Под знаком кванта - Леонид Иванович Пономарёв

В 1933 г. венгерский ученый Лео Сцилард, спасаясь от фашизма, приехал в Англию и там впервые прочел роман Уэллса. Впечатление от романа, недавнее открытие нейтрона, предчувствие надвигавшейся войны и ненависть к нацизму — вся эта сложная смесь эмоций и новых знаний привела к тому,

что весной 1934 г. (вскоре после открытия искусственной радиоактивности) Сцилард взял патент на первую атомную бомбу, действие которой он мыслил себе как взрыв в результате цепной реакции размножения нейтронов в бериллии: п + 9Ве-^8Ве + 2п.

По-видимому, это была первая попытка осуществить не-затухающую цепную ядерную реакцию, обреченная, однако, на неудачу, поскольку в предложенной схеме энергия не выделяется, а, напротив, поглощается. Поэтому, когда Сцилард пришел со своей идеей к Резерфорду, тот попросту отказался ее обсуждать.

Тем не менее мысль о том, что атомную бомбу в принципе можно сделать и, что еще хуже, она может попасть в преступные руки нацистов, не давала Сциларду покоя, и, когда в январе 1939 г. он узнал от своего соотечественника Юджина Вигнера об открытии Гана и Штрассмана, он немедленно начал действовать: одолжил деньги у знакомых на аренду радия, необходимого для экспериментов, написал Жолио-Кюри и убедил Виктора Вайскопфа дать тому телеграмму с просьбой о прекращении дальнейших научных публикаций по проблеме урана, а также призвал к добровольной самоцен-зуре своих коллег. Наконец, после того как Жолио-Кюри все-таки опубликовал свои результаты, из которых следовало, что в принципе цепная реакция в уране осуществима, Сцилард написал знаменитое письмо о грозящей цивилизованному миру опасности, которое 2 августа 1939 г. за подписью Эйнштейна было послано президенту США Рузвельту. (В мае 1945 г., после разгрома фашизма, Сцилард станет писать другие письма: с призывом запретить использование атомного оружия — поистине ему суждено было стать Кассандрой атомной проблемы.)

В течение всего 1939 г. об атомной бомбе говорили и писали повсеместно, вплоть до вечерних газет, вероятно, потому, что сами физики все-таки не очень верили в ее реальность — особенно после того, как Нильс Бор объяснил, что для этого надо сначала разделить изотопы урана, о чем тогда и помыслить еще не решались. (Сам Нильс Бор готов был сформулировать «пятнадцать веских аргументов, доказывающих, что это невозможно», а Отто Ган с надеждой повторял: «Несомненно, это было бы противно воле божьей».) Не случайно поэтому, что первый разговор Ферми об атомной бомбе с чинами из военно-морского ведомства США, который состоялся уже в марте 1939 г., окончился вежливым взаимным недоверием.

302

Начало второй мировой войны в сентябре 1939 г., вторжение немецких дивизий в Бельгию весной 1940 г., падение Парижа в июне 1940 г., нападение Германии на СССР в июне 1941 г. и атака Японии на Пёрл-Харбор в декабре 1941 г. заставили государственных чиновников прислушаться, наконец, к предостережениям физиков. К тому же стало известно, что все ведущие немецкие физики собраны в «Урановое общество», что 1200 т уранового концентрата из Бельгийского Конго (половина мирового запаса) конфискованы Германией у побежденной Бельгии и что единственный в мире завод по производству тяжелой воды в Норвегии находится под особой охраной частей СС.

Нависшую опасность острее всего чувствовали ученые-эмигранты: Лео Сцилард и Юджин Вигнер из Венгрии, Альберт Эйнштейн, Виктор Вайскопф, Ганс Бете, Франц Симон и Рудольф Пайерлс из Германии, Энрико Ферми из Италии, Отто Фриш из Австрии, Фрэнсис Перрен, Ганс Халбан и Лео Коварски из Франции, Иосиф Ротблат из Польши, — они и стали инициаторами военной атомной программы. И все же до лета 1940 г. очевидные трудности разделения изотопов урана оставляли мало надежд на то, что атомную бомбу можно будет сделать в обозримом будущем.

Положение сильно изменилось после 15 июня 1940 г., когда Филипп Абельсон и Эдвин Макмиллан сообщили, что при облучении урана-238, по-видимому, образуется делящийся изотоп нового трансуранового элемента, названный впоследствии плутонием-239. Поскольку плутоний можно отделить от урана химическими методами, то проблема разделения изотопов тем самым устраняется. Джеймсу Чэдвику следствия этой работы казались настолько очевидными, что он послал в США официальный протест против публикации такого рода исследований в открытой печати. Его беспокойство имело основания: в июле 1940 г. Карл фон Вейцзеккер в Германии уже понимал, что уран-235 в атомной бомбе можно заменить плутонием-239, а вскоре к тому же выводу пришел и Фриц Хоутерманс. Несколько раньше, 27 мая 1940 г., в США на значение 239Ри обратил внимание Луис Тёрнер в представленном секретном тогда докладе. (Именно в это время все публикации по проблеме урана в США были запрещены.)

Раньше других реальную возможность сделать атомную бомбу осознали в Англии, и там же (Фриш, Пайерлс, Перрен и Чэдвик) в 1939—1940 гг. были сделаны первые оценки ее критической массы. Именно эти работы в значительной мере повлияли на решение правительства США от 6 декабря

1941 г. начать работы по созданию атомной бомбы. 16 июля 1945 г. в 5 ч 30 мин утра была взорвана первая из них. К концу этого года их было уже около двухсот.

Атомная бомба — это просто-напросто кусок урана-235 или плутония-239, а весь ее секрет — в трудности выделения этих делящихся изотопов. Минимальная масса атомной бомбы определяется критическими размерами куска урана или плутония, то есть такими размерами куска, в котором уже возможна цепная реакция, несмотря на то, что часть нейтронов уходит через его поверхность. Поскольку, в отличие от атомного реактора, в бомбе нет урана-238, поглощающего нейтроны, то надобность в замедлителе отпадает и поэтому объем ее не превышает одного литра. Критическая масса шарообразного куска урана-235 равна 47,8 кг, плутония-239 — всего 9,65 кг. Массу этих шаров можно значительно уменьшить, если предварительно сжать их с помощью обычной взрывчатки.

Для взрыва атомной бомбы достаточно соединить вместе ее части, размеры каждой из которых меньше критических. Мощность атомных бомб, сброшенных на Хиросиму (около 20 кг урана-235) и Нагасаки (около 5 кг плутония-239), эквивалентна взрыву 13 и 21 тыс. тонн тринитротолуола соответственно. В первом случае «сгорело» 0,7 кг урана, во втором — 1,2 кг плутония, масса бомб уменьшилась на 0,7 г и 1,2 г соответственно, температура при взрыве превысила температуру в центре Солнца, а грибообразное облако радиоактивного праха поднялось до высоты 15 км.

В современных ядерных бомбах, кроме энергии деления, используют энергию синтеза ядер дейтерия и трития по схеме

d + t-^4He + n + 17,6 МэВ.

Идею такой «водородной бомбы» еще в феврале 1942 г. обсуждали Ферми и Теллер, а в 1952 г. она уже