Текст книги "Атомный меч Апокалипсиса"

– Мы немедленно продолжим экспериментирование. – Фредерику передалось волнение его старого обожаемого учителя. – Не прекращая опыты с алюминием, мы планируем исследовать радиоактивные трансмутации других близких элементов, таких как бор, углерод, магний и натрий…

– Отлично, – Ланжевен довольно потер руки, – я нечасто ошибаюсь в своей науке и в этот раз предрекаю вам воистину величественный успех!

Патриарх французских физиков оказался полностью прав в своих прогнозах, и вскоре супруги Жолио демонстрировали всем желающим выверенный до мельчайших деталей эксперимент, когда буквально в течение нескольких минут облученную потоком нейтронов от полониевого источника пластину алюминия тут же погружали в раствор соляной кислоты с красным фосфором. При этом бурно выделялась газовая смесь водорода с его фосфористым соединением, вызывающая лавину щелчков у чувствительного счетчика Гейгера – Мюллера. Было вполне очевидно, что в массе обычного фосфора содержится новое вещество, искусственно созданное человеком: изотопы радиоактивного фосфора.

Головокружительный успех Ирен и Фредерика буквально поднял Марию Кюри со смертного одра, влив в нее последнюю порцию живительных сил. С кружащейся от слабости и волнения головой она появилась в лаборатории, чтобы своими глазами наблюдать итоговые, впечатляющие своей наглядностью опыты. До сих пор реальность ядерных реакций подтверждалась лишь наблюдениями на сцинциляционном экране, в камере Вильсона или электрическими разрядами радиационных счетчиков, поэтому догадаться о причинах радиации было очень трудно. Теперь же ядерные реакции дают изотопные продукты, допускающие химический анализ, – получается, что призраки язвительной Лизы Мейтнер самым натуральным образом материализовались!

Несомненно, это была и самая яркая последняя радость Марии Кюри, через несколько месяцев скончавшейся от лейкемии.

Глава 4. Харьковский период развития физики

Как известно, согласно последним данным физики, в достаточно больших количествах урана (именно в том случае, когда размеры уранового блока значительно больше свободного пробега в нем нейтронов) может произойти взрыв колоссальной разрушительной силы. Это связано с чрезвычайно большой скоростью развития в уране цепной реакции распада его ядер и с громадным количеством выделяющейся при этом энергии (она в миллион раз больше энергии, выделяющейся при химических реакциях обычных взрывов).

Заявочные материалы по теме «Об использовании урана как взрывчатого и ядовитого вещества» сотрудников УФТИ Ф. Ланге, В. Шпинеля и В. Маслова

Тридцать третий довоенный год вошел в историю науки не только спорами на последнем предвоенном VII Сольвеевском конгрессе вокруг открытия искусственной радиоактивности, но и амбициозным объявлением тремя молодыми советскими физиками начала нового, «Харьковского периода развития физики», который должен был сменить затянувшийся «Кембриджский период». Все они стали выдающимися учеными прошлого века, а началось все с одного из первых теоретических семинаров по актуальным проблемам атомной физики.

Это мероприятие организовал весной 1932 года заведующий теоретическим отделом Украинского физико-технического института (УФТИ) Дмитрий Дмитриевич Иваненко. Самой важной темой докладов было обсуждение открытия новой элементарной частицы – нейтрона, сделанное кембриджским экспериментатором Чедвиком. Эта необычная микрочастица по массе была почти равна протону, но не имела электрического заряда. Вот тут-то Иваненко и предположил в своем выступлении, что именно нейтрон является недостающим звеном в модели атомного ядра. Харьковский теоретик прямо доказывал, что радиоактивность тяжелых ядер связана не только с их неустойчивостью, но и сложностью. Это подтверждали потоки протонов, электронов, альфа-частиц и гамма-лучей, сопровождавшие процессы радиоактивного распада. Однако все попытки построить ядро из протонов, электронов и альфа-частиц неизменно заканчивались неудачами. В модели Иваненко атомное ядро состояло всего из двух компонент – протонов и нейтронов, а вылетающие из ядра электроны и гамма-лучи возникали как продукты неизвестных ядерных реакций.

К сожалению, политика все настойчивее вмешивалась в жизнь международного научного сообщества, и после прихода нацистов к власти Гейзенберг не смог принять приглашение на конференцию в Советском Союзе. Не приехали также Бор, Чедвик и Резерфорд, которые готовились к очередному Сольвеевскому конгрессу, а Ферми находился в лекционном туре по американским университетам.

