближе к более горячей пластине и пройти обычный процесс конвекции. Сепараторное устройство состояло из двух концентрических трубок, нагретых до разной температуры: внутренняя нагревается больше, чем внешняя. На первый взгляд процесс был несложным.

Вскоре для Гартека и его коллег стало очевидным, что в качестве рабочего газа в реакции должно было применяться чрезвычайно агрессивное вещество гексафторид урана. Этот газ обладает очень высокими коррозийными свойствами, и с ним вступает в реакцию большинство материалов, из которых сделана аппаратура. Кроме того, при температуре выше 50 градусов это вещество затвердевало. То же самое происходило при контакте со множеством материалов, включая воду. Профессору Гартеку было необходимо иметь всего около одного литра этого «ужасного» газа, весившего 12 граммов.

Свойства гексафторида урана подробно описал профессор О. Руфф. 25 сентября 1939 года, когда Польша уже была захвачена немецкими войсками, Гартек написал дружеское послание Руффу, в котором как ученый ученого попросил его помочь получить требуемое количество этого газа. Через две недели германский химический концерн «И.Г. Фарбен» согласился произвести необходимое количество нужного Гартеку вещества. Была достигнута договоренность о передаче концерну для этих целей 100 граммов урана. В лаборатории Гартека в Гамбурге уже были подготовлены основные детали сепаратора Клузиуса – Диккеля.

В тот день, когда Гартек написал профессору Руффу, в Лейпциге профессор Гейзенберг вместе с доктором Багге работали над аппаратурой, позволявшей подсчитать количество нейтронов, освобожденных в результате реакции деления урана. Когда днем позже, 26 сентября, Гейзенберг отправился в Берлин для участия во второй конференции физиков-ядерщиков в управлении вооружений армии, он уже понимал, что существует два различных способа освобождения энергии уранового ядра. Первый предполагал поместить строго определенную массу урана в нечто, представляющее собой «урановую топку». При втором способе атомная энергия освобождалась путем взрыва. Первый способ был основан на получении смеси урана с некоторыми другими веществами, играющими роль замедлителей быстрых нейтронов, полученных в процессе реакции деления, без их поглощения. По своим свойствам нейтроны, обладавшие определенной энергией, особенно легко поглощались ураном-238. Поэтому для того, чтобы не потерять их на последующих стадиях цепной реакции, их энергию следовало «погасить», для чего и применялись вещества, получившие название «замедлители».

Второй, «взрывной» способ предполагал использование редкого изотопа уран-235, который, по мнению ученых, в процессе деления выделял так называемые «тепловые нейтроны».

В Гамбурге профессор Гартек обсудил со своим коллегой доктором Гансом Суэссом, внуком знаменитого австрийского геолога, создание уранового реактора. Суэсс предложил использовать в качестве замедлителя так называемую тяжелую воду. Гартек был поражен совпадением: пять лет назад он работал под руководством Резерфорда в Кэвендишской лаборатории, и первым заданием, полученным молодым Гартеком от великого англичанина, было производство небольшого количества тяжелой воды. Так случилось, что именно та тяжелая вода была использована М. Олифантом, Гартеком и Э. Резерфордом для обоснования термоядерной реакции, процесса, который лег в основу создания водородной бомбы.

Тогда Гартек сам разработал и построил ячейку для электролиза очень маленького размера, около 30 сантиметров высотой, через которую он в течение нескольких недель пропускал электрический ток. Затем из многих литров воды он получил то небольшое количество, которое, как оказалось, было почти чистой тяжелой водой. А сейчас Суэсс предлагает использовать тяжелую воду в ядерном реакторе? Гартек прекрасно понимал, что для реактора потребуется несколько тонн жидкости, а не те жалкие несколько кубических сантиметров, которые ему тогда удалось получить. Разве правительство рейха пойдет на то, чтобы финансировать проект, требующий таких огромных затрат? И все же перед тем, как отправиться в Берлин на конференцию, он подготовил специальный доклад под названием «Расположение урана и тяжелой воды на разных уровнях для предотвращения резонансного поглощения ураном-238». Самым важным в сделанных Гартеком выводах было то, что в «урановой топке» или «реакторе» урановое топливо и замедлитель, идеальными свойствами которого обладала тяжелая вода, не должны были смешиваться. Они должны были быть физически отделены друг от друга путем размещения их на разных уровнях реактора.

Таким образом, на второй конференции перед немецкими физиками были поставлены две главные задачи: во-первых, им предстояло разработать процесс получения в больших количествах урана-235. Во-вторых, следовало определить эффективное сечение[5] для всех веществ, которые могли быть использованы в качестве замедлителей для обеспечения выполнения реакции при воздействии на урановое топливо медленными нейтронами.

Перед профессором Гейзенбергом была поставлена задача провести теоретические исследования возможности цепной реакции урана в зависимости от характеристик рассеивания нейтронов при расщеплении ядер урана. Доктор Багге вернулся в Лейпциг, где проводил исследования эффективного сечения столкновения для ядер тяжелого водорода. Профессору Гартеку поручили продолжать попытки извлечения изотопа урана-235 с помощью метода тепловой диффузии Клузиуса – Диккеля. Кроме того, он должен был определить зависимость увеличения количества нейтронов от конструкции уранового реактора. Каждый ученый получил свою часть задания из общей программы исследований, разработанной за несколько дней до конференции Дибнером и Багге.

Начиная с 20 сентября 1939 года программа называлась «Предварительный рабочий план проведения первоначальных экспериментов в области использования реакции деления атомного ядра».

Каждого ученого заверили, что он получит необходимые ассигнования на проведение таких работ.

В то же время профессор Шуман заявил о намерении военных переподчинить себе Институт физики имени кайзера Вильгельма в Берлин-Далеме и сделать его рабочим центром для деятельности группы исследований в области ядерной физики. Все ученые, привлеченные к работам в рамках проекта, должны были перейти в этот институт и работать вместе.

Сам по себе план был необходимым и логичным. Однако он неожиданно столкнулся с сопротивлением самих ученых, многие из которых предпочитали остаться звездами первой величины в своих провинциальных институтах, нежели превратиться в «малые планеты в сверхгалактике Берлина». Один за другим они давали согласие на участие в работах над проектом, но наотрез отказывались переезжать в Берлин. Например, Гартек писал военному руководству: «Мне придется остаться в Гамбурге. Но я могу каждую неделю приезжать в Берлин на один-два дня». Гамбург находился в двух часах езды от Берлина, чего нельзя было сказать о таких более отдаленных исследовательских центрах, расположенных в Гейдельберге, Мюнхене или Вене. В группу ведущих физиков, которые все-таки собрались в Берлине, вошли такие ученые, как фон Вайцзеккер, Вирц, Бопп, Борман и Фишер.

Мотивы, по которым эти люди согласились работать над атомным проектом, совершенно не совпадали со стремлениями их зарубежных коллег. Наряду с такими факторами, как естественное любопытство и стремление быть поближе к месту, где делаются «мировые открытия», были и другие причины. Маттаух объясняет это так: «Мы были рады случаю спасти себя от призыва в армию, а также предоставленной нам возможности продолжать научные исследования в привычной нам области и привычными методами». С ним соглашается профессор фон Лауэ: отныне он считал эту работу своей самой важной задачей. Как и другие молодые физики, фон Вайцзеккер признает, что в 1939 году он принял это предложение военных, потому что участие в других научных проектах не смогло бы спасти его от военной службы.

Право на производство нескольких тонн очищенного оксида урана получила компания «Auer», одна из берлинских фирм с безупречной репутацией в области получения редкоземельных металлов. В частности, компания обладала большим опытом получения из моназита соединений тория, который затем использовался в производстве знаменитых калильных сеток для газовых фонарей. Необходимость изоляции радиоактивного мезотория при проведении промышленных работ делала необходимым иметь высокопрофессиональный радиологический отдел, который организационно входил в центральную лабораторию компании. Во главе лаборатории стоял тридцативосьмилетний химик, уроженец Санкт-Петербурга доктор Николай Риль. Ученик О. Гана и Л. Мейтнер, Риль и сотрудники его лаборатории осуществляли контроль всей выпускаемой фирмой «Auer» продукции.

После оккупации Чехословакии компания «Auer» являлась одним из первых немецких предприятий, начавших промышленную разработку урановых рудников в Иоахимштале. На этом предприятии были созданы небольшие запасы урана в виде неочищенного ураната натрия и оксида урана. Эти вещества были получены в качестве побочного продукта при выделении радия. Доктор Риль сознавал важность урановой программы и лично контролировал получение и хранение материалов. Он занимал пост директора лаборатории до самого конца войны.

Через несколько недель после получения заказа от военного ведомства Риль создал в Ораниенбурге небольшое предприятие по добыче урана с производительностью около одной тонны очищенного оксида урана в месяц. Несмотря на то что компании «Auer» удавалось производить очистку оксида урана от примесей редкоземельных металлов, в настоящее время ученые считают, что в конечном продукте недопустимо высоким оставалось содержание бора, обладающего способностью активно поглощать нейтроны. Тем не менее к началу 1940 года военные получили от предприятия первую тонну чистейшего оксида урана.

До этого времени считалось, что все запасы этого вещества находились в руках профессора Эсау. За два месяца до начала конференции в Берлине институты физики и химии в Далеме не могли приступить к экспериментам, так как не имели в своем распоряжении ураносодержащих веществ. Конечно, этими материалами располагал профессор Эсау, получивший их в министерстве экономики Германии еще до начала войны. Получив от военного ведомства распоряжение возвратить эти запасы, профессор, который уже начал считать их своей собственностью, пришел в негодование. Еще большее недовольство вызвало указание об отзыве в Берлин целого ряда ведущих ученых из Геттингена. И все же распоряжение об откомандировании в столицу таких физиков, как Иоос, Ганле и Маннкопф (профессора Ганле при этом буквально выдернули из кровати посреди ночи), Эсау был склонен рассматривать как всего лишь неблагоприятное стечение обстоятельств. Он немедленно отправил Ганле телеграмму, которая, впрочем, не дошла до адресата, так как была задержана военной цензурой. Исследовательская группа из Геттингена практически прекратила свое существование.

