Заметим, что ядерная реакция деления урана весьма эффективна и далеко превосходит самые бурные химические реакции. Сравним атом урана и молекулу взрывчатого вещества — тринитротолуола (тротила). При распаде молекулы тротила выделяется 10 электроновольт энергии, а при распаде ядра урана — 200 млн. электроновольт, т. е. в 20 млн. раз больше!
Как устроен урановый котел (так в то время зазывали ядерный реактор)? Цилиндры из натурального урана, содержащего в основном изотоп урана-238 и только примерно 0,7 % изотопа 235, в алюминиевых оболочках размещены между блоками из графита высокой чистоты. Размер котла и его устройство таковы, что обеспечивают возможность цепной ядерной реакции. Нейтроны, излучаемые изотопом урана-235, проникают в некоторые ядра урана; при этом возникают новые быстрые нейтроны, которые, замедляясь графитом, сталкиваются с ядрами урана в соседнем урановом цилиндре и вызывают новое целение. При каждом делении образуется в среднем два-три нейтрона. Часть их поглощается ураном, и котел рассчитывается так, чтобы обеспечить необходимый для поддержания реакции деления прирост нейтронов. Число новых нейтронов, вызывающих деление ядер, должно быть больше числа старых нейтронов, бывших причиной их возникновения: иначе цепная реакция прекратится. Имеющиеся в натуральном уране и графите примеси тоже поглощают нейтроны, поэтому необходимо добиться высокой химической чистоты как урана, так и замедлителя — графита.
После запуска урановый котел сам поддерживает «атомное горение», не требуя дополнительного «топлива». Во избежание чрезмерного разогрева котла радиацией, возникающей при цепной ядерной реакции деления, котел охлаждают потоком жидкости или газа и автоматически регулируют температуру в нем. Как только реакция начинает идти слишком бурно, в котел автоматически вдвигаются поглотители нейтронов в виде стержней из кадмия или бористой стали. Это восстанавливает первоначальный режим.
К середине 1939 г. ученые мира располагали важными теоретическими и экспериментальными открытиями: в области ядерной физики, что позволило выдвинуть обширную программу исследований.
В истории человечества не было научного события более значительного по своим последствиям, чем проникновение в мир атома и овладение его энергией. Научно-техническая революция, которую ныне переживает человечество, во многом основывается на атомной технике и новых научных воззрениях.
Эти открытия произвели в научном мире сенсацию: в физике началась новая, атомная эра! Но первую волну восторгов захлестнула волна тревоги: что если Гитлер, ведущий бешеную подготовку к войне, использует эти открытия для создания нового, сверхмощного оружия? Тогда над человечеством нависнет страшная угроза. Фашисты получат то, о чем всегда мечтали, — оружие массового уничтожения.
А пресса уже заговорила об атомной бомбе.
В газете «Нью-Йорк тайме» 5 мая 1940 г. была опубликована статья научного обозревателя У. Лоуренса, в которой читатель с удивлением и страхом увидел такие заголовки: «Источник атомной энергии огромной мощи, открытый наукой», «Обнаружена разновидность урана, обладающая энергией в 5 млн. раз большей, чем уголь», «Ученым приказано посвятить все время исследованиям», «Потрясающая взрывная сила». Лоуренс сообщал читателям, что Германия стремится овладеть энергией атома. Он предсказывал: атомное оружие скоро будет взято на вооружение армиями великих держав.
Через некоторое время, 7 сентября, Лоуренс в новой статье «Атом сдается», опубликованной в «Сатерди ивнинг пост», рассказывал о мощи «урановой взрывчатки» и доказывал, что близится поворот в методах войны.
Особенно волновались ученые-эмигранты в США. Они считали, что следует вывести правительство из состояния благодушного неведения. США в то время всеми силами старались не быть втянутыми во вторую мировую войну. Они отказывались от активной финансовой и военной помощи кому бы то ни было. Провозглашенный США принцип «плати и вези» позволял любой стране (лишь бы платили золотом) покупать любые американские товары и везти их на своих кораблях.
Сенат США в оправдание своей изоляционистской политики ссылался на прощальную речь первого президента США Дж. Вашингтона, предостерегавшего от «политических связей» с Европой, которые «сделают нашу (североамериканцев. Авт.) мирную жизнь и благополучие игрушкой европейских амбиций, соперничества интересов, настроений и прихотей».