Исследования Иваненко позволили объяснить «азотную катастрофу», сформулированную итальянцем Разетти. Дело состояло в том, что ядро азота считалось состоящим из нечетного числа элементарных частиц, включая 7 электронов и 14 протонов, а эксперименты римских физиков доказали, что ядра атомов азота ведут себя как содержащие четное число частиц. Протонно-нейтронная модель Иваненко предполагала, что всего в ядре азота должно быть именно четное количество ядерных частиц – 14 нуклонов. Этим же летом новый руководитель теоретического отдела Харьковского физтеха Лев Давидович Ландау, которого все знакомые называли исключительно Дау, на очередном общеинститутском коллоквиуме подвел итоги еще одной «паритетной истории», до сих пор не имеющей однозначной интерпретации. Тут надо вспомнить, что УФТИ в то время был одним из немногих научных центров, где целенаправленно развивалась экспериментальная и теоретическая ядерная физика. В этом была большая заслуга тогдашнего директора УФТИ А. И. Лейпунского, который уделял очень много внимания развитию экспериментальной базы, широко применяя свой опыт и знания, полученные во время предыдущей работы в Ленинграде при разработке высоковольтных трансформаторов. Подобная техника широко применялась именно в экспериментальных атомных исследованиях, о чем их главный исполнитель Кирилл Дмитриевич Синельников прекрасно знал, проведя два года на стажировке в кембриджской лаборатории одного из основателей экспериментальной атомной науки Резерфорда. Там он внимательно наблюдал за работой английских ученых Дж. Кокрофта и Э. Уолтона, которые сооружали установку для расщепления атомного ядра с помощью высоких напряжений.

Возвратившись в Харьков, Синельников стал руководителем «высоковольтной бригады» института, как тогда называли соответствующие отделы, и с середины 1931 года начал интенсивную подготовку технической базы для исследования атомов элементарными частицами, разогнанными электрическим полем. Любопытно, что в это же время Харьковский физтех посетили сами Джон Кокрофт и Эрнест Уолтон, которых Синельников несколько необдуманно ознакомил с перспективной схемой каскадного генератора высокого напряжения, разработанного его сотрудниками. Считается, что именно на прообразе подобного харьковского оборудования уже через год «кембриджские мальчики Крокодила» смогли осуществить эксперимент по протонному расщеплению ядра атома лития.

Почему же харьковские ученые и инженеры, с большим энтузиазмом проводившие эксперименты по ускорению ядер гелия и водорода, первыми не достигли решающего результата? Дело в том, что проблема создания установки для ускорения частиц в то время содержала в себе не менее трех важных задач. Они включали конструирование тысячевольтных источников напряжения, сооружение вакуумированных колб, способных выдержать высокое напряжение, и создание ионных «пушек», выстреливающих поток микрочастиц по оси вакуумной трубки в камеру с атомной мишенью. При этом отечественные ядерщики, как и британцы, во всем были первопроходцами или, по крайней мере, таковыми себя считали. К тому же именно Ландау разубедил Лейпунского использовать перспективную схему высоковольтного каскадного генератора!

Трагическая развязка этой гонки за приоритетом произошла в мае 1932 года, когда в самый разгар исследований харьковской высоковольтной бригады пришло сообщение о том, что кембриджские физики Кокрофт и Уолтон осуществили реакцию расщепления ядра лития ускоренными протонами. Горечь поражения вскоре сменилась искренним недоумением, ведь еще в февральских сериях опытов были получены сходные данные, однако харьковские физики не сумели их правильно интерпретировать. Причем не смог их понять теоретический отдел Ландау, который по установившейся порочной практике высмеял незадачливых экспериментаторов. Сложилась критическая ситуация, ведь признание потери приоритета могло привести к грандиозному скандалу с катастрофическими оргвыводами, затрагивающими в первую очередь директорат УФТИ. Поэтому было принято решение: высоковольтная бригада якобы находилась на ложном пути, а импульсные трансформаторы малопригодны в атомных экспериментах.

После продолжительных дебатов бригада переориентировалась на генераторы постоянного напряжения, воспользовавшись имеющейся в ее распоряжении высоковольтной установкой на основе трансформаторов Коха – Штерцеля, дополнив ее кенотронами, конденсаторами и разрядными лампами. Новая установка комплектовалась около четырех месяцев и в начале октября 1932 года было получено напряжение в 350 тыс. вольт, а 10 октября К. Д. Синельниковым, А. И. Лейпунским, А. К. Вальтером и Г. Д. Латышевым впервые в СССР воспроизведен опыт Кокрофта и Уолтона – расщепление ядра лития искусственно ускоренными протонами. Однако по институту еще долго ходили слухи о «настоящем» расщеплении ядра, произведенном простыми техником и лаборантом под руководством сотрудника высоковольтной бригады Латышева.