В середине ноября Эсау обратился с жалобой к своему руководителю в министерстве образования профессору Ментцелю. Однако тот отказал ему в поддержке, заявив, что в министерстве вооружений работают над урановой программой уже в течение нескольких лет и Эсау попросту украл идею у военных. Потрясенный Эсау обратился с письмом напрямую к генералу Беккеру. Он напомнил генералу, что «сама проблема возникла не ранее января этого года», поэтому заявление Ментцеля просто нелепо. Эсау настаивал на том, что не важно, какая именно организация встанет во главе программы: достаточно просто обеспечить четкое взаимодействие между ее участниками. К тому же только ему, Эсау, и никому другому, принадлежала инициатива о начале работы над урановой программой. «Коварный захват его детища военными», по словам оскорбленного профессора, создавал серьезную угрозу работе группы ученых-физиков имперского исследовательского комитета (директором которого являлся не кто иной, как Ментцель) и репутации самого Эсау как главы отдела физики. И все же на Беккера эти аргументы не подействовали. Запасы урана были изъяты у Эсау и переданы в распоряжение соответствующих научных институтов, которые наконец приступили к экспериментальным исследованиям.

В начале декабря, встретив в коридоре Лейпцигского института доктора Эриха Багге, профессор Гейзенберг, не в силах скрыть своего волнения, пригласил его к себе в кабинет. До этого момента Гейзенберг занимался проблемой стабилизации цепной реакции медленных нейтронов. Профессору удалось решить ее. Написав мелом на доске несколько уравнений, Гейзенберг объяснил Багге, что по мере увеличения температуры в ходе реакции уменьшается эффективное сечение урана, а это значит, что по достижении определенной температуры автоматически произойдет замедление хода реакции. Возможность управления реакцией зависит от характеристик реактора, то есть от его размеров и того, достигается ли в нем температура в несколько сот или несколько тысяч градусов. В качестве подтверждения своих слов Гейзенберг привел пример: если 1,2 тонны урана смешать с тонной тяжелой воды и поместить в сферическое тело радиусом 60 сантиметров, которое, в свою очередь, погрузить в воду, которая выполняет функции защитного слоя, стабилизация реакции произойдет при температуре 800 градусов по Цельсию.

6 декабря профессор Гейзенберг, отчитываясь перед военными, заявил, что, если принять предложение Гартека и отделить уран от замедлителя, удастся добиться значительного уменьшения размера реактора. Такой реактор будет выделять максимальное расчетное количество энергии до тех пор, пока небольшая часть урана не вступит в реакцию или не будет настолько зашлакована продуктами деления, что произойдет падение температуры[6].

Последняя часть отчета Гейзенберга свидетельствует о том, каких значительных успехов успели достичь немецкие ученые всего за два месяца работы в рамках атомной программы:

«Заключение: открытая Ганом и Штрасманом реакция деления урана дает возможность получения огромного количества энергии. Самым надежным методом получения такой энергии является использование в реакторе обогащенного урана-235. Чем больше будет степень обогащения этого изотопа, тем меньше будут размеры реактора. Обогащение урана-235 является единственным способом уменьшения размеров реактора примерно до объема одного кубического метра.

Только таким способом возможно производство взрывчатого вещества, мощность которого во много раз превосходит все известные в настоящее время аналоги.

В то же время для производства энергии может быть использован и обычный уран, без применения обогащенного урана-235. При этом к урану следует добавлять другие вещества, применение которых ведет к замедлению процесса выделения ураном нейтронов без их поглощения. Обычная вода для этого не подходит. Рекомендуется применение тяжелой воды и графита высшей очистки. Малейшее загрязнение воспрепятствует процессу выделения энергии».

Кроме того, профессор Гейзенберг предупреждал, что реактор сам по себе является источником вредного нейтронного и гамма-излучения.

По своим свойствам упомянутая уже несколько раз тяжелая вода идеально подходит для замедления быстрых нейтронов до такой энергии, которая не позволяет им быть захваченными ураном-238 и в то же время обеспечивает эффективную реакцию деления урана-235. Как видно из самого названия этого вещества, оно примерно на 11 процентов тяжелее обычной воды, поскольку атомы водорода в нем заменены атомами тяжелого водорода, или дейтерия, и его формулой является не Н₂О, а D^. Ядро дейтерия состоит из одного протона и одного нейтрона, в отличие водорода, ядро которого состоит всего из одного протона. Тяжелая вода замерзает при температуре 3,81 градуса; температура кипения этого вещества при нормальном давлении составляет 101,42 градуса, а не 100, как у обычной воды. По мере уменьшения давления разница еще более возрастает.

В то время коммерческим производством тяжелой воды занималась всего одна фирма в местечке Веморк, недалеко от города Рьюкан в Южной Норвегии. Тяжелая вода производилась в качестве побочного продукта при электролизе водорода. В 1932 году американский ученый Ури доказал, что выделяемый в процессе электролиза воды водород содержит в 5–6 раз меньше дейтерия, чем вода, которая остается в секциях батареи. И действительно, если на первом этапе процесса гидролиза 100 тысяч галлонов (примерно 450 тысяч литров) разлагаются на водород и кислород, в батарее остается около одного галлона, который примерно на 99 процентов состоит из тяжелой воды. Этот принцип был использован в работе предприятия в Веморке. В гранитном здании электростанции, построенной у водопада Рьюкан– Фосс, были установлены генераторы немецкого производства мощностью 120 тысяч киловатт. Большая часть этой энергии поступала в расположенное рядом здание, где происходил процесс электролиза воды.

Если бы была применена описанная выше упрощенная схема получения тяжелой воды, то значительная часть тяжелого водорода была бы просто потеряна на ее последующих этапах. Однако начиная с 1934 года удалось оптимизировать три последних этапа реакции электролиза, состоящей из девяти этапов: выделенный водород связывался с кислородом, образуя воду, которая вновь использовалась для получения тяжелой воды. Свободный водород, выделенный в ходе первых шести этапов, использовался для получения искусственного аммония, который, в свою очередь, применялся для получения удобрений. В результате девяти этапов реакции получалась вода с содержанием дейтерия около 13 процентов. Далее в результате разработанного норвежским профессором Лейфом Тронстадом и доктором Иомаром Бруном процесса концентрация тяжелой воды доводилась до 99,5 процента. После оккупации Норвегии посланный на предприятие немецкий ученый описал эту технологию как «шедевр мысли норвежских ученых и инженеров».

Предприятие в Веморке начало работать в конце 1934 года и до 1938 года произвело всего 40 килограммов тяжелой воды. До конца 1939 года ежемесячный выпуск составлял всего 10 килограммов. В то же время нигде больше немцы не располагали предприятиями по производству тяжелой воды. Их самое крупное предприятие по электролизу располагало генераторами мощностью всего 8 тысяч киловатт. Теперь приходилось лишь надеяться на то, что норвежцы согласятся сотрудничать с ними и окажут помощь в снабжении этим важным веществом.

В течение ноября и декабря 1939 года в лаборатории профессора Пауля Гартека в Гамбурге приступили к исследованиям в рамках двух новых направлений: профессором Кнауэром и доктором Суэссом была установлена аппаратура наблюдения за концентрацией нейтронов в циркулирующем растворе гексагидрата уранилдинитрата. Путем экспериментов предполагалось определить число нейтронов, выделяемых в процессе деления урана в различных заданных условиях. Одновременно в лаборатории Клузиуса – Диккеля начались опыты с использованием в качестве рабочего газа гексафторида урана. В первых экспериментах для выделения изотопов ксенона, тяжелого газа, изотопы которого были хорошо изучены в институте Гартека, использовалась сепараторная труба Клузиуса – Диккеля. Ученые хотели проверить, похожи ли свойства гексафторида урана на свойства ксенона.

Гексафторид урана Гартек получил с предприятия «И.Г. Фарбен» в Леверкузене. Сразу же начались поиски металла, способного противостоять высоким коррозийным свойствам этого вещества. В то же время гамбургская лаборатория специально для опытов с ураном-235 начала возведение сепараторной трубы большего размера, высотой около восьми метров, нагреваемой паром. В середине декабря профессор Шуман разрешил Гартеку еще до получения официального контракта тратить в рамках проекта до 6 тысяч рейхсмарок.

После Рождества 1939 года Гартек отправился в Мюнхен, где встретился с профессором Клузиусом. Клузиус без какой-либо поддержки со стороны государства работал над возможностью выделить из ураносодержащего сложного раствора уран-235. Этот процесс был основан на законе распределения, открытом Вальтером Нернстом.

Этот закон может быть сформулирован следующим образом: «В течение двух этапов вещество делится таким образом, что соотношение его концентраций на каждом этапе является постоянной величиной, так как в ходе каждого этапа его молекулярный состав не изменяется». (Термин «этап» рассматривается как физическое понятие.)

Иначе говоря, используя две несмешивающиеся жидкости, Клузиус надеялся получить изотопы урана-238 и урана-235. Предполагалось, что более легкий изотоп будет растворен в одной из жидкостей, а более тяжелый – в другой. Оба ученых считали, что такой метод мог оказаться удачным, и его следовало опробовать.

Решение о передаче Института физики имени кайзера Вильгельма в Далеме военным столкнулось с определенными трудностями. Директором института был знаменитый голландский физик– экспериментатор Петер Дебай. Поскольку предполагалось, что отныне институт будет работать над секретным проектом, ему предложили принять немецкое гражданство или уволиться. Дебай наотрез отказался сменить гражданство. Между ним и властями был достигнут компромисс: ученый принял приглашение отправиться с курсом лекций в нейтральную Америку. Он покинул Германию в январе 1940 года и назад уже не вернулся.

Шуман рекомендовал заменить Дебая доктором Дибнером, однако против такого назначения единодушно выступили основатели института, в частности президент Альберт Фоглер. В отличие от Дебая Дибнер не обладал большим авторитетом ученого. В конце концов он был представлен сотрудникам как временно замещающий директора на время его зарубежной поездки. С самого дня отъезда директора института в Далеме наметилась трещина в отношениях между Дибнером и группой Гейзенберга, что значительно ослабило последующие работы немецких ученых в рамках атомного проекта.

Доктор Карл Вирц в разговоре с фон Вайцзеккером заметил, что «к руководству институтом неожиданно пришли нацисты». Сам же он и придумал ответ на вопрос, как выйти из такого положения: путем интриг ученые должны обеспечить присутствие в институте профессора Гейзенберга, который конечно же однажды займет место директора, обойдя выскочку Дибнера. Недолго думая фон Вайцзеккер отправился к Дибнеру и предложил тому пригласить Гейзенберга в институт в качестве советника. Ничего не подозревавший Дибнер согласился. Фон Вайцзеккер поспешил обрадовать коллегу-заговорщика: Дибнер ничего не заподозрил, Гейзенберг вскоре приедет. Профессор с семьей останется жить в Лейпциге, а в Берлин будет приезжать один раз в неделю.

В июле 1940 года на территории Института биологии и вирусологии имени кайзера Вильгельма, рядом с Институтом физики, началось строительство небольшого деревянного здания, выделенного под новую лабораторию. Именно здесь был построен первый немецкий урановый реактор.

Для того чтобы избежать визитов нежелательных гостей, лаборатория получила название «Вирус-Хаус».

Глава 3
Альтернатива: плутоний

Уже в первую военную зиму все понимали, что, если Германия хотела достичь своей цели и создать урановую бомбу, следовало начинать со строительства уранового реактора. Создание реактора преследовало двойную цель: во-первых, только таким образом можно было осуществить практическую проверку всех теоретических выводов, сделанных в рамках работы по программе. Во-вторых, правительство и военные власти получили бы материальное подтверждение реальности будущих успехов, поскольку каждый уже тогда понимал, что создание новой сверхмощной бомбы будет связано с огромными трудностями и значительными расходами. В течение двух последующих лет в Германии практически перестали упоминать об атомной бомбе как таковой: все усилия были сосредоточены на выполнении промежуточной задачи, создании уранового реактора. Это, конечно, не означало, что в Германии отказались от самой идеи создания бомбы.

Еще во время первых совещаний в Берлине все поняли, что перед ними имеются два возможных варианта действий: они могли наугад использовать различные сочетания урана или урановых соединений вместе с различными веществами-замедлителями, отслеживая и фиксируя результаты. Такой эмпирический подход имел свои преимущества. С другой стороны, этот метод был довольно рискованным и подразумевал наличие в распоряжении ученых самого широкого спектра необходимых компонентов. Второй вариант подразумевал действия на основании предварительных теоретических выводов относительно хода цепной реакции. Кто-то мог тщательно просчитать многочисленные «ядерные константы»: эффективное сечение используемых материалов в зависимости от расчетной энергии, которая будет получена при бомбардировке нейтронами. Измерение этих констант требовало значительного времени и высокой квалификации ученого. Однако при таком методе работы значительно снижался расход материалов. В 1940 году, когда уран, чистый углерод, бериллий и тяжелая вода были чрезвычайной редкостью, экономия материалов была очень значительным фактором. В Германии того времени, как и в других европейских странах, возможности экспериментаторов были сильно ограничены имевшимися в их распоряжении реальными ресурсами.

В 1940 году была проведена серия экспериментов в Лейпциге, Берлине, Гейдельберге, Вене и Гамбурге. Ученые пытались определить значения констант для различных материалов, применяемых в ядерной реакции. В июне профессор Боте в Гейдельберге рассчитал рассеивание тепловых нейтронов в графите. Позднее профессора Гейзенберг и Допель (последнему помогала жена) вычислили это значение для тяжелой воды, а той же осенью были определены показатели для оксида урана. Возможно, работы Боте являлись наиболее значительными из перечисленных выше, поскольку углерод по сравнению с тяжелой водой, несомненно, является более распространенным материалом. Боте доказал, что углерод очень высокой степени очистки может быть использован в ядерной реакции в качестве замедлителя. В то же время физики из Лейпцига настаивали на применении в реакторе тяжелой воды, поскольку в этом случае они считали возможным использовать в качестве ядерного топлива природный уран. В некоторых других институтах и лабораториях достигли значительных успехов в определении критической массы и энергии, выделяемой в результате реакции деления ядра урана.

После того как стали более или менее ясными значения констант, ученые в Берлине приступили к изучению переменных, а также к разработке самого реактора. Физики-теоретики Института имени кайзера Вильгельма во главе с фон Вайцзеккером сделали необходимые расчеты и пришли к заключению, что загрузка многоуровневого реактора конструкции, предложенной Гартеком, составит около двух тонн оксида урана и примерно полтонны тяжелой воды. Эту массу предполагалось разместить в пять или шесть уровней в реакторе, высота которого составит от 70 до 90 сантиметров.

В качестве альтернативы был предложен вариант построения сферического многоуровневого реактора, в котором топливо и замедлитель располагались бы концентрическими уровнями; при этом общая загрузка составила бы всего 320 литров тяжелой воды на 1,2 тонны оксида урана. Однако было очевидным то, что второй вариант было бы более сложно воплотить с технической точки зрения. Кроме того, ученые рассчитали, что размещение вокруг реактора дополнительного отражающего углеродного слоя, который, отталкивая нейтроны, воспрепятствовал бы их утечке из реактора наружу, позволило бы еще более сократить размеры реактора. Примерно в это же время профессор Боте поделился с Гейзенбергом сомнениями относительно собственных выводов, сделанных в декабре 1939 года в докладе в военном ведомстве. И действительно, когда Гейзенберг через два месяца провел математический анализ доклада Боте, оба с сожалением пришли к заключению, что чистый графит не настолько эффективен в роли замедлителя ядерной реакции, как это казалось на первый взгляд. По тем же причинам немецкие ученые были склонны отказаться от гелия, так как в случае применения этого газа в качестве замедлителя недопустимо росли размеры реактора. Оказалось, что никакой другой материал не мог здесь конкурировать с тяжелой водой.

В январе 1940 года все пребывали в уверенности, что при наличии достаточного количества тяжелой воды цепную реакцию можно было инициировать, используя в качестве ядерного топлива природный уран. 15-го числа в дружеском письме профессору Гейзенбергу Гартек писал, что считает производство тяжелой воды не менее важной задачей, чем добыча урана. «Поскольку бремя этих экспериментов все равно упадет на плечи нам, бедным экспериментаторам, – вопрошал он, – хотелось бы знать, кто в Германии занимается производством тяжелой воды, и занимается ли этим кто-либо вообще?» Далее Гартек продолжает: «Исходя из моего собственного опыта совместной работы с военными, я считаю, что, если полагаться на них, для производства необходимого количества тяжелой воды нам потребуется несколько лет. В то же время я считаю, что, поручив выполнение этой задачи компетентным людям в нашей тяжелой промышленности, этот срок будет значительно сокращен».

За девять дней до этого в управлении доктора Дибнера в Берлине уже состоялось совещание по этому вопросу, на котором присутствовал профессор Гейзенберг, а также его коллеги – ученые физик Карл Вирц и химик Карл Фридрих Бонхоффер. Было видно, что проблема производства тяжелой воды поставила военных в тупик. Дибнер спросил мнение Гейзенберга о том, следует ли немедленно построить в Германии предприятие по производству тяжелой воды, на что профессор мудро заметил, что для начала он предпочел бы изучить процесс поглощения нейтронов, имея для экспериментов небольшое количество этого материала. Для его, Гейзенберга, исследований не потребуется более нескольких литров этой жидкости. Дибнер обещал немедленно закупить в Норвегии десять литров. Далее Гейзенберг продолжил, что строительство предприятия конечно же будет необходимо, однако руководить им должны ученые, физики и химики. Эти же слова он повторил 18 января в своем письме профессору Гартеку, посоветовав ему обязательно переговорить по поводу производства тяжелой воды с Бонхоффером. В то же время Гейзенберг был убежден, что первые эксперименты с использованием тяжелой воды были обязаны проделать именно физики.

Было маловероятным, что все потребности Германии в тяжелой воде будут удовлетворены за счет Норвегии. Ранее, несколько лет назад, профессор Гартек и доктор Суэсс работали над получением этой жидкости путем реакции каталитического обмена. Однако после вступления в эксплуатацию норвежского предприятия исследования были прекращены, поскольку в них уже не видели необходимости. 24 января Гартек написал письмо военному руководству, в котором предложил возобновить изучение процесса каталитического обмена. При этом он опирался на расчеты Гейзенберга, согласно которым расход в реакторе урана и тяжелой воды должен был быть примерно одинаковым, то есть требовались многие тонны и того и другого материала.

В случае, если норвежцы откажутся поставлять в Германию необходимое количество тяжелой воды, немцам придется получать ее путем электролиза. При этом производство одной тонны тяжелой воды будет сопряжено с расходом 100 тысяч тонн угля. Военное руководство было шокировано этими расчетами; в то же время Гартек получил от военных нагоняй за то, что осмелился действовать через их голову, обратившись напрямую к Гейзенбергу. Ему строго указали на то, что «ввиду особой секретности проекта впредь запрещается прямой обмен информацией между различными институтами. В случаях необходимости вся переписка должна вестись только через управление вооружений вермахта». Гартека проинформировали, что на совещании в начале января было принято решение о массовом производстве тяжелой воды на территории Германии.

Предложенный Гартеком и Суэссом процесс был намного дешевле электролиза. Он заключался в следующем: если пропускать обычный водород через воду в присутствии катализатора, происходила реакция, равновесие в которой наступало тогда, когда в жидкости образовывалось примерно в три раза больше атомов тяжелого водорода, чем в газе. Гартек предложил создать предприятие, на котором производство тяжелой воды основывалось бы на этом процессе. Он предложил обсудить эту идею с профессором Бонхоффером в Лейпциге. Военные согласились, и вскоре Гартек встретился с Бонхоффером, который также одобрил идею применения принципа каталитического обмена наряду с процессом гидрирования. В конце февраля в письме с пометкой «по прочтении уничтожить»

Бонхоффер писал Гартеку, что обсудил его предложение на предприятии «И.Г. Фарбен» по производству аммония в Мерсенбурге, где «все с восторгом восприняли эту идею». На предприятии производилось около шести миллионов кубических футов водорода в час. Сам же Бонхоффер по поводу предложения Гартека высказался так: «Любая идея выживает или умирает, в зависимости от того, кто будет ее катализатором».

В то же самое время германское правительство обратилось напрямую к норвежской фирме «Norwegian Hydro». Как рассказывала об этом норвежская сторона, представитель «И.Г. Фарбен», обладавшей процентами собственности этой компании, обратился на предприятие в Рьюкане с просьбой продать все наличные запасы тяжелой воды, всего 185 килограммов вещества с чистотой 99,6 и 99,9 процента. В дальнейшем немцы обещали и впредь закупать у этой компании тяжелую воду на очень выгодных условиях. Сложность состояла в том, что возможности компании составляли 10 килограммов в месяц, а немцам было нужно ежемесячно по меньшей мере 100 килограммов. Удивленные норвежцы спросили немецких коллег, где они собираются использовать такое количество этого вещества. Германская сторона предпочла уклониться от прямого ответа. В феврале 1940 года поступил ответ от норвежской стороны, в котором с сожалением отмечалось, что они не в состоянии удовлетворить запросы Германии в тяжелой воде.

В то же время в течение лета 1939 года французская группа физиков под руководством Фредерика Жолио-Кюри продолжала серию экспериментов, логически вытекавших из подтвержденной возможности цепной реакции урана. Применяя в качестве «топлива» оксид урана, в своем реакторе они попытались опробовать в качестве замедлителя воду, углерод, а также твердый диоксид углерода. В августе того же года они поместили блоки оксида урана, которым была придана сферическая форма, в воду. Воду при этом пытались использовать в качестве замедлителя. В результате ученые смогли стать свидетелями слабого кратковременного подобия цепной реакции, однако было очевидно, что вода больше поглощает, чем замедляет нейтроны.

