Оппенгеймер. История создателя ядерной бомбы

Для сведения: критическая масса (минимальная масса делящегося вещества, необходимая для начала самоподдерживающейся цепной реакции деления) для урана составляет 50 кг, а для плутония, который получают из природного изотопа урана с атомным номером девяносто два и массовым числом двести тридцать восемь – 10 кг. Урановой была только бомба «Малыш», сброшенная 6 августа 1945 года на Хиросиму. «Толстяк», упавший 9 августа того же года на Нагасаки, представлял собой плутониевую бомбу, работавшую на основе распада плутония с атомным номером девяносто четыре и массовым числом двести тридцать девять. Собственно, для деморализации японцев и склонения их к капитуляции хватило бы и «Малыша». Но правительству Соединенных Штатов было важно испытать «в полевых условиях» оба варианта, а заодно продемонстрировать свою силу Советскому Союзу, который в августе 1945 года рассматривался уже не в качестве союзника, а в качестве потенциального противника. Кстати говоря, плутоний был открыт группой сотрудников Калифорнийского университета под руководством Гленна Теодора Сиборга в феврале 1941 года. Открытие было совершено с помощью усовершенствованного циклотрона Эрнеста Лоуренса. Если Роберта Оппенгеймера называют «отцом атомной бомбы», то Гленн Сиборг носит неофициальный титул «отца ядерной химии».

Во время совместной работы с Робертом Оппенгеймером Сиборга поражала его способность предугадывать. Оппенгеймер отвечал на вопрос до того, как тот был задан. Ответы были пространными, и нередко не содержали того практического зерна, которое было нужно Сиборгу. Гленну пришлось подстраиваться под старшего товарища и формулировать свои вопросы предельно конкретно для того, чтобы получить нужный ответ. «Поражали не только его знания и острота ума, но и полет его мысли, – вспоминал Сиборг об Оппенгеймере. – Мысль могла воспарить так высоко, что он сразу видел всю проблему целиком, в то время как нам приходилось складывать целое из кусочков». Тем не менее, в периодической таблице Менделеева есть сиборгий – сто шестой элемент, открытый в 1997 году. А вот оппенгеймерий там вряд ли появится…

Но ничего страшного, история все равно будет помнить Роберта Оппенгеймера, человека, которому удалось изменить мир. Это не красивые слова, а чистая правда, поскольку ядерное оружие действительно его изменило.

Если критическая масса для урана составляет 50 кг, а для плутония – 10, то почему Эйнштейн писал Рузвельту, что «такие бомбы могут оказаться слишком тяжелыми для воздушной транспортировки»? На дворе был не 1900 год, когда братья Райт[67] подняли в воздух свой первый планер, а 1939-й.

Просто в октябре 1939 года профессор физики Бирмингемского университета Рудольф Пайерлс (еще один бежавший от нацистов еврей) рассчитал, что критическая масса урана должна составлять несколько тонн. Пайерлс был уважаемым ученым, его расчеты казались верными, так что научный мир принял их без оспоривания и успокоился. Вряд ли при таких раскладах получится создать атомную бомбу. Но Пайерлс рассчитывал критическую массу для «обычного» природного урана, а его коллега Отто Фриш задумал сделать то же самое для чистого изотопа урана-235. Что нужно для запуска разветвленной (то есть нарастающей в геометрической прогрессии) цепной реакции, при которой выделяется колоссальное количество энергии? Нужно, чтобы при распаде одного ядра испускалось не менее двух свободных нейтронов. Ядро урана-235 при распаде «выстреливает» до восьми нейтронов, в среднем – 2,4. Фриш и Пайерлс высчитали, что для разветвленной цепной реакции будет достаточно около килограмма урана-235. Расчеты получились чересчур оптимистичными, поскольку на деле требовалось не менее 15 кг, но главным было то, что счет шел не на тонны, а на килограммы.

Фриш и Пайерлс подготовили меморандум о свойствах радиоактивной «супербомбы» и ее конструкции, который был передан декану физического факультета Бирмингемского университета Марку Олифанту. Олифант отнесся к меморандуму с максимальной серьезностью, и в результате 10 апреля 1940 года состоялось первое заседание комитета M.A.U.D. (Military Application of Uranium Detonation[68]) под председательством ведущего британского ядерного физика Джорджа Паджета Томсона.