Несколько двусмысленная ситуация требовала немедленного разрешения, и директорат УФТИ созвал обширную пресс-конференцию. В газетах появились броские сообщения: «Разрушено ядро атома», «Крупнейший успех советских ученых», «Атомная крепость взята!», сопровождаемые восторженными откликами на открытие харьковских физиков. Однако на волнах всеобщего восторга теоротдел, а особенно его руководитель, оказались в еще более двусмысленном положении. Характер «гения Дау» никогда не позволял ему признавать свои ошибки, поэтому он посчитал, что оптимальным будет отнестись к данному достижению высоковольтной бригады с большой долей иронии. Подобным образом Ландау и в будущем встречал все свои крупные промахи, стоившие Нобелевских премий советской науке и ломавшие судьбы ученых, прикрывая их сарказмом и фиглярством. Вот и тут на очередном «научном капустнике» Ландау выступил с собственной юмореской, где с самым серьезным видом сообщил об успехах сотрудников своего теоротдела и предложил отправить правительственную телеграмму: «Продифференцировали синус, получили косинус, работы продолжаются».

Видно, совесть долго мучила «гения Дау», поскольку, комментируя доклад А. Ф. Иоффе на мартовской сессии АН СССР 1936 года, он, очевидно, решил убить сразу двух зайцев, насолив своему главному обидчику – Абраму Федоровичу, изгнавшему его из Ленинграда в Харьков, и дезавуировать еще раз свой давний досадный промах.

Надо сказать, что, мягко говоря, «странное» поведение заведующего теоротделом УФТИ в конечном итоге перессорило его со всеми харьковскими ядерщиками, которых очень обидели оценки их труда «великим теоретиком». Тем более что Ландау не мог уже остановиться в своей критике экспериментаторов, ставя им палки в колеса, ведь публикации в местной и центральной прессе преследовали цель привлечь внимание к совершенно новой научной отрасли – атомной и ядерной физике. А это, в свою очередь, могло бы привлечь финансирование для строительства нового дорогостоящего оборудования и самого высоковольтного корпуса. В нем К. Д. Синельников собирался смонтировать установку электростатического генератора Ван де Графа, совершенно необходимую в атомной технике, и даже построить уникальнейший «ионотрон» – ускоритель тяжелых ионов, крайне эффективный для дальнейших исследований ядерных превращений.

Высокочастотные резонансные трансформаторы Теслы до сих пор применяются в лабораторной практике, там, где нужно получить очень высокие напряжения при малой мощности. Разумеется, построить с их помощью эффективные тесловские «эфирные каналы перекачки электроэнергии» невозможно, это просто противоречило бы науке электродинамике. Однако достаточно мощная установка вполне могла бы (и Тесла это успешно демонстрировал) создать вокруг себя очень сильное электрополе, электризующее предметы и зажигающее лампочки. Вот только КПД такого «эфирного резонатора» весьма мал, да при этом проявляются неприятные побочные эффекты.

И вот тут новому директору УФТИ С. А. Давидовичу, человеку, довольно далекому от науки, но пробивному хозяйственнику, удалось весной 1935 года «выбить» в Совете обороны наркомата тяжелой промышленности весомый портфель заказов по секретной и совершенно секретной тематике.

Поскольку во время войны архивы УФТИ сильно пострадали, сегодня трудно определить конкретную тематику этих любопытных со всех точек зрения работ. Более-менее достоверно известно, что часть из них была связана с созданием сверхмощных генераторов ультракоротких волн, авиационных двигателей на жидководородном топливе, каких-то «рассеивающих силовых лучей» и… «атомно-молекулярного боезапаса». Это, конечно, далеко не полный перечень оборонных проектов, попавших в УФТИ, и вряд ли когда-либо удастся детально прояснить данные вопросы. Еще более любопытны источники подобных проектов: откуда они могли возникнуть в недрах наркомата тяжелой промышленности, наполненного чиновниками и «красными директорами»?

После открытия реакции деления ядра урана с последующим излучением нескольких вторичных нейтронов физикам во многих лабораториях мира стало ясно, что в уране возможна цепная реакция с выделением огромного количества энергии. И вот в 1940 году харьковские ученые официально подали заявки на изобретение атомных боеприпасов. Однако изобретение сотрудников УФТИ настолько опередило время, что они не смогли получить авторские свидетельства и еще не скоро стали формальными изобретателями первой в мире «традиционной» атомной бомбы.