Когда началась война, один из ведущих физиков группы был призван в армию. Однако его коллеге Хансу Халбану удалось добиться от французского министра вооружений М. Даутри обещания на поставку для дальнейших экспериментов 10 тонн графита. Наконец, в феврале 1940 года Жолио сам обратился к Даутри и попросил его обеспечить физиков необходимым количеством тяжелой воды, поскольку, с точки зрения ученого, этот материал был «наиболее интересным ингредиентом» для смешивания с оксидом урана. Жолио упомянул в этой связи 185 килограммов запасов норвежцев в Рьюкане. Этого количества, по мнению ученого, было достаточно для проведения важнейшего из экспериментов.

Даутри немедленно направил в Осло соответствующий запрос через М. Жака Аллье, лейтенанта французской секретной службы и одновременно представителя французского банка, имевшего контрольный пакет акций в «Norwegian Hydro». Кроме того, вездесущий Аллье представлял управление взрывчатых веществ в министерстве обороны Франции. Он решил «обратиться к здравому смыслу» управляющего директора компании доктора Акселя Ауберта и не просчитался, поскольку по истечении всего нескольких дней между сторонами было подписано соглашение, в соответствии с которым в распоряжение Франции бесплатно передавались все наличные запасы тяжелой воды.

Кроме того, отдельным пунктом соглашения оговаривались права Франции на запасы тяжелой воды, которые будут произведены в последующие годы. После подписания соглашения Аллье по секрету рассказал Ауберту о том, с какой целью французам нужна норвежская продукция. В ответ Ауберт попросил передать самые лучшие пожелания французскому премьер-министру господину Даладье и «заверить его, что наша компания не возьмет за эту продукцию ни одного сантима, лишь бы это способствовало победе Франции». Всего через несколько дней бесценные емкости с тяжелой водой были тайно вывезены из Норвегии, и спустя еще некоторое время они благополучно прибыли в Париж в распоряжение с нетерпением ожидавших прибытия этого груза французских физиков.

Одним из важнейших выводов, сделанных Гейзенбергом, было заключение о затухании цепной реакции по мере роста температуры. Отсюда следовало, что наиболее активно реакция будет протекать при низких температурах. 8 апреля, приблизительно одновременно с тем, как французы приступили к первым экспериментам с использованием так нелегко им доставшейся тяжелой воды, уже упоминавшийся в этой книге профессор Пауль Гартек побывал на предприятии по производству аммония в Мерсенбурге. Там он ознакомил директора по исследованиям этой компании доктора Херольда, члена нацистской партии, с планом строительства экспериментального уранового реактора, в котором оксид урана будет со всех сторон обложен «сухим льдом» – диоксидом углерода, веществом, которое в течение относительно длительного времени способно сохранять температуру минус 78 градусов. Оно просто в производстве и медленно испаряется. Кроме того, при получении этого вещества легко добиться его высокой чистоты.

Этот эксперимент должен был стать незабываемым. Такое могло сравниться только с временами, когда Гартек работал в лаборатории под руководством Резерфорда, одного из величайших физиков– экспериментаторов ХХ века. Тогда, шесть лет назад, по возвращении в Германию профессор Гартек настаивал на том, что у германской науки не будет будущего, если она не перестроит работу своих лабораторий по образцу британских. Однако его мнение не нашло поддержки в ученых кругах его страны.

Компания, в которой работал Херольд, конечно же была заинтересована в практическом использовании результатов эксперимента, поэтому он, во-первых, предложил бесплатно обеспечивать ученых сухим льдом и, во-вторых, проводить все исследования на его предприятии. Однако один из руководителей «И.Г. Фарбен» доктор Бутефиш настоял на том, что эксперименты будут проходить в Гамбурге.

Стояла весна, и до конца мая на сухой лед в Германии не ожидалось большого спроса. Гартек, которого убедили в том, что его потребности в этом веществе будут удовлетворены за один день, отправился готовить оборудование и материалы. Он отправил Дибнеру заявку на уран в количестве от 100 до 300 килограммов; одновременно пришло подтверждение военного руководства о том, что целый вагон сухого льда готов к отправке в Гамбург. Доктор Баше обещал, что очень скоро он предоставит в распоряжение Гартека не менее 100 килограммов оксида урана, правда, с условием, что тот будет пользоваться материалом не очень долго.

Проблема состояла в том, что каждый ученый хотел первым провести этот важнейший эксперимент. Профессор Гейзенберг запросил у военного командования от 500 до 1000 килограммов оксида урана, на что получил от Дибнера ответ, что он не первый в очереди. Пока в наличии было всего 150 килограммов; предполагалось, что в мае эта цифра вырастет до 600 килограммов, а в июне – до одной тонны. Дибнер предложил Гейзенбергу попытаться договориться с Гартеком, который тоже претендовал на эти запасы. Тогда лауреат Нобелевской премии написал Гартеку письмо, в котором просил уступить ему несколько сот килограммов драгоценного материала. «Конечно же, – добавил он, – если у Вас есть какие-либо причины торопиться с проведением Вашего эксперимента, Вы имеете несомненный приоритет. Однако я предложил бы Вам пока удовлетвориться количеством 100 килограммов».

Это привело Гартека в ярость. Он помнил, что всего через несколько недель по железной дороге в Гамбург должны прийти примерно 10 тонн диоксида углерода. Если ждать июня, то получение этого материала ставилось под сомнение, поскольку все производители к этому времени начнут работать для нужд владельцев холодильников. К тому же профессор Кнауэр уже предоставил все необходимое для проведения эксперимента оборудование. «Единственное, чего нам теперь не хватает для проведения решающего эксперимента, – это вещество 38 (оксид урана). Нам понадобится этот материал всего лишь с 20 мая максимум по 10 июня. Блоки сухого льда нельзя будет хранить более примерно одной недели, поэтому мы закончим очень быстро». Единственной причиной, почему Гартек просил от 100 до 300 килограммов оксида урана, было то, что он пребывал в уверенности, что это составляет все наличные запасы страны. «Безусловно и неоспоримо то, что чем большее количество оксида урана мы используем в эксперименте, тем более точными будут результаты, поэтому я убедительно прошу Вас обеспечить нам максимально возможное количество этого вещества».

К концу первой недели мая 1940 года была завершена подготовка места проведения эксперимента. Дибнер обещал предоставить в распоряжение Гартека «несколько сот килограммов» оксида урана. Гартек умолял Херольда задержать доставку диоксида углерода из Мерсенбурга настолько, насколько это представляется возможным. Он рассчитывал успеть получить находившуюся у профессора Гейзенберга часть запасов оксида урана. Позвонив 6 мая в Берлин, Гартек заявил Дибнеру, что для проведения эксперимента такого масштаба ему необходимо не менее 600 килограммов оксида урана. Через три дня он письменно запросил Дибнера, какое именно количество материала будет предоставлено в его распоряжение. Эти данные были нужны Гартеку для выполнения математических расчетов эксперимента. Ученый вновь заверял военных, что надеется получить очень важные результаты.

Наконец, на последней неделе мая Гартек получил обещанный оксид урана и, конечно, в гораздо меньшем количестве, чем он ожидал. Военные «расщедрились» на четверть того, что было запрошено. Сотрудники Института имени кайзера Вильгельма с явной неохотой поделились частью своих запасов. В сопроводительном письме профессор Розе писал: «По распоряжению управления вооружений вермахта отправляем вам 50 килограммов оксида вещества 38. Хайль Гитлер!» Еще через несколько дней в Гамбург прибыло чуть больше 100 килограммов, отправленных лично профессором Рилем из компании «Auer». Но это было все.

Гартек получил от военных строгое предупреждение, что в результате его экспериментов оксид урана ни в коем случае не должен был быть «загрязнен». Это было похоже на предупреждение первого лорда адмиралтейства британскому адмиралу перед величайшей битвой Первой мировой войны о том, что тот ни в коем случае не должен повредить поступившие в его распоряжение два новых крейсера. Однако на этом сходство заканчивалось: тот адмирал спустя месяц вернул крейсера и с британской бесстрастностью доложил командованию о потоплении почти всей эскадры фон Шпее у берегов Китая, извинившись заранее за то, что на крейсерах могут быть обнаружены «полученные по его неосмотрительности повреждения».

Увы, с германским ядерным проектом дела обстояли несколько иначе: корабль Гартека отправился воевать с законами физики, и, когда дым битвы рассеялся, обнаружилось, что неприятель, хотя он и был сильно потрепан, все еще на плаву.

На первой неделе июня в дополнение к полученным 185 килограммам оксида урана в лабораторию Гартека прибыли 15 тонн диоксида углерода. Профессор Гартек соорудил из сухого льда постройку высотой более двух метров и чуть меньшей толщиной. Внутри он равномерно распределил оксид урана на пять блоков, а в самом центре расположил радий-бериллиевый источник нейтронов. 3 июня он отрапортовал в Берлин, что все предварительные расчеты уже проведены и теперь необходимо подождать одну неделю, пока не закончится эксперимент. Сам он уже понимал, что, имея столь незначительное количество оксида урана, не может рассчитывать на успех и его эксперимент обречен. У него не было возможности рассчитать показатель увеличения количества нейтронов, поскольку этот процесс просто невозможно было наблюдать. Ученые удовлетворились расчетами показателя рассеивания нейтронов в твердом диоксиде углерода, а также поглощения нейтронов ураном. Полный отчет об эксперименте был закончен к августу. Главным результатом оказалось то, что размеры реактора оказались значительно большими, чем это предполагалось ранее. Несмотря на то что ученые группы Гартека рассчитывали провести еще один эксперимент с использованием пятиметрового куба сухого льда и одной или двух тонн оксида урана, Гартек был настолько подавлен оппозицией со стороны своих коллег из других институтов, что этот эксперимент, к сожалению, так и не состоялся.

Оккупация Германией Норвегии в апреле 1940 года и захват единственного в мире предприятия по производству тяжелой воды сразу же увеличили шансы немцев на успешное воплощение проекта. Норвежцы защищали Рьюкан и предприятие электролиза водорода в Веморке с фанатичным упорством. Городок находится в 120 километрах к западу от Осло. Ближайший крупный населенный пункт Конгсберг пал 13 апреля, всего через три дня после начала германского вторжения. Но неутомимый Аллье засыпал Рьюкан приказами «всеми средствами оборонять город». Наверное, поэтому этот населенный пункт стал последним в Южной Норвегии сдавшимся немцам. Германские солдаты вступили в него 3 мая. Переговоры по поводу тяжелой воды в еще более жестком, по сравнению с январем, тоне начались практически сразу. Но теперь немцы с разочарованием убедились, что весь запас тяжелой воды еще несколько недель назад был эвакуирован во Францию. Кроме того, этим фактом подтверждались их опасения, что и союзники заинтересованы исследованиями урана отнюдь не в академических целях. Позже, в 1944 году профессор Гартек писал: «Контакты с фирмой «Norwegian Hydro», единственным производителем материала SH.200 (тяжелая вода) в мире, показали, что в то время фирма могла обеспечить нас лишь очень небольшим количеством этого вещества. Однако сотрудники фирмы заявили, что после соответствующей модернизации предприятие в Веморке способно давать до 1,5 тонны SH.200 в год».

Остановившись на этом пункте, было бы полезно бросить быстрый взгляд на еще одну из принимавших участие в набиравшем обороты конфликте сторон. «К тому времени, когда я присоединился к участникам проекта, – вспоминает генерал Гровс, назначенный в 1942 году главой американской атомной программы, – исследования в области применения атомной энергии шли с нарастающей активностью уже с января 1939 года, когда Лиза Мейтнер открыла всем, что атом может быть расщеплен».

Это открытие определило два противоположных направления для дальнейших исследований: большинство физиков понимали, что расщепление ядра атома может быть использовано либо для получения энергии, либо для создания сверхбомбы. В то же время во главе тех, кто был заинтересован вторым направлением, а именно использованием атомной энергии в военных целях, были ученые, на себе испытавшие новый мировой порядок Гитлера. Физики, родившиеся в США, как и их коллеги в Великобритании, не привыкли работать в направлении применения новых открытий в интересах армии. Именно еврейские эмигранты из стран оси привлекли внимание американцев к тому, какую опасность таит в себе германская атомная программа. Все пять ученых, благодаря чьей настойчивости и энергии были начаты работы над американским атомным проектом (Сцилард, Вигнер, Теллер, Вайскопф и Ферми), как отмечалось в отчете Смита, были по происхождению иностранцами. Кроме того, все они, кроме Ферми (женатого на еврейке), были евреями. В Великобритании ядро ученых, занятых в работах по атомной программе, были выходцами из Германии.

17 марта 1939 года, за месяц до того, как немецкие ученые впервые обратились к военному командованию в Берлине, Ферми по собственной инициативе встретился с высшими офицерами министерства ВМС США в Вашингтоне. Во время встречи он рассказал им о возможности достичь контролируемой цепной реакции урана при помощи медленных нейтронов или взрывной реакции с использованием быстрых нейтронов. Он особенно горячо предупреждал руководство ВМС США о последствиях получения ядерного оружия Германией. Тем не менее он так и не смог ни в чем убедить чиновников министерства. Летом неутомимый Ферми обратился за помощью к Альберту Эйнштейну. Совместно со Сцилардом и Вигнером они обсудили возможность получения при помощи экономиста с Уолл-стрит Александра Заха, имевшего доступ к президенту США, государственной поддержки. Зах составил письмо президенту, и Эйнштейн подписал его.

В датированном 2 августа письме президента Рузвельта уведомили о возможности создания бомбы, разрушительная мощь которой способна стирать с лица земли целые города. Сама Америка располагала незначительными месторождениями урана. Основные запасы этого вещества находились в Конго, Чехословакии и Канаде. «Я знаю, что в настоящее время Германия прекратила продажу урана, добытого в Чехословакии, – писал в том письме Эйнштейн. – То, что Германия уже предпринимает первые шаги, можно понять из назначения сына заместителя иностранных дел фон Вайцзеккера в Институт имени кайзера Вильгельма в Берлине, где сейчас повторяют некоторые из опытов с ураном, проделанные в Америке».

По распоряжению Рузвельта был создан консультативный комитет по урану, главой которого был назначен руководитель лаборатории Бюро стандартов доктор Л. Бриггс. В ноябре 1939 года комитет обратился за финансовой поддержкой к правительству США в связи с необходимостью закупки четырех тонн графита и 50 тонн оксида урана, то есть американские ученые также работали над измерением сечения поглощения нейтронов в углероде. Необходимые денежные суммы так и не были выделены, и в течение последующих шести месяцев никаких изменений в ходе американского атомного проекта не произошло.

7 марта 1940 года Альберт Эйнштейн написал президенту Рузвельту второе письмо, в котором вновь предупреждал об исходящей из Германии угрозе:

«После начала войны интерес к исследованиям в области урана в Германии значительно возрос. Мне сообщили, что теперь этой проблемой занимается еще одно учреждение, а именно Институт физики имени кайзера Вильгельма. При поддержке правительства там была создана группа ученых-физиков под руководством фон Вайцзеккера, которая сотрудничает с учеными из Института химии. Прежний директор института был выслан из страны и, вероятно, не вернется в Германию до конца войны».

Несомненно, под «прежним директором» подразумевался доктор Петер Дебай. Именно он и рассказал миру о начавшихся в Институте имени кайзера Вильгельма в Далеме исследованиях в рамках урановой программы. В конце апреля Дебай, наконец, прибыл в Америку. В беседе с журналистами он рассказал о причинах, побудивших его покинуть свой пост в институте в Далеме. Немецкие власти проинформировали Дебая, что его лаборатория вскоре понадобится им «для других целей». После того как он осторожно расспросил коллег, выяснилось, что большая часть института теперь была предназначена для проведения исследований в рамках урановой программы. Результатом интервью Дебая стала опубликованная в газете «Таймс» огромная статья, в которой в преувеличенно мрачных тонах рассказывалось, как в далекой Германии все физики, химики и инженеры получили указания «оставить свои прежние работы и посвятить все свое время новой проблеме. Как стало доподлинно известно, все эти сотрудники работают не покладая рук в лабораториях Института имени кайзера Вильгельма в Берлине».

Примерно в то же время новости о немецком ядерном проекте, правда, другим путем, достигли берегов Британии. В этой стране группа ученых проводила исследования в том же направлении, что и их коллеги в Америке, Германии и Франции. В середине 1939 года профессор Томсон из Королевского колледжа в южном Кенсингтоне получил от министерства ВВС оксид урана. Он провел ряд экспериментов с быстрыми и медленными нейтронами, используя в качестве замедлителя воду и твердый парафин. В ходе экспериментов англичанам так и не удалось добиться цепной реакции. Профессор Дж. Чедвик из Ливерпуля экспериментальным путем пришел к выводу, что цепная реакция взрывного типа возможна при использовании как быстрых, так и медленных нейтронов. В своих опытах он пользовался переданной ему частью запаса оксида урана из Королевского колледжа. Кроме того, в начале 1940 года около 250 килограммов оксида урана было отправлено в Бирмингем. В этом городе работал доктор Отто Фриш, выехавший после начала войны из нацистской Германии и решивший остаться в Англии.

Фриш только что опубликовал в одном из научных журналов интервью, в котором выразил свое мнение по поводу создания сверхбомбы: «Если этот процесс не является невозможным в принципе, он должен быть непреодолимо дорогим». Тем не менее после того, как в Бирмингеме Фриш близко сошелся с другим эмигрантом из Германии профессором Рудольфом Пайерлсом, после долгих бесед и споров ему пришлось изменить свое мнение по поводу супербомбы. Двое ученых пришли к выводу, что, если при проведении опыта природный уран заменить чистым ураном-235, при этом добившись превышения некой «критической» массы урана, произойдет взрыв огромной разрушительной силы. По результатам исследований ученые подготовили два меморандума. Первый из них представлял собой составленный на трех страницах отчет с рекомендациями по «строительству супербомбы». Ученые предложили использовать в качестве заряда такой бомбы пять килограммов чистого урана-235. При этом, по их оценкам, удастся добиться мощности эквивалентной одновременному взрыву «нескольких тысяч тонн динамита».

Очевидным препятствием при этом являлись редкость урана-235 и сложность получения значительной массы этого вещества. Так же как и немецкие военные в конце 1939 года, англичане считали, что применение реакции тепловой диффузии Клузиуса – Диккеля поможет преодолеть эти трудности. Реакция состоит из огромного множества (более 100 тысяч) этапов, однако в конце концов позволит получить 90-процентный уран-235.

Во втором меморандуме, подготовленном одновременно с первым, Фриш и Пайерлс коротко и доходчиво описали конструкцию урановой бомбы, ее стратегические преимущества и недостатки.

Ученые предупредили, что, поскольку вся теоретическая часть была исследована и опубликована, они не исключают, что в Германии уже приступили к практическому этапу создания нового оружия. Этот факт будет трудно установить, поскольку для получения нужного изотопа урана не будет необходимости возведения крупного предприятия, которое попало бы в поле зрения секретных служб из-за своих размеров. Они советовали контролировать характер эксплуатации находящихся под контролем Германии месторождений урана, а также закупки этого материала за рубежом. Что касается самого предприятия по производству изотопа урана-235, ученые предположили, что его возглавит доктор К. Клузиус, профессор химии университета в Мюнхене и автор лучших методик по выделению изотопов. Таким образом, необходимую информацию можно будет почерпнуть исходя из его местонахождения и занимаемой должности.

Ученые-эмигранты настаивали на сохранении в тайне необходимости выделения урана-235 для создания нового оружия, поскольку, если этот факт станет известен немецким ученым, они быстро сумеют выйти на правильный путь в создании сверхмощной бомбы. Они подчеркивали, что не существует никакой иной защиты от нового оружия, кроме как немедленное его создание в лагере союзников. Работы следовало начинать немедленно, независимо от наличия сведений об активной работе над подобной программой в Германии.

Британская правительственная комиссия все еще рассматривала оба меморандума, пытаясь взвесить «возможность производства атомной бомбы во время войны», когда в Лондон прибыл французский лейтенант Жак Аллье с неоспоримыми доказательствами работы немцев над атомной программой. Он проинформировал англичан об имевших место в начале года попытках немцев заполучить норвежские запасы тяжелой воды. Речь тогда шла о двух тоннах. Кроме того, на первом же заседании британской комиссии 10 апреля Аллье рассеял все сомнения относительно целей приобретения немцами тяжелой воды: норвежцы рассказали лейтенанту об интересе, который проявляли представители Германии к ходу французской программы по созданию урановой бомбы.

Кроме того, Аллье привез с собой составленный французской разведкой список немецких ученых, работающих над ядерным проектом. Он рекомендовал установить их местонахождение. Список был представлен председательствовавшему на заседании комиссии Генри Тизарду, который, «несмотря на явное волнение, в котором пребывал Аллье, отнесся к заявлению француза скептически»: «Несомненно, факт попытки Германии закупить значительное количество тяжелой воды вызывает интерес». Однако Тизард полагал, что это может быть лишь превентивной мерой, попыткой лишить остальные страны доступа к этим запасам. Ведь, продолжал рассуждать Тизард, другим шагом в этом направлении со стороны немцев должны были стать попытки обратиться к бельгийской фирме «Union Miniere» с аналогичным запросом относительно ее запасов урана. Однако он до сих пор ничего не слышал о том, чтобы немцы обращались в эту компанию с подобным предложением.

Представитель министерства экономического противодействия предложил попытаться лишить Германию возможности закупок оксида урана в Бельгии. В ответ Тизард усомнился в целесообразности закупки тысяч тонн этого материала, настаивая на том, что эти запасы следует просто вывезти с территории Бельгии в Великобританию.

Министерство действовало с присущей ему неповоротливостью, и, когда месяц спустя немецкие армии обрушились на Бельгию, значительная часть этих запасов все еще находилась там.

Вплоть до июня 1940 года компания «Union Miniere» ежемесячно поставляла в Германию не более одной тонны урановых компонентов. Теперь же она получила срочный заказ на поставку немецкой фирме «Auer» до 60 тонн очищенного урана. В течение последующих пяти лет немцы получили с принадлежавших Бельгии месторождений около трех с половиной тысяч тонн соединений урана. Под наблюдением доктора Эгона Иве (руководителя одного из филиалов компании «Auer», завода редкоземельных металлов в Ораниенбурге) эти материалы были переправлены в Центральную Германию в город Штассфурт, где на заброшенных соляных месторождениях были возведены соответствующие объекты по их хранению, принадлежавшие Промышленно-исследовательской ассоциации (WiFo).

Именно отсюда фирма «Auer» теперь получала необходимые ей соединения урана с натрием и аммонием.

В мае того же года в министерстве экономического противодействия узнали, что Германия потребовала от предприятия в Веморке увеличения ежемесячного производства тяжелой воды до 1500 килограммов. Только теперь министерство снабжения приступило к изучению возможного эффекта взрыва нацистской урановой бомбы в сердце столицы Великобритании.

В конце июня 1940 года, сразу же после оккупации Парижа, доктор Курт Дибнер и профессор Эрих Шуман снизошли до посещения лаборатории профессора Фредерика Жолио в «College de France». Наиболее ценной частью оборудования здесь был недостроенный циклотрон американского производства. Все именитые французские физики, за исключением самого Жолио, к тому времени спешно выехали из Парижа в Лондон. Дибнеру удалось заручиться обещанием Жолио-Кюри сотрудничать с немцами и разрешением завершить установку и пользоваться циклотроном. Работы начались в июле, и вскоре была создана «парижская группа» под руководством профессора Вольфганга Гентнера.

Немецким ученым удалось понять и заново организовать работы, которые планировали провести их французские коллеги. Перед тем как покинуть Париж, французы готовились к проведению небольшого эксперимента с использованием 100 литров тяжелой воды, смешанной с оксидом урана. Для немцев было важно то, что независимо и одновременно с профессором Гартеком французы поняли необходимость раздельного размещения в «котле» урана и замедлителя. Французские ученые предложили помещать кубические или сферические блоки замедлителя в массу урана (а не наоборот). Применяя кубы твердого парафина, который с его высоким содержанием водорода является неплохим замедлителем, который сбрасывался в кубическую массу оксида урана, они добились действительно впечатляющих результатов. В дальнейшем французами планировалось продолжение опытов с использованием в качестве топлива оксида урана или даже металлического урана, а в качестве замедлителя – графита или тяжелой воды. Но тут вмешалась война, и ученые были вынуждены отправиться в Англию. Доктор Дибнер был первым из немецких исследователей, применявших в своих опытах материалы кубической формы, однако в его экспериментах форму куба имело урановое топливо, а не замедлитель.

К концу июня 1940 года, когда сражения на полях Европы вновь прекратились, позиция Германии в ядерной гонке была впечатляющей и тревожащей: у немцев было немного тяжелой воды, но был завод по ее производству; Германия располагала тысячами тонн урановых соединений очень высокой степени очистки; немцы почти завершили установку своего циклотрона; страна располагала значительным количеством грамотных физиков, химиков и инженеров, и этот фонд не был еще поглощен ненасытными аппетитами тотальной войны. И наконец, здесь располагалась самая развитая тяжелая химическая промышленность в мире.

Вплоть до того времени немецкие ученые имели доступ к открыто публиковавшимся в американской научной прессе результатам исследований, которые могли способствовать в создании ядерного оружия и которых в самой Германии еще не удавалось достичь. В частности, там были опубликованы статьи, подтверждающие способность деления под воздействием нейтронов ядер урана, тория и крайне редкого протоактиния. При этом атомы первого из перечисленных веществ были способны к делению под воздействием как быстрых, так и медленных нейтронов, а двух других – только при их бомбардировке быстрыми нейтронами. Благодаря опубликованной в американском журнале «Physical Review» статье[7] немецкие ученые узнали, что экспериментальным путем установлено, что медленные нейтроны лучше применять, чтобы вызвать деление ядер урана-235. Обладающие большей энергией нейтроны более охотно захватываются атомами урана-238; при этом образуется уран-239.

15 июня в журнале появилась еще одна длинная статья, в которой своими исследованиями делились двое ученых: проведя опыты на большом циклотроне в Беркли, они пришли к выводу о существовании нового трансуранового элемента, получившего позже название плутоний. Новый элемент был получен путем воздействия бета-лучами на нестабильный элемент № 93 в периодической таблице, в свою очередь полученный из урана-239. Насколько стабильным являлся новый элемент, видно из примера, приведенного самими авторами: «При альфа-излучении период полураспада альфа-частиц составит порядка миллиона лет и более». Публикация статьи вызвала волну возмущения в Англии, поскольку, если верить теории Бора и Уиллера, экспериментаторы доказали не только практическую ценность самой теории, но и невольно доказали, что открытый ими новый химический элемент № 94, или плутоний, так же подвержен цепной реакции деления, как и уран-235. Многим ученым стран-союзниц показалось, что в условиях войны публикация подобных научных статей вообще недопустима. По просьбе Джеймса Чедвика британские власти направили в США письмо протеста.

Когда британские власти обратились с запросом по поводу хода реализации ядерных исследований в США и достигнутых результатов, в ответ их заверили, что вряд ли эти результаты будут применены в военных целях. Несмотря на то что ряд немецких физиков работают над подобной программой, считалось, что союзникам удалось ввести правительство рейха в заблуждение относительно достигнутых ими успехов и времени начала практического применения результатов исследований и что ученые союзников якобы сосредоточились на решении более срочных задач.

В некоторой степени это соответствовало действительности: по разным причинам видные ученые Германии не предпринимали сколь-либо значительных усилий для того, чтобы заострить интерес руководства рейха на решении задачи по созданию атомной бомбы. И все же физики уже работали в этом направлении. Карл Фридрих фон Вайцзеккер, физик-теоретик, был одним из почитателей журнала «Physical Review». Эта привычка вызывала удивление и подозрительность соседей – пассажиров, когда он просматривал журнал на английском языке, отправляясь в метро из лаборатории домой или наоборот, и молодой ученый не раз ловил на себе настороженные, неприязненные взгляды. В июле, еще не успев получить номер журнала за прошлый месяц, он теоретически пришел к тем же выводам относительно продуктов распада урана-238, которые двое его американских коллег доказали экспериментально. Вайцзеккер сидел в вагоне метро, когда его впервые осенила мысль относительно того, что после захвата нейтронов ядра атомов урана-238 должны преобразоваться в новый элемент, который подобно урану– 235 подлежал дальнейшему распаду. Существенная разница состояла в том, что, отличаясь от урана своими химическими свойствами, новый элемент мог быть довольно просто отделен в реакторе химическим способом от радиоактивного урана. Единственным просчетом в теории фон Вайцзеккера было его предположение, что на этом этапе процесс распада остановится на элементе № 93 (нептуний), который, по мнению ученого, и должен был обладать свойствами, сходными с ураном-235. На самом деле американцы, а также двое физиков Кембриджского университета экспериментальным путем доказали, что нептуний распадался до следующего элемента, занимавшего в периодической таблице № 94 (плутоний), который и обладал свойствами, делающими его пригодным для достижения ядерного взрыва. В июне 1940 года факт существования как нептуния, так и плутония уже был теоретически обоснован физиками из Вены Шинтльмейстером и Гернеггером, однако о результатах своих исследований они заявили только в конце года. В то же время фон Вайцзеккер составил на пяти страницах доклад «О возможности извлечения энергии из урана-238», в котором он указывал три возможных способа применения радиоактивного урана, одним из которых был «взрыв».

До тех пор пока немцы не узнали о возможном альтернативном решении проблемы путем использования плутония, они сосредоточивали усилия на выделении изотопа урана-235 из общей массы соединений урана. При этом, как это предвидели Фриш и Пайерлс, для достижения нужного результата они применяли метод газовой диффузии Клузиуса – Диккеля. Если в наши дни кто-то будет удивлен многочисленными ошибками, допущенными при этом немецкими учеными, ему следует вспомнить, что к концу 1940 года не существовало надежных способов выделения изотопов, за исключением разве что изотопов водорода, да и то последнему способствовала большая разница в их массах.

В течение мая профессор Гартек и доктор Грот в Гамбурге исследовали высокие коррозийные свойства газообразного гексафторида урана. В течение четырнадцати часов они воздействовали на сталь, легкие сплавы и никель этим газом, разогретым до температуры 100 градусов, а затем измеряли вес металла. Оказалось, что сталь не выдерживает такого воздействия. Вес никеля при 100 и даже при 350 градусах, напротив, оставался практически неизменным. Следует отметить, что в те времена никель был одним из самых редких металлов в Германии, что служило еще одним препятствием на пути осуществления германской ядерной программы. 10 июля военное руководство проекта обратилось с письмом к работавшему в Мюнхене профессору Карлу Клузиусу, признанному эксперту в вопросах выделения изотопов. Профессора просили заменить гексафторид урана каким-нибудь другим материалом. Через восемь дней профессор ответил, что единственным летучим соединением урана, обладающим нужными свойствами, является пентахлорид урана, однако использование этого материала представляется ему еще более сложным, чем применение гексафторида урана. В обозримом будущем можно было начать использовать карбонильный уран после его гидрирования или хлорирования, однако сейчас он, Клузиус, не видел альтернативы гексафториду урана. На предприятии «И.Г. Фарбен» в Леверкузене, имевшем большой опыт в получении фторсодержащих соединений, приступили к широкомасштабному производству этого крайне ядовитого газа.

