Kitabı oku: «Отряд отморозков. Миссия «Алсос» или кто помешал нацистам создать атомную бомбу», sayfa 7

Часть II
1940–1941

Глава 9
Урановый клуб

Через две недели после начала Второй мировой войны немецкое военное командование пригласило в Берлин на секретную встречу восьмерых физиков и химиков, включая Отто Гана. Многие из них опасались, что вермахт отправит их на фронт для реализации какого-нибудь ужасного проекта. В то утро они с тяжелым сердцем собирали вещи и прощались с родными.

Представьте себе их облегчение, когда они увидели, что их встречает физик Курт Дибнер. Впрочем, большинство приехавших Дибнера презирали. Он не имел настоящего профессорского звания и работал в малоуважаемой области военно-технических разработок – два минуса в высокомерном мире немецкой науки. К тому же было в нем что-то жалкое. Костюм на нем сидел плохо, очки постоянно соскальзывали с носа, и он беззастенчиво пытался подольститься к представителям различных элит: некогда он вступил в фехтовальный клуб исключительно ради полезных связей и упорно оставался в этом виде спорта, несмотря на несколько шрамов на лице – наглядных свидетельств его некрасивой напористости. И все же, несмотря на спесивое отношение к Дибнеру, в тот день ученые с теплотой пожимали ему руку. Это все-таки не солдат и не фанатик, так что, для чего бы их ни пригласили на это совещание, на фронт их явно не отправят. Они понятия не имели, что Дибнер предложит им нечто гораздо более чудовищное.

Не доверяя интеллектуалам, нацисты предоставили отсрочку от призыва 1939 г. мало кому из ученых. (Из примерно тысячи человек, освобожденных тогда от военной службы, большинство составляли актеры, художники, танцоры и певцы, которыми восхищался Гитлер.) Эти немногочисленные химики и физики оказались исключением. Почему? Потому что Дибнер убедил свое начальство сделать ставку на смелый проект – создание атомной бомбы. Они стали называться Uranverein – Урановый клуб.

При упоминании об атомной бомбе лица присутствующих приняли недоуменное выражение, и несколько ученых выступили с возражениями. Проект выглядел безнадежным начинанием, которое, скорее всего, будет лишь отвлекать деньги и ресурсы от более насущных потребностей. Для начала не было никаких доказательств того, что атомные бомбы возможны. Но Дибнер не разделял всеобщего пессимизма, и в ходе встречи этот стеснительный и честолюбивый человек изменил ход истории, убедив коллег хотя бы попробовать. В США и Великобритании физики предпримут собственные исследования деления атомного ядра, напомнил он, и ни один истинный немец не может допустить победы янки или бриттов. По крайней мере, сотрудничество обеспечит им отсрочку от призыва. Поставленные перед таким выбором ученые сдались.

Дибнер достиг своей главной цели, но закончилась встреча для него неудачно. Составляя список членов клуба, он опустил одно очевидное имя: Вернер Гейзенберг. Когда его спросили, в чем дело, он пояснил, что Гейзенберг занимается теоретической физикой, а для создания атомной бомбы потребуются инженерные навыки и знание прикладных наук. По правде говоря, Дибнер просто ненавидел Гейзенберга и был рад его обойти. Команда умников-теоретиков, сплотившаяся вокруг Гейзенберга, смотрела на военных физиков вроде Дибнера свысока, считая их людьми второго сорта, а сам Гейзенберг однажды пренебрежительно отозвался о его работе как о «любительской». К тому же Дибнер опасался, что обаятельный, блистательный Гейзенберг затмит его и перехватит управление проектом. Поэтому, когда кто-то из участников встречи предложил пригласить в Урановый клуб Гейзенберга, Дибнер воспротивился. Однако большинство поддержало включение Гейзенберга, и Дибнер уступил, чтобы не поставить под угрозу срыва весь проект. Вскоре он пожалеет об этом решении.

25 сентября Гейзенберг получил распоряжение присоединиться к Урановому клубу и на следующий день выехал из Лейпцига в Берлин. Как бы он ни противился сотрудничеству с Дибнером, но отсрочка от призыва радовала. К тому же он мечтал повидаться с одним из членов клуба – своим пропавшим из виду другом Карлом Вайцзеккером.

Сам Микеланджело, если бы его попросили изваять аллегорию высокомерия, не смог бы усовершенствовать облик Карла Фридриха фон Вайцзеккера: изогнутые ноздри, выставленный вперед подбородок, плотно сжатые губы. Двадцатипятилетний Гейзенберг впервые встретился с ним в Копенгагене в 1926 г., во время работы у Нильса Бора. Вайцзеккеру было 14, он был потомком многих поколений баронов и сыном высокопоставленного немецкого дипломата в Дании. Но у него также имелась склонность к науке, и, когда его мать однажды вечером вернулась домой с концерта и принялась щебетать о каком-то очаровательном молодом физике, который играл там на фортепьяно, Вайцзеккер был ошеломлен: ведь он читал о Гейзенберге в журналах.

Вскоре Вайцзеккер добился знакомства с ним. Несмотря на разницу в возрасте, они подружились, возможно потому, что Гейзенберг был несколько ребячливым, а Вайцзеккер – слишком взрослым. Они стали часто видеться, а еще больше их дружбу укрепила одна встреча несколько месяцев спустя. Гейзенберг проезжал через Берлин, куда переехала семья Вайцзеккеров. Ему нужно был сделать пересадку, и он пригласил своего юного приятеля проехаться с ним на такси на другой вокзал. Там, на заднем сиденье, Гейзенберг познакомил его с только что разработанной им революционной теорией – принципом неопределенности. Как многие подростки, Вайцзеккер был склонен к романтике, и это прикосновение к одному из величайших и самых озадачивающих открытий XX в. опьянило его. Вскоре он поклялся посвятить всю жизнь теоретической физике.

После этого они стали неразлучными друзьями. Оба любили природу и вместе совершали длительные походы и лыжные прогулки, обсуждая в разъездах по Европе последние достижения физики. Разумеется, интеллектуально Вайцзеккер не мог сравниться с Гейзенбергом. Да и мало кто мог. Но он был сообразительным, проницательным юношей и оказался ценным младшим партнером. Более того, он предложил своему наставнику кое-что важное – представление о политике. В не связанных с физикой вопросах Гейзенберг нередко попадал впросак, а то и выглядел идиотом. Сын дипломата лучше понимал окружающую реальность и помогал своему другу ориентироваться в безжалостном мире немецкой науки. Вайцзеккер иногда называл политику «мутной средой», но охотно играл в эту игру, и играл мастерски.

Взаимное отчуждение друзей началось в 1932 г. Проводя все больше и больше времени с семьей Вайцзеккеров, 30-летний Гейзенберг отчаянно влюбился в 16-летнюю сестру Карла, Адельхайд. В один прекрасный день он объявил о своем чувстве к ней, шокировав весь аристократический клан. После этого фрау Вайцзеккер посетила квартиру Гейзенберга, отчитала его и запретила посещать их дом. Даже Нобелевская премия, которую он получил несколько месяцев спустя, не улучшила их мнение о нем.

Несмотря на это, Карл Вайцзеккер продолжал встречаться и путешествовать с Гейзенбергом. (Подобно Мо Бергу, они вместе посетили Берлин в конце января 1933 г., когда толпы нацистов праздновали назначение Гитлера на пост канцлера Германии.) Но Гейзенберг продолжал тупо, настырно преследовать Адельхайд, даже в других странах, куда переезжала семья. В конце концов старший Вайцзеккер приказал Гейзенбергу прекратить преследование, а затем выдал дочь замуж за немецкого офицера. Гейзенберг был раздавлен. Оборотная сторона ребячливости – неспособность вести себя по-взрослому, и он практически исключил из своей жизни Вайцзеккеров, в том числе и Карла.

Последующие несколько лет оказались драматическими для обоих мужчин. Вскоре женившись на девушке по имени Элизабет (с которой он познакомился, играя на фортепьяно на званом обеде), Гейзенберг оказался втянут в конфликт с «арийской физикой», пережив несколько допросов. В это время ему бы очень пригодились политические советы Вайцзеккера. Тот, в свою очередь, наблюдал, как его отец делает карьеру в рядах нацистской партии; в конце концов он стал человеком номер два в ее внешнеполитическом отделе и помог заложить фундамент для развязанной Гитлером войны. За это семья заплатила высокую цену: младший брат Карла Генрих был убит в Польше на второй день войны, оказавшись среди первых из 50 млн жертв.

