с грехом пополам, в Германии к июню 1942 г. работа шла полным ходом: Вернер Гейзенберг провел самый сложный эксперимент по делению ядер, который когда-либо видел мир. За предыдущие несколько месяцев Гейзенберг построил в Лейпциге три разные «урановые машины», каждая из которых была мощнее предыдущей. В двух использовалась конструкция «сэндвича» с чередованием слоев тяжелой воды и урановой руды (которой в Германии дали кодовое название «препарат-38», исходя из ее химической формулы – U3O8). Но для своего новейшего реактора L – IV Гейзенберг все поменял. Вместо плоских слоев в L – IV использовались четыре сферические емкости, одна внутри другой. Кроме того, вместо урановой руды он применил чистый металлический уран в виде порошка. (По причинам, которые скоро станут ясны, этот порошкообразный металл был отделен от тяжелой воды тонкими алюминиевыми оболочками.) Имея диаметр всего 80 см, «машина» весила три четверти тонны и выделяла столько тепла, что физики постоянно держали ее погруженной в резервуар с (обычной) водой.
Эксперимент на L – IV начинался с того, что шарик из радия и бериллия опускали через «печную трубу» во внутренний резервуар с тяжелой водой. Радий испускал альфа-частицы, которые поражали атомы бериллия и выбивали нейтроны. Попадая в тяжелую воду, нейтроны замедлялись и, достигая первого слоя урана, вызывали ядерное деление. Деление, в свою очередь, высвобождало еще больше нейтронов, которые вновь замедлялись по мере продвижения наружу и попадания в следующие слои тяжелой воды, что, соответственно, вызывало еще больше ядерных делений во внешнем слое урана. Поскольку команда Гейзенберга приблизительно знала, сколько нейтронов выпускает за секунду радий-бериллиевый шарик в центральном отсеке, она могла подсчитать количество нейтронов, покидающих внешнюю поверхность сферы, и таким образом вычислить «коэффициент размножения нейтронов» – сколько дополнительных нейтронов производит установка. В июне 1942 г. команда получила коэффициент 13 % – это был первый в истории практический пример увеличения числа свободных нейтронов и первый шаг в цепной реакции. Вскоре Гейзенберг сообщил о результатах своего эксперимента нескольким нацистским руководителям, включая Альберта Шпеера.
К несчастью для Гейзенберга, серия аварий вскоре уничтожила аппарат L – IV. Урановый порошок является пирофором, то есть может вступать в реакцию с находящимся в воздухе кислородом и самовоспламеняться. (Имейте в виду, что это химическая реакция, а не ядерная, и тем не менее это нечто сногсшибательное.) Несколькими месяцами ранее в лаборатории Гейзенберга на собственном горьком опыте усвоили этот урок. Ассистент засыпал порошок урана в воронку, заполняя одну из емкостей. Внезапно он услышал «глухой удар». Он остановился, прислушиваясь, и вдруг из воронки вырвался почти четырехметровый язык пламени, отбросив его назад и опалив руки. Он попытался потушить огонь, набросив на него пиджак, но рядом загорелась еще одна коробка с урановым порошком, и другому ассистенту пришлось тащить ее наружу и засыпать песком. После этого все люди были эвакуированы из помещения. К ужасу исследователей, через день металл все еще тлел, поэтому они опустили всю коробку в ведро с водой, благодаря чему потушили огонь, но извлекли неверные уроки.
Вторая аварийная ситуация развивалась медленнее, но пиротехнические эффекты оказались еще более впечатляющими. Команда Гейзенберга обычно держала сферу в резервуаре с холодной водой, и однажды днем в конце июня ассистент заметил в нем череду пузырьков. Проверка показала, что это водород, H2. Дурной знак. По всей видимости, в сфере образовалась утечка, и содержавшийся внутри уран отбирал О из H2O, образуя взрывоопасный газ. Выделение водорода прекратилось около четверти четвертого, поэтому они решили заглянуть внутрь сферы. Крышку поручили снять тому же злосчастному ассистенту, которому раньше обожгло руки, и на этот раз ему повезло не больше. Отвинчивая крышку, он услышал шипение и почувствовал всасывание воздуха. Последовали две секунды зловещей тишины – и извергся очередной вулкан с лавой в виде горящего урана. Прикрывая голову, бедняга отбежал.