Понимая, что что-то не ладилось с методом Клузиуса – Диккеля, некоторые ученые стали предлагать другие, еще более экзотические способы получения и обогащения урана-235. Сам Клузиус предложил разработать методику применения не газообразных, а жидких соединений урана. Он писал: «Полученный к настоящему моменту негативный опыт использования летучих соединений урана заставляет меня предположить, что только использование жидкостей может привести нас к настоящему прорыву». Примерно в то же время с таким же предложением выступил и физик из Гейдельберга Р. Флейшман. Он предложил несколько модернизировать методику, применявшуюся при получении изотопа азота-15. Как и Клузиус, основываясь на законе распределения Нернста, Флейшман предлагал использовать смесь водяного раствора нитрата урана с эфирным раствором этого же соединения. Теоретически ионы изотопа урана-235 при этом должны будут сконцентрироваться в эфире. В дальнейшем их предполагалось выделить физическим путем.

С начала 1940 года Клузиус начал в Мюнхене экспериментировать над новой методикой; в мае он отрапортовал, что добился «обещающих результатов»: ему удалось выделить ионы натрия и лития. Но когда они с Майерхаусером приступили к опытам над ионами редкоземельных металлов, они столкнулись с трудностями, заставившими их отказаться от более простых экспериментов в пользу более сложных по принципу «от противного». В металлических, а затем в стеклянных колбах мюнхенские ученые пытались найти оптимальные соли урана. Пробные эксперименты с применением солей редкоземельных металлов перхлората неодима и иттрия позволили предположить, что метод применения жидких солей имеет некоторые шансы на успех.

На состоявшейся в октябре 1940 года в Лейпциге специальной конференции, посвященной проблемам выделения изотопов, были отмечены многочисленные трудности, возникшие при разработке методики получения больших масс урана– 235. Выступавший на конференции В. Вальхер описал электромагнитный метод выделения небольшого количества этого изотопа с помощью масс-спектроскопа. Профессор Х. Мартин рассказал о работе своего института в Киле, где была разработана новая методика, основанная на применении ультрацентрифуги в сочетании с особой технологией «накапливания». Еще в первые дни военные потребовали от Мартина предоставить в их распоряжение его методику по выделению изотопов, которая будет применена «в интересах ядерных исследований». Ему было приказано в кратчайшие сроки подготовить первый экземпляр оборудования, но даже теперь еще не все технические проблемы были решены. Казалось, на тот момент не существовало ни одного надежного способа получения нужного количества урана-235. После конференции разочарованные физики вновь взялись за решение этой задачи.

Самой большой помехой на пути германской науки было отношение к ней со стороны правительства. В первый год войны вся экономика Германии была подчинена идее «молниеносной» войны. Эта концепция неожиданно и полностью подтвердила себя победами немецких солдат с помощью обычного оружия в Польше, Норвегии и теперь во Франции. Что бы ни делалось сейчас в многочисленных лабораториях, казалось, что это не имеет никакого значения, поскольку было рассчитано на относительно длительные периоды времени. Если в этих лабораториях чего– то не хватало, маловероятно было, что ученые получат это оборудование в обозримом будущем.

Немецкие ученые остро ощущали отсутствие у них циклотрона, основного средства изучения процессов внутри атомного ядра. Именно с помощью циклотрона американцам удалось получить небольшое количество плутония и определить его основные свойства еще задолго до того, как в США был построен первый урановый реактор. Еще с 1938 года группа физиков Института имени кайзера Вильгельма в Гейдельберге под руководством Боте обращалась с запросом о закупке циклотрона. Однако в суматохе дел и других насущных запросов строительство циклотрона затягивалось, и немецкие ученые получили его в свое распоряжение только к концу 1943 года. В начале 1940 года талантливый инженер барон Манфред фон Арденне попытался убедить профессора Филиппа, отвечавшего за поставку оборудования для лаборатории Отто Гана, обратиться с просьбой о «возведении этого огромного устройства, предназначенного для дробления атомов», непосредственно к рейхсмаршалу Герингу. Однако Филипп ответил, что считает нетактичным обращение через голову руководства известного учреждения имени кайзера Вильгельма. Кроме того, он посетовал на то, что некоторые высшие руководители, в частности министр образования Бернгард Руст, игнорируют важность ядерных исследований.

Фон Арденне кинулся искать источники финансирования и обнаружил, что почтовая служба обладает большим и богатым департаментом исследований. Он позвонил лично министру почтового сообщения Онезорге и рассказал о том, что открытие профессора Гана может привести к созданию урановых бомб. Он отдельно остановился на возможности применения в будущем на кораблях кригсмарине урановых реакторов, а затем перешел к программе строительства новых кораблей в ВМС США. В персональной переписке фон Арденне запросил профессоров Гана и Гейзенберга о том, сколько очищенного урана-235 понадобится для одного атомного взрыва. Ему сказали, что будет достаточно всего несколько килограммов. «Во время этих переговоров, – вспоминал позже фон Арденне[8], – я выразил уверенность в том, что технически получение такого количества урана-235 вполне возможно при помощи мощных электромагнитных сепараторов, проекты которых уже имелись в нашем распоряжении. От правительства рейха требовалось согласие предоставить нам мощности крупных электростанций».

Воодушевленный аргументами фон Арденне, Онезорге немедленно потребовал личной встречи с Адольфом Гитлером, во время которой проинформировал фюрера об урановой бомбе. В конце 1940 года тот, конечно, не придал сообщению Онезорге серьезного значения, поскольку тогда казалось, что победа Германии и так была уже не за горами, что через несколько месяцев правительства всех неприятельских стран запросят у него пощады. Он едко заметил Онезорге, что именно в тот момент, когда все остальные министры озабочены поисками путей достижения победы, оказалось, что они стараются напрасно, ведь его министр почтового сообщения давно уже знает, что и как необходимо для этого предпринять.

Онезорге вернулся от фюрера злой и раздосадованный, но не сломленный. Он решил оказать содействие проекту фон Арденне, пользуясь средствами и возможностями отдела исследований германской почтовой службы. Итак, теперь над ядерной программой работали три независимые организации: группа ученых под руководством доктора Дибнера, куда входили Берке, Джулиус, Герман, Гартвиг и Камин – все сотрудники лаборатории управления вооружений в Готтове; ученые лаборатории фон Арденне и, наконец, сотрудники группы научных учреждений имени кайзера Вильгельма. Уже работающие лаборатории следили за созданием научной группы фон Арденне с подозрением и неудовольствием: его подходы и методика резко отличались от традиционных. В течение четырех семестров фон Арденне изучал в Берлине физику, математику и химию, однако он так и не получил академического образования. Так же мало отношения он имел к группе экзальтированных физиков-теоретиков, собравшихся вокруг профессора Гейзенберга. Возможно, поэтому следует рассматривать как провокационное посещение 10 октября лаборатории фон Арденне Карлом Фридрихом фон Вайцзеккером, который «по секрету» патетическим тоном поведал коллеге, что профессор Гейзенберг да и он сам считают достижение цепной реакции технически невозможным: якобы в ее процессе должно произойти ее самозатухание. Фон Арденне не оставалось ничего иного, как поверить словам коллеги, и поэтому в дальнейшем он сосредоточил усилия на том, чтобы добиться от министерства строительства сооружений для «дробления атомов». Еще до конца 1940 года Онезорге предоставил средства на возведение в лаборатории фон Арденне в Лихтерфельде электростатической машины Ван де Граафа мощностью один миллион вольт. Кроме того, благодаря его усилиям и на средства его ведомства в городке Мирсдорф, неподалеку от Берлина, был построен каскадный генератор фирмы «Philips». На обоих объектах были начаты работы по возведению 60-тонных циклотронов. И тоже на средства почтового ведомства. До окончания строительных работ в распоряжении немцев имелся только циклотрон группы Фредерика Жолио-Кюри в Париже. В сентябре 1940 года в Париж из Калифорнии, где он работал вместе с профессором Эрнестом Лоуренсом (циклотрон которого, построенный в 1931 году, был отмечен Нобелевской премией по физике 1939 года), прибыл ведущий немецкий специалист в области строительства циклотронов профессор Вольфганг Гентнер. Он должен был оказать содействие профессору Жолио во введении в строй циклотрона в Париже.

Среди материалов, захваченных немцами в Бельгии, было большое количество ураната натрия. Две тонны этого вещества были сразу же отправлены в Берлин, где их предполагалось использовать в экспериментах, которые проводились в лаборатории фон Дросте. Соединение включало в себя многочисленные примеси и было очень влажным. Материал поместили в две тысячи бумажных коробок и сложили в форме куба высотой около одного метра. Эксперимент чем-то напоминал опыты Гартека, только, в отличие от него, фон Дросте использовал в качестве своеобразных замедлителей бумагу и воду, а Гартек предпочитал сухой лед. Опыты не дали ничего нового, за тем исключением, что они вновь подтвердили необходимость использовать при строительстве реактора уран, свободный от примесей.

Этот эксперимент был последним из опытов «предварительного этапа», пока не завершилось строительство «Вирус-Хауса» в Далеме. Строительство осуществлялось под руководством доктора Карла Вирца; лаборатории представляли собой несколько деревянных бараков, расположенных на территории Института изучения проблем биологии и вирусологии, неподалеку от здания Института физики. Такое расположение сами создатели объекта объясняли необходимостью избежать заражения всей территории института в случае вредных выбросов. Достопримечательностью «Вирус-Хауса» являлось наличие в заднем здании лаборатории ямы в форме круга глубиной около двух метров, обложенной кирпичом. Снабжение электричеством и водой осуществлялось из лаборатории по выращиванию вирусов. Реакторная яма при необходимости могла заполняться водой, которую предполагалось использовать в качестве защиты и отражателя. Если же было нужно осушить яму, эта операция с помощью мощных насосов заняла бы не более одного часа. Для установки и извлечения реактора из ямы служил подъемный кран. В других помещениях находились насосы, лабораторное и тестирующее оборудование, а также герметичное хранилище для источника нейтронов. Возможность того, что, вопреки всем расчетам, реактор выйдет из-под контроля, почти исключалась. Создатели лаборатории считали, что ее можно игнорировать. Крыша и стены были выполнены из легких и хрупких материалов и вряд ли могли бы спасти здание и людей, произойди серьезная авария. Играя в такую же опасную игру, американцы предпочитали размещать свои реакторы в малонаселенных районах страны, в то время как их немецкие коллеги расположили «Вирус-Хаус» в самом сердце Берлина.