Несмотря на личное горе, в конце сентября Вайцзеккер посетил второе собрание Уранового клуба. По правде говоря, космические лучи вдохновляли его куда больше, чем расщепление ядра урана. Однако, будучи человеком расчетливым, он осознавал политическую важность этой темы и, общаясь с коллегами, вполголоса объяснял, что работа над созданием атомной бомбы повысит престиж ученых среди военных и откроет доступ к более щедрому финансированию. Если же они правильно разыграют эту партию, добавлял он, то, возможно, смогут даже манипулировать нацистами в своих целях. Это была крайне опасная игра.

Вайцзеккер также убедил присоединиться к проекту Отто Гана, который испытывал моральные сомнения по поводу исследований деления ядра. Относительно своего старого друга Гейзенберга Вайцзеккер, возможно, был не так уверен, поскольку они несколько лет почти не виделись. Но они тепло встретились, когда Гейзенберг явился для выполнения своих должностных обязанностей, и в итоге стали ключевыми членами этой новой, потенциально смертоносной команды.

Одним из первых действий в рамках Уранового клуба стало назначение каждого ученого на одно из двух направлений. Первое было связано с обогащением урана.

В природе существует два основных типа, или изотопа, атомов урана: уран-235 и уран-238. Каждый такой изотоп имеет равное число протонов (92). Различаются же они количеством нейтронов: у урана-238 их на три больше. В большинстве случаев эта разница не имеет никакого значения, так что в химических реакциях уран-235 и уран-238 ведут себя одинаково. Но эти дополнительные нейтроны имеют огромное значение для цепных реакций деления ядра. Когда нейтрон ударяет по атому урана-235, ядро подвергается распаду и высвобождает новые нейтроны, вызывая лавинообразную цепную реакцию. Напротив, когда облучается уран-238, атом просто поглощает дополнительный нейтрон. Распада ядра не происходит, новые нейтроны не выделяются. Итак, для создания атомной бомбы требуется как можно больше урана-235 и как можно меньше урана-238. В противном случае уран-238 поглотит излишек нейтронов, и цепная реакция затухнет.

Проблема в том, что способный к делению изотоп 235 встречается в естественном виде редко – к нему относится всего один из каждых 140 атомов урана. Очевидное решение – отделить уран-235 и сконцентрировать его, получив так называемый обогащенный, или «сверхъестественный», уран.

Но обогащение урана легче описать, чем осуществить. Большинство уловок, которые используют химики для разделения веществ, основаны на химических различиях между ними: вы помещаете их в кислоту или иную среду, и одно вещество растворяется, а другое остается в осадке. Но эти уловки не работают в случае с ураном-235 и ураном-238, потому что, как мы уже сказали, это один и тот же элемент и в химических реакциях эти два типа атомов ведут себя одинаково. Поэтому ученым пришлось изобрести новые способы разделения урана, но все они были громоздкими и требовали абсурдного количества энергии; в некоторых случаях они сортировали изотопы буквально атом за атомом. Сам Нильс Бор провозгласил создание атомного оружия невозможным именно по этой причине. Действительно, обогащение урана казалось самым большим препятствием на пути создания такого оружия, поэтому Урановый клуб выделил для решения этой проблемы целую команду.

Второе направление работы клуба предусматривало строительство ядерного реактора, который немцы называли «урановой машиной». По сути дела, реакторы – это лабораторные аппараты для осуществления цепных реакций в ограниченном масштабе. Поскольку в них используется необогащенный уран, реакторы не взрываются грибовидным облаком, как бомбы. Но их можно использовать для изучения характеристик цепных реакций, что является жизненно важным для создания бомбы знанием.

Гейзенберг вошел в команду «Урановая машина» и полностью погрузился в решение этой задачи. Все еще переживая скандал с «еврейской физикой», Гейзенберг хотел доказать немецким властям, что он не просто отшельник-теоретик, но способен заниматься и основательной практической деятельностью, создавая полезные вещи. Он также обожал соревновательность и был безжалостен к конкурентам. Ему нравилось громить противников в пинг-понге и других играх, а физику он считал не менее серьезным спортом. Осуществление первой в мире самоподдерживающейся цепной реакции стало бы огромной честью для Германии.