Очень долго патентное описание «харьковской бомбы» было спрятано в специальных архивах, но сейчас оно, как и его авторы, широко известно. Это были руководитель высоковольтной лаборатории УФТИ 37-летний Фридрих Ланге, 28-летний научный сотрудник Владимир Шпинель и 26-летний инженер Виктор Маслов.

Еще летом 1940 года Маслов опубликовал в ведомственном сборнике трудов УФТИ тематический обзор по возможностям использования внутриядерной энергии, в котором утверждал, что «создание атомного боезапаса в значительной степени становится технической проблемой». При этом он выделял две главные проблемы: производство достаточного количества изотопа урана-235 для изготовления сердцевины атомной бомбы и разработку инженерной схемы для комплектации критической массы в момент подрыва боезапаса.

Приблизительно в это же время бывший сотрудник УФТИ, австро-немецкий физик Фридрих Хоутерманс, депортированный в Германию по «делу УФТИ», представил Вермахту проект плутониевой бомбы. Существуют веские основания считать, что этот проект был тесно связан с конструированием харьковскими физиками первых образцов ядерных боеприпасов. К слову сказать, впервые в мире о создании водородной бомбы в конце сороковых годов прошлого века заговорил сержант Советской армии Олег Лаврентьев, до самой своей кончины в 2011 году работавший в ХФТИ.

После подачи заявки харьковские изобретатели долгое время не оставляли идею воплотить свое принципиальное инженерное решение в реальную атомную бомбу. Однако они попали в заколдованный бюрократический круг, когда для открытия соответствующей научно-исследовательской темы требовались реальные патентные материалы, а для получения авторских свидетельств требовались реальные опытные данные. Таким образом в отдел изобретательства Народного комиссариата обороны пришли заявки сотрудников института на конструкцию атомной бомбы и методы наработки урана-235: В. Маслова, В. Шпинеля «Об использовании урана как взрывчатого и ядовитого вещества»; Ф. Ланге, В. Маслова, В. Шпинеля «Способ приготовления урановой смеси, обогащенной ураном с массовым числом 235. Многомерная центрифуга»; Ф. Ланге, В. Маслова «Термоциркуляционная центрифуга».

Нужно заметить, что в предложениях харьковчан были свои недостатки, однако они первыми предложили использовать обычную взрывчатку как запал для создания критической массы и инициирования цепной реакции. В дальнейшем все ядерные бомбы подрывались именно таким образом. А предложенный ими центробежный способ разделения изотопов и сейчас является основой промышленного разделения изотопов урана.

Однако, как это часто бывает с инженерными идеями, опережающими свое время, заявочные материалы харьковчан «пошли гулять» по бюрократическим инстанциям: из отдела изобретательства в Управление военно-химической защиты НКО, в Научно-исследовательский химический институт Рабоче-крестьянской Красной армии, потом опять в управление, а затем в Радиевый институт Академии наук СССР. Его директор академик В. Хлопин и сделал заключение, которое стало решающим: «… она (заявка) не имеет под собой реального основания. Кроме этого, в ней и по сути много фантастического… Даже если бы и удалось реализовать цепную реакцию, то энергию, которая выделится, лучше использовать для приведения в действие двигателей, например, самолетов». Харьковчане не могли примириться с негативными отзывами: Маслов в феврале 1941 года обратился с личным письмом к наркому обороны маршалу Тимошенко, который отправил письмо к тем же самым экспертам, но они так и не смогли оценить изобретение харьковских ученых.

С началом Великой Отечественной войны Виктор Маслов, несмотря на бронь, ушел на фронт добровольцем и погиб, защищая родной Харьков. Владимир Шпинель и Фридрих Ланге эвакуировались с УФТИ в Алма-Ату, где занялись иной научной проблематикой. Об уникальных заявочных материалах вспомнили только после трагедии Хиросимы и Нагасаки. В 1946 году отдел изобретательства Красной армии зарегистрировал не подлежащее опубликованию авторское свидетельство под названием «Атомная бомба, или Другие боеприпасы» за № 6358с, а также два других предложения харьковчан.

Между тем ценность материалов патентной заявки сотрудников УФТИ трудно переоценить. Несомненно, если бы к заявочным материалам харьковских ученых отнеслись с должным вниманием и предоставили хотя бы часть тех возможностей, которые впоследствии имел атомный проект Курчатова – Берии, то вся мировая история пошла бы несколько иным путем. Ведь в этих пионерских работах замечательных харьковских новаторов была впервые предложена вполне реальная схема подрыва ядерного боезапаса с использованием обычной взрывчатки. По идее харьковских ученых сила взрывной волны пироксилиновой взрывчатки должна была сжать высокообогащенную урановую смесь и тем самым, преодолев порог критической массы, инициировать цепную ядерную реакцию. Кроме того, