Рональд Кларк - Рождение бомбы

Во Франции Ф. Перрен оценивал такую массу примерно в сорок тонн весом с диаметром около трех метров. В Британии в течение лета 1939 г. разрешением этой проблемы энергично занимался проф. Р. Пайерлс, тридцатидвухлетний берлинец, покинувший Германию в 1929 г. и перебравшийся в Цюрих. Весной 1933 г. он прибыл в Кембридж.

Пайерлс, подобно большинству других людей, испытавших на себе первые порывы нацистского шторма, постоянно находился в тревоге по поводу того, что в Германии, где Ган впервые расщепил ядро, может появиться оружие, с помощью которого немцы поработят весь мир.

Летом 1939 г. Пайерлс решил определить критическую массу блока из чистого урана. Как вопрос, так и ответ, приведенные в статье, полученной Кембриджским физическим обществом 14 июня, казалось, носили чисто академический характер. Пайерлс отмечал, что цепная реакция, вызываемая размножением нейтронов, по-видимому, осуществима в чистом уране; он добавлял, что «размножение нейтронов возможно только в том случае, если путь, пройденный каждым нейтроном внутри тела, достаточен, чтобы произошло столкновение. Представляется интересным обсудить зависимость вероятности данного явления от размеров тела... Так как это заводит нас в довольно сложные математические проблемы, то я намереваюсь в качестве вступления изложить здесь теорию для упрощенного случая». Далее он предложил серии уравнений, в которые было необходимо лишь подставить ядерные константы, чтобы получить критическую массу урана, т. е. размер возможной бомбы.

«Критическая масса,— поясняет Пайерлс теперь,— получалась порядка нескольких тонн. Поэтому мне казалось, что статья не может иметь отношения к ядерному оружию. В целом эта масса, не говоря уже ни о чем другом, должна была иметь размеры современного уиндскейлского реактора. Конечно, нечего было и думать о том, чтобы поднять такую махину на самолете...» Следует сказать, что тот же самый метод был использован несколькими месяцами позже для определения размера куда более практического оружия. Вовремя эта возможность не была понята. «Иначе,— поясняет Пайерлс,— я, конечно, не допустил бы опубликования моей статьи, так как она могла привлечь внимание к этой проблеме и побудила бы кого-нибудь думать в опасном направлении». Статья под заглавием «Критические условия процесса размножения нейтронов» была опубликована в октябрьском выпуске протоколов Кембриджского физического общества — несколько недель спустя после начала войны.

Эти вычисления непосредственно связывались с более важными событиями, происшедшими следующей весной. Однако необходимо на время оставить одну нить повествования и обратиться к другой, относившейся скорей к практике, нежели к теории.

Вычисления Пайерлса сводились по сути дела к тому, что теперь физикам известно под названием «сечение захвата» ядра урана. Оно выражается числом, по которому можно судить, как много ядерных делений будет происходить при определенных условиях. Если ядра подвергают бомбардировке медленными нейтронами, то действует много факторов; если же бомбардируют быстрыми нейтронами, с которыми позднее связывались надежды на осуществимость бомбы, то действуют только две переменные величины. Одна из них—это размер самого ядра, а другая —статистическая вероятность деления. «Например,— говорит Пайерлс,— если я бросаю мяч в

оконное стекло поверхностью в один квадратный фут, то может быть один шанс из десяти, что стекло разобьется, и девять шансов, что мячик отскочит. На языке физиков это отношение к мячу, летящему по данной траектории, имеет «сечение распада», равное 1/10 квадратного фута, и «упругое сечение» — 9/10 квадратного фута.

Осенью 1939 г. размеры ядра урана были уже известны; затруднение состояло в определении того, насколько часто столкновение приводит к отражению нейтрона ядром, о которое он ударяется, как часто нейтрон поглощается ядром и насколько часто происходит деление. Эта проблема вскоре была исследована в Ливерпульском университете. Здесь только что соорудили первый британский циклотрон — один из приборов для изучения ядерных делений. Эту работу возглавлял проф. Чедвик, глава отдела физики, по всей вероятности, самый выдающийся физик-ядерщик страны. В течение 30-х годов он не только настойчиво продолжал сложные ядерные исследования в Кавендишской лаборатории, но и нес большую административную нагрузку.

Этому человеку, наблюдавшему за ходом большинства британских работ, связанных с бомбой, было уже около пятидесяти, когда началась война. В первые годы столетия он учился под руководством Резерфорда в Манчестерском университете. В 1913 г. Чедвик завоевал право на стипендию и был направлен на работу под руководством проф. Гейгера в Физико-технический государственный институт в Шарлоттенбурге под Берлином. Вскоре после начала первой мировой войны он попал в лагерь для гражданских пленных в Рюхлебене, где ему и еще нескольким ученым было позволено устроить лабораторию и проводить в 1ней некоторые работы. Когда наступил мир, Чедвик, как и многие другие физики-ядерщики, пришел к Резерфорду в Кавендишскую лабораторию, где в 1932 г. и был им открыт нейтрон.