К началу декабря 1939 г. Гейзенберг подготовил два секретных отчета о цепных реакциях: один был посвящен их использованию в производстве энергии, а другой – бомбам. Для экспериментальной работы он организовал небольшую лабораторию в деревянном сарае, примыкавшем к зданию научного института в Берлине, рядом с проездом, засаженным вишневыми деревьями. Внутри сарая была выложена кирпичом яма глубиной 180 см – первая в мире испытательная камера для ядерных реакторов. Поскольку работать приходилось с радиоактивными материалами, ученые, входя в сарай, облачались в комбинезоны, маски и очки. Зловещее зрелище! Одного этого было достаточно, чтобы держать любопытных на расстоянии, но для подстраховки объект снабдили еще и кодовым названием «Дом вирусов».

Таким образом, за два года до начала Манхэттенского проекта ученые Уранового клуба уже работали над двумя ключевыми проблемами создания ядерного оружия – обогащением урана и обеспечением самоподдерживающейся цепной реакции. Немецкий проект атомной бомбы успешно стартовал.

Сын дипломата Карл Вайцзеккер вскоре обеспечил третий важнейший ингредиент. В первые дни войны во время поездок в берлинском метро он часто читал такие журналы, как Physical Review. Это вызывало неодобрительные взгляды со стороны других пассажиров, поскольку статьи были написаны на английском, языке противника. (Впоследствии, во время войны, одного немецкого ученого приговорили к смертной казни за то, что он слушал Би-би-си.) Но Вайцзеккера мало заботило мнение простонародья. Лучше всего ему думалось как раз в метро, и именно там судьбоносным июльским утром 1940 г. ему в голову пришла одна из его самых ценных идей.

Как уже отмечалось, уран-235 при попадании нейтрона расщепляется, а уран-238 нет. Поэтому логично, что большинство ученых-ядерщиков сосредоточились на изучении первого. Но при этом они кое-что упустили. Поглощая нейтрон, 238-й становится ураном-239, немного более упитанной версией самого себя. Затем он подвергается так называемому бета-распаду. В ходе этого процесса нейтрон в ядре превращается в протон и электрон; электрон покидает ядро, а протон остается.

Занятная штука. Большинство ученых на этом и останавливались, но Вайцзеккер видел чуть дальше. После того как атом урана-239 претерпевал бета-распад и получал дополнительный протон, он должен был стать новым элементом – номер 93. И Вайцзеккер понял, что этот новый элемент 93 также будет нестабильным и также подвергнется взрывному делению. Более того, этот элемент можно дешево получать в реакторе, так как не нужно ничего заранее обогащать – можно просто бомбардировать нейтронами обычный уран-238. И, главное, элемент 93 отличался от урана: химики легко могли бы его растворить и отделить. В нем имелись все преимущества урана-235 и никаких недостатков.

Нейтроны мыслей вскоре начали носиться по мозгу Вайцзеккера (это была полноценная мыслительная цепная реакция), и к его станции ему уже была ясна общая картина. По правде говоря, Вайцзеккер додумался тогда не до всех подробностей. Элемент 93, теперь называемый нептунием, также подвергается бета-распаду и, в свою очередь, превращается в элемент 94, плутоний, который является действительно опасным веществом. Тем не менее Вайцзеккер понял самое важное: немцы могут использовать «урановую машину» для массового производства из урана-238 распадающегося элемента, который затем можно быстро отделить. Другими словами, сын одного из самых важных дипломатов Третьего рейха взял и придумал гораздо более дешевый и практичный способ производства взрывчатки для атомных бомб.

Помимо энергичного Дибнера, сына дипломата Вайцзеккера и блестящего, но бестолкового Гейзенберга, решающую роль в истории Уранового клуба сыграл еще один его член. К несчастью для Вальтера Боте, его вклад обернулся не открытием или прорывом, а колоссальным просчетом.