В тех кругах, которые определяли тогда политику США, сначала мало думали об использовании новых достижений атомной физики в военных целях. Их внимание на это обратили физики-эмигранты: «Изгнанные физики знали, — писал известный немецкий ученый М. Брон, — что не будет спасения, если немцам первым удастся создать атомную бомбу. Даже Эйнштейн, который всю жизнь был пацифистом, разделял этот страх и дал уговорить себя нескольким молодым венгерским физикам, просившим предупредить президента Рузвельта».
Декан физического факультета Колумбийского университета профессор Дж. Б. Пеграм обратился с письмом к адмиралу С. Хуперу, заместителю начальника морских операций по техническим вопросам, информируя его о возможном виде взрывчатого вещества. 16 марта 1939 г.
Адмиралу С. К. Хуперу
Управление начальника морских операций
Министерство ВМС
Вашингтон
Сэр!
…Эксперименты, проведенные в физических лабораториях Колумбийского университета, показали, что могут быть созданы условия, при которых химический элемент уран окажется в состоянии освободить большой избыток своей атомной энергии, и что это может означать возможность использовать уран в качестве взрывчатого вещества, которое выделяло бы в миллион раз больше энергии на килограмм вещества, чем любой известный тип взрывчатки. Мне лично кажется, что шансов здесь мало, но мои коллеги и я считаем, что нельзя пренебрегать даже малейшей возможностью, и поэтому я позвонил… сегодня утром, главным образом с целью установить канал, по которому результаты наших экспериментов могут, если в этом появится необходимость, быть переданы соответствующим лицам в министерстве ВМС США.
Профессор Энрико Ферми, который совместно с доктором Сцилардом, доктором Зинном, мистером Андерсеном и другими работает над этой проблемой в наших лабораториях, сегодня отправился в Вашингтон, чтобы вечером выступить перед Философским обществом, и завтрашний день пробудет в Вашингтоне. Он позвонит в Ваше управление и, если Вы пожелаете встретиться с ним, будет рад, более определенно рассказать о состоянии этой проблемы в настоящее время.
Ферми… является профессором физики Колумбийского университета… был награжден Нобелевской премией… В этой области ядерной физики нет человека более компетентного, чем он.
Профессор Ферми недавно прибыл в нашу страну для постоянного жительства и в положенное время станет американским гражданином…
Искренне Ваш Джордж Б. Пеграм профессор физики.
18 марта состоялась встреча Ферми в министерстве ВМС с группой военно-морских технических экспертов и штатских ученых. Мирный, бескорыстный, свободолюбивый иностранец вежливо уговаривал военных чужой страны осмыслить опасные последствия использования результатов научного открытия.
Офицер и эксперты с недоверием посматривали на ученого, вопросов не задавали, но просили и в дальнейшем информировать их о ходе работ. О каких вопросах могла идти речь, если они плохо понимали, что такое «нейтроны», «изотопы»? К тому же Ферми сбивался, переходя с английского на итальянский.
В США был лишь один ученый, с которым считались, — А. Эйнштейн. Не потому, что ценили его знания: просто он был очень знаменит, а к таким людям в США относятся с почтением.
В июле 1939 г. физики Ю. Вигнер и Л. Сцилард встретились с А. Эйнштейном в Лонг-Айленде, где тот проводил жаркое время года. Ученые рассказали Эйнштейну о цепной реакции в уране и возможностях ее использования в военных целях. Они были переполнены научными новостями, догадками, прогнозами и спросили, что думает Эйнштейн о событиях в физике и возможно ли создание атомного оружия.
Рассказ произвел на Эйнштейна большое впечатление. Вначале было решено через бельгийскую королеву Елизавету, дружески относившуюся к Эйнштейну, предостеречь бельгийское правительство от дальнейшей продажи Германии больших количеств урана, добываемого в Конго, но затем от этой мысли отказались и решили направить письмо президенту Рузвельту: была широко известна его ненависть к фашизму.
Л. Сцилард посоветовался с коллегами и встретился с финансистом А. Саксом — другом и неофициальным советником Рузвельта, часто бывавшим у президента. Сакс оценил значение информации о делении урана и вместе со Сцилардом заготовил проект письма.