Берлинские ученые хорошо представляли себе опасность, связанную с работами с оксидом урана: даже не будучи радиоактивным, этот материал обладал высокой токсичностью, поэтому прежде, чем войти в лабораторию, физики облачались в защитные комбинезоны, обувь, перчатки и дыхательные маски. Именно здесь в декабре 1940 года профессор Гейзенберг, доктор фон Вайцзеккер, доктор Вирц и еще двое ученых приступили к возведению первого в Германии уранового реактора. Он представлял собой крытый алюминиевый цилиндр высотой и диаметром примерно 1,4 метра. Его установили вертикально и заполнили толстыми слоями оксида урана, отделенными друг от друга тонким слоем твердого парафина, используемого в качестве замедлителя. Затем цилиндр поместили в реакторную яму, которую потом заполнили водой, выполнявшей роль отражателя нейтронов и защитного слоя. Никто не знал, чего ожидать. Согласно последним расчетам К. Хоккера, оксид урана способен вырабатывать нейтроны даже при использовании в качестве замедлителя одного парафина. Источник нейтронов в специальной трубке был помещен внутрь реактора. При этом осуществлялся повсеместный контроль уровня нейтронов. В результате не удалось наблюдать ничего похожего на цепную реакцию: выделенные радий-бериллиевым источником нейтроны были поглощены реактором и потеряны. Через несколько недель эксперимент повторили в несколько измененном виде: свыше шести тонн (около 6800 килограммов) оксида урана разместили в двух блоках внутри реактора. При этом в качестве замедлителя, как и прежде, использовали парафин. Однако и такая конфигурация не дала лучших результатов, чем в декабре 1940 года. Гейзенберг пришел к выводу, что использование обычной воды и парафина не приведет к цепной реакции при использовании в качестве «топлива» оксида урана. Возможно, эксперимент удался бы с применением тяжелой воды, запасов которой было явно недостаточно для проведения опытов такого масштаба.

Профессор Гейзенберг продолжал разрываться между Лейпцигом и Берлином. В Лейпциге профессор Допель также приступил к опытам с использованием оксида урана и парафина. Разница состояла в том, что Допель расположил оксид урана в четыре уровня концентрическими кругами, каждый из которых был отделен от следующего слоем алюминия. Этот сложный эксперимент был запланирован еще в июне 1940 года. Однако Допелю повезло не больше, чем его коллегам в Берлине. Наиболее обнадеживающих результатов добилась группа профессора Вальтера Боте и доктора Фламмерсфельда из Гейдельберга. Ученые смешали в керамической цистерне около 4,5 тонны оксида урана с водой (435 кг) и с высокой степенью точности рассчитали величину роста нейтронов и «резонансную абсорбцию»[9]. Кроме того, они пришли к теоретическому выводу о возможности применения в урановом реакторе в качестве «топлива» оксида урана при условии использования в качестве замедлителя тяжелой воды.

НЕМЕЦКАЯ ЯДЕРНАЯ ПРОГРАММА В 1940 ГОДУ

На карте показано расположение основных исследовательских и промышленных центров, задействованных в атомном проекте после захвата Франции

Несмотря на то что ученые не проявляли в этом направлении никакой инициативы, военные сами по себе решили, что окончательные решающие эксперименты будут ставиться с использованием не оксида урана, а металлического урана. Берлинская фирма «Auer», поставлявшая для экспериментов очищенный оксид урана, не обладала возможностями получения металлического урана. Поэтому доктор Риль обратился за содействием к доктору Бэрвинду, возглавлявшему компанию «Degussa», обладавшую большим опытом и авторитетом в области получения редкоземельных металлов, включая золото и серебро. Фирмы «Auer» и «Degussa» сотрудничали с 30-х годов. В те времена «Degussa» нашла способ получения тория из его оксида; в то же время «Auer» позаботилась о коммерческом применении этого мягкого металла. На Гутлейтштрассе во Франкфурте «Degussa» открыла филиал по получению металлического тория под руководством доктора Вайсса. В период с 1938-го до конца 1940 года на предприятии было выделено свыше 200 килограммов тория.

Вскоре подтвердилась важность этого небольшого предприятия, поскольку именно здесь был размещен очень срочный заказ по производству значительного количества металлического урана, получившего кодированное название «особый металл». В силу схожести технологий компания «Degussa» могла работать на оборудовании, предназначенном для получения тория. Поставляемый фирмой «Auer» оксид урана помещался в аргон и обрабатывался при температуре 1100 градусов жидким хлоридом кальция. Полученный металлический уран содержал значительное количество примесей, и все же немцы предпочитали эту реакцию более распространенным в электрометаллургии других стран способам. Они считали, что их путь позволяет получать уран более высокой чистоты. На самом деле уран получался «грязнее», чем исходный оксид урана, за счет захвата различных примесей из применявшегося в реакции кальция. В течение последующих месяцев в Германии пытались другими способами получить более чистый уран, например с помощью электролиза. Доктору Хорсту Коршингу из Берлина удалось таким путем выделить небольшое количество урана, однако, по мнению доктора Риля из компании «Auer», этот способ был неэкономичен.

Весь произведенный в Германии во время войны уран был получен на предприятии во Франкфурте. К концу 1940 года в штаб-квартиру фирмы «Auer» в Берлине поступили первые 280,6 килограмма этого чрезвычайно опасного тяжелого черного порошка, предназначенного для использования в германской ядерной программе.

Если читателю покажется, что в данной главе автор книги уделяет чересчур много внимания процессу получения урана, ему следует уяснить тот факт, что уже в конце 1940 года Германия имела возможность производить примерно одну тонну металлического урана в месяц. В то же время в Америке этого металла практически не было до конца 1942 года, когда первые шесть тонн были получены на предприятии, созданном Энрико Ферми. К тому времени, когда это предприятие было построено в Чикаго, компания «Degussa» успела получить свыше семи с половиной тонн урана. 99 процентов этого количества было использовано в рамках ядерной программы. Таким образом, Германию подвела не ее промышленность, а ее ученые. Далее будет рассказано о постигшей их в 1941 году неудаче.

Глава 4
Ошибка в расчетах

В 1941 году германская научная мысль в области атомных исследований переживала кризис. В те самые месяцы, когда стало ясно, что Германия терпит поражение в Битве за Англию, немецкие ученые начали понимать, что их надеждам на легкое получение изотопа урана-235 не суждено осуществиться. Они всеми силами пытались бороться со все новыми и новыми проблемами, обрушивавшимися на них после того, как в Гейдельберге была теоретически доказана невозможность применения графита в качестве замедлителя в ядерном реакторе. Если в 1940 году казалось, что военное использование ядерной энергии – дело ближайших месяцев, уже в начале 1941-го физики-ядерщики почувствовали себя путниками, которые из последних сил преодолевали трудный путь и, дойдя до конца дороги, увидели, что на самом деле она только начинается и перед ними вновь расстилается бесконечно длинная лента.

Объявленные в январе 1941 года выводы о применении графита на самом деле были ошибочными. Около семи месяцев назад ответственный за вычисление ядерной константы для графита физик проделал простой эксперимент и определил длину диффузии[10] для термальных нейтронов в углероде как 61 сантиметр. Профессор Боте искренне верил в то, что после удаления из материала примесей эту цифру удастся увеличить до более чем 70 сантиметров. Все это доказывало, что чистый графит в силу своей дешевизны и широкого распространения был идеальным материалом для использования в качестве замедлителя в урановом реакторе. Управлением вооружений армии был подготовлен контракт на поставку в рамках ядерной программы значительного количества углерода высочайшей чистоты.

Конец ознакомительного фрагмента.

Текст предоставлен ООО «ЛитРес».

Прочитайте эту книгу целиком, купив полную легальную версию на ЛитРес.

Безопасно оплатить книгу можно банковской картой Visa, MasterCard, Maestro, со счета мобильного телефона, с платежного терминала, в салоне МТС или Связной, через PayPal, WebMoney, Яндекс.Деньги, QIWI Кошелек, бонусными картами или другим удобным Вам способом.

Примечания

1

Имеется в виду выдающийся французский физик Ф. Жолио-Кюри. (Здесь и далее примеч. ред.)

Вернуться

2

Гаудсмит Сэмюэл американский физик-теоретик; в 1925 г. вместе с Джорджем Уленбеком ввел понятие спин электрона.

Вернуться

3

«Эка-рений» и «эка-осмий», химические элементы, имеющие соответственно в периодической системе номера 93 и 94, сейчас называются «нептуний» и «плутоний».

Вернуться

4

Ныне доказано, что выделяется от 2 до 5 нейтронов.

Вернуться

5

Термин «эффективное сечение» ядра определяет его состояние относительно возможности захвата нейтрона. В нашем случае речь идет о площади некой «мишени», центром которой является атомное ядро, когда нейтрон, оказавшись в пределах этой площади, будет взаимодействовать с ядром. Чем больше эффективное сечение, тем выше вероятность захвата нейтрона. Эффективное сечение ядра выше для медленных (тепловых), чем для быстрых нейтронов.

Вернуться

6

Американцы не учитывали возможности засорения шлаками своих больших урановых реакторов до тех пор, пока не пришлось остановить один за другим несколько огромных плутониевых реакторов в Ханфорде. Причиной остановки было образование в ходе реакции деления ксенона-135. Несмотря на относительно низкую концентрацию этого изотопа, он обладает свойством поглощения значительного количества тепловых нейтронов.

Вернуться

7

3 марта ученый из университета в Миннесоте Альфред О'Нир и еще трое физиков Колумбийского университета напечатали в «Physical Review» статью, в которой описывали, как с помощью масс-спектрометра им удалось изолировать небольшое количество урана-235. Опыты показали, что «этот изотоп урана подвержен делению при бомбардировке медленными нейтронами». 3 апреля те же авторы в том же журнале опубликовали подробное описание прежнего опыта, на этот раз проведенного с большим количеством различных изотопов урана.

Вернуться

8

Данная беседа приводится в рукописи неопубликованных мемуаров профессора М. фон Арденне.

Вернуться

9

Резонансными называются нейтроны с энергиями от 0,5 до 1000 электронвольт. Для средних и тяжелых ядер эффективное нейтронное сечение (о нем уже говорилось) достаточно велико, и график зависимости этого сечения от энергии представляет собой по внешнему виду «частокол», то есть большое число острых резонансных всплесков. Важную роль в исследовании этой зависимости сыграли проводившиеся в 1936 году в СССР работы выдающегося физика-экспериментатора Л.В. Шубникова (1901 1937), расстрелянного в годы ежовщины, в которых также участвовал молодой И.В. Курчатов.

Вернуться

10

Длиной диффузии в ядерной физике называется основная характеристика процесса диффузии нейтронов. Если Rg среднеквадратичное расстояние, на которое уходит в веществе тепловой нейтрон от места рождения до места поглощения, то величины L и Rg связаны соотношением L² = Rg².

Вернуться