Боте занимал в немецкой науке странное положение – наполовину легенда, наполовину неудачник. Легендой он стал благодаря храбрости и хладнокровию, проявленным во время Первой мировой войны. Получив в 1914 г. докторскую степень, он был призван в немецкую стрелковую часть, попал в плен в России и следующие пять лет провел в отдаленном лагере в Сибири. Но он не сдался и продолжал вести там независимые исследования в области математики и теоретической физики, даже составив собственную таблицу логарифмов, чтобы легче было производить вычисления. Он также нашел время, чтобы выучить русский язык, поухаживать за русской женщиной и жениться на ней. В Германию в 1920 г. он вернулся вместе с женой, будучи героем войны и ярким примером сохранения достоинства в тяжелейших условиях.

Но 1930-е годы обрушили на Боте ряд ударов. Подобно супругам Жолио-Кюри – фактически даже раньше них – он в нескольких экспериментах обнаружил убедительные доказательства существования нейтрона, но неверно истолковал свои результаты. Но, в отличие от Жолио-Кюри, других крупных открытий, которые могли бы скомпенсировать этот промах, он не совершил. Положение усугублялось тем, что его чудесный брак расстроился и он все больше тяготился семейной жизнью. В довершение всех бед как умеренный противник нацистов он попал в научную изоляцию и был оттеснен в сторону коллегами, которые с бóльшим рвением восприняли арийские идеи. Этот тройной удар – в профессиональной, личной и политической сферах – в конце концов сломил Боте: его здоровье было подорвано, он пережил нервный срыв и в результате попал в лечебницу.

Желая вырваться из Германии, лысеющий усатый Боте летом 1939 г. отправился в США с лекциями. Он собирался провести время в одиночестве, сосредоточившись на науке, но на борту корабля встретил Ингеборг Мёршнер, жизнерадостную и кокетливую блондинку на 30 лет моложе себя. К его удивлению, Мёршнер ответила ему взаимностью, и в его душе вспыхнули давно дремавшие страсти и потребность в любви. Целые дни он проводил в мечтах о ней – и много бессонных ночей вместе с ней: пожилой физик и молодая чиновница-нацистка стали любовниками.

По удачному совпадению оба сначала направлялись в Нью-Йорк, поэтому Боте сопровождал ее при осмотре Всемирной выставки в Квинсе, где они прогуливались рука об руку. Спустя несколько недель по счастливой случайности их маршруты снова пересеклись в Сан-Франциско, где она начала работать в консульстве Германии, а Боте планировал изучить конструкцию циклотрона в Калифорнийском университете в Беркли. Встретившись, они отправились осматривать достопримечательности. У Боте дома остались жена и двое детей, но он выбросил их из головы и с радостью поддался безумному увлечению.

Маршруты их, разумеется, совпали не случайно. Мёршнер шпионила за ним с момента их встречи на борту, сообщая в Берлин обо всех его передвижениях. (С женой-иностранкой и желанием поехать в Америку Боте, несомненно, попал под подозрение.) Боте об этом и не подозревал, а к возвращению в Германию в конце лета вообще сильно изменился. Он даже стал демонстрировать явные симпатии к нацистской партии. Во время первой встречи Уранового клуба, пока остальные участники хмыкали и хмурились, слушая о планах разработки атомной бомбы, Боте призывал их сплотиться и поддержать проект. «Господа, это необходимо сделать», – заявил он.

В клубе он получил важную роль в проекте разработки уранового реактора. Как несколькими годами ранее доказал Энрико Ферми, скорость нейтронов играет важную роль в расщеплении ядра. В частности, ученые знали, что уран-238 лучше взаимодействует с быстрыми нейтронами, а способный к делению уран-235 – с медленными. Таким образом, задача при создании реактора состояла в том, чтобы снизить скорость нейтронов для уменьшения шансов их поглощения ураном-238 и увеличения шансов их захвата ураном-235. По техническим причинам ученые назвали снижение скорости нейтронов их «усмирением».

Ферми замедлял нейтроны с помощью воды из пруда и парафина, но ученые подозревали, что и другие вещества могут так же хорошо работать в качестве замедлителей, в частности графит. (Большинство людей представляют графит лишь в виде «свинцового» грифеля в карандаше, хотя на самом деле это чистый углерод.) Боте поставил два вопроса о графите. Во-первых, насколько хорошо он замедляет нейтроны? В этом отношении углерод, имея небольшой атомный вес, казался многообещающим, но это следовало проверить экспериментально. Во-вторых, поглощает ли графит нейтроны? Некоторые элементы имеют дурное обыкновение поглощать одинокие нейтроны, подавляя цепные реакции. Боте нужно было определить, не входит ли в их число углерод.

