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».

Date: 2015-09-22; view: 306; Нарушение авторских прав