На этом представление не закончилось. Помня уроки первого инцидента, команда решила облить горящий уран водой, полагая, что к металлу перестанет поступать кислород и он погаснет. Увы, хотя урановый порошок способен воспламеняться в воздухе, он также может становиться взрывоопасным при реакции с водой. (Веселенькое дело!) Не подозревая об этом, ассистенты погрузили сферу обратно в резервуар и стали ждать.
В этот момент в лабораторию заглянул Гейзенберг. Все в порядке, мальчики? Да, шеф, отлично. Пахло там, должно быть, ужасно: у горящего металла специфический запах, но Гейзенберг удовлетворился ответом и отправился проводить вечерний семинар.
В середине семинара, около 6 часов вечера, к нему постучался ассистент: «Вам стоит взглянуть на это, шеф». Гейзенберг побежал в лабораторию и обнаружил, что вода в резервуаре бурлит и пузырится. Рядом стояли два ассистента, соображая, что делать. Внезапно сфера вздрогнула и начала деформироваться. Не теряя времени, все бросились в коридор.
Сфера взорвалась с такой силой, что около сотни металлических заклепок, скреплявших алюминиевые оболочки, были вырваны и разлетелись в стороны. На этот раз огонь достигал в высоту шести метров, облизывая потолок. Ученые спаслись бегством, а через несколько минут прибыла местная пожарная команда. Несмотря на все усилия, пожарные не смогли загасить адское пламя, а только локализовали его. Сфера продолжала тлеть еще двое суток, представляя собой, по образному выражению одного из свидетелей, «булькающее болото» из опаленного металла и грязной воды.
Поскольку никто не погиб, пожарные только посмеялись над происшествием. Один из них, знакомый с Гейзенбергом, хлопнул физика по плечу и поздравил с тем, что тот наконец произвел «атомный взрыв».
Гейзенберг подумывал о том, чтобы после экспериментов с L – IV перевести лабораторию в Берлин, и авария послужила удобным предлогом. Но нельзя отрицать значимости того, чего он добился в Лейпциге, – первого в истории практического размножения нейтронов и, возможно, первой реальной, хоть и небольшой по масштабам, ядерной цепной реакции.
Слухи об этом достижении дошли до других членов Уранового клуба, а затем распространились по Германии. Следом о нем узнали ученые из нейтральных стран, таких как Швейцария, которые, в свою очередь, поделились с коллегами по всему миру. Легко представить, что за этим последовало. Хотя в своей работе ученые и стремятся к точности, они не менее простых обывателей склонны приукрашивать слухи. Уже вскоре несколько физиков-ядерщиков сопоставили размножение нейтронов на 13 % с последующим возгоранием реактора и решили, что действительно произошел некий атомный взрыв. Аналогичным образом пара обгоревших рук и опаленная одежда превратились в тяжелые травмы.
Докатившись до Соединенных Штатов, слухи уже обернулись утверждением, что Вернер Гейзенберг произвел в своей лаборатории полномасштабную ядерную цепную реакцию, в результате которой погибло несколько блестящих молодых ученых. Поскольку в США в то время не было никакой программы научного шпионажа, в государственных органах не могли проверить истинность этого утверждения – и поверили домыслам. В Чикагском университете один крупный физик, построив график предполагаемого прогресса Германии, подсчитал, что Гитлер может заполучить атомную бомбу уже через полгода. По крайней мере, рассуждал он, действующий ядерный реактор позволил бы Рейху массово производить радиоактивные изотопы, чтобы начинять ими грязные бомбы для атак на европейские города.
Слухи о возгорании L – IV произвели на ядерное сообщество союзников двоякий эффект. Во-первых, американские физики взглянули на свои жалкие до сих пор попытки создать бомбу и состроили кислую мину. Дальнейшее промедление было уже немыслимым. Поэтому 6 декабря 1941 г. в порядке объявления научной войны они запустили Манхэттенский проект – всего за несколько часов до того, как налет на Пёрл-Харбор вовлек в настоящую войну всю остальную страну. Во-вторых, американские власти принялись разрабатывать планы уничтожения нацистской программы по созданию атомной бомбы. Одна очевидная идея сводилась к тому, что, если убрать из проекта Вернера Гейзенберга, вся работа застопорится. Другой уязвимой точкой была тяжелая вода: она была необходима немцам для исследований, а производила ее в то время одна-единственная компания в мире. Быстро сформировался план сократить это количество до нуля.