Он работал с массивными кусками графита – шарами около метра в диаметре. В них просверливалась «печная труба», через которую в начале эксперимента нужно было бросить источник нейтронов в центр шара. Оттуда нейтроны пробивались наружу, многократно сталкиваясь с атомами углерода по мере продвижения к поверхности. В конце концов они либо поглощались углеродом, либо, вылетев из шара, фиксировались детектором. Исходя из количества и скорости распознанных нейтронов, Боте мог определить, насколько эффективно графит их замедляет и сколько нейтронов поглощает. Все довольно-таки просто.

К сожалению, Боте не сумел сосредоточиться на работе. Он так и не прекратил роман с Мёршнер, которая переехала в Лиссабон, после того как правительство США закрыло немецкое консульство в Сан-Франциско (оно было переполнено шпионами). Варвара, жена Боте, вскоре узнала о его увлечении – вроде бы после того, как Мёршнер однажды вечером позвонила ему домой и Варвара сняла трубку. Несмотря на гнев супруги (а возможно, как раз из-за него), Боте цеплялся за свою любовную связь и, по его собственным словам, постоянно отвлекался от дел. В первую годовщину их встречи он написал Мёршнер: «Я весь день рассуждал о физике, думая только о тебе». Он также называл себя «опьяненным подростком» и вспоминал, как, тоскуя по ней, снова и снова играл Лунную сонату Бетховена.

С учетом такого настроя неудивительно, что его эксперименты не давали нужного результата. В теории среднестатистический нейтрон, выбираясь по трубе из графитовой сферы, должен пройти 71 см, прежде чем будет поглощен; у Боте нейтроны в среднем проходили всего 58,4 см. Он старался покупать самый чистый графит, какой только мог, но подозревал, что и в нем могут содержаться примеси, такие как бор и кадмий, которые активно поглощают нейтроны. Поэтому он попытался найти источники более чистого углерода. Его главная идея заключалась в том, чтобы сжигать обычный сироп или кондитерский сахар, превращая их в тлеющую черную массу. Иными словами, в какой-то момент ключевым ингредиентом нацистской атомной бомбы служили леденцы.

Эти эксперименты тоже не увенчались успехом, и Боте обратился к промышленной компании с просьбой предоставить еще один графитовый шар для окончательного испытания. Он попросил самый чистый материал, который у них был, и получил сферу диаметром около 120 см. Не совсем полагаясь на заверения компании, он провел несколько собственных анализов, для чего сжег небольшой кусок шара и проверил пепел. Графит казался достаточно чистым. Можно себе представить его шок, когда эксперименты снова провалились. В этом сверхчистом графите нейтроны в среднем проходили до поглощения всего 35,5 см – половину того, что предсказывала теория. Вопреки всем ожиданиям графит оказался ужасным замедлителем, и Боте написал об этом в своем отчете.

Эта ошибка имела одно из самых серьезных последствий в истории науки. Другой немецкий ученый, не работавший на проекте, прочитал отчет и понял, что одуревший от любви Боте совершил ошибку во время проверки графита на чистоту. Пепел, который он исследовал, несомненно, содержал чистый углерод; но процесс нагрева и сжигания графита удалил все поглощающие нейтроны примеси, не оставив от них в пепле никаких следов. Этот ученый написал отзыв, опровергающий выводы Боте, но по какой-то причине – возможно, из-за бюрократического соперничества между различными группами исследователей – он не дошел по назначению. В результате ни Боте, ни другие члены Уранового клуба так, по-видимому, никогда и не узнали о своей ошибке.

Учитывая высокую стоимость графита и, казалось бы, однозначные результаты экспериментов Боте, Урановый клуб исключил углерод из рассмотрения. Вместо этого его члены обратили свое внимание на другой замедлитель, так называемую тяжелую воду. С научной точки зрения это было не очень значительное изменение. В политическом же плане это был радикальный поворот, вскоре приведший к многочисленным смертям в безлюдных районах Северной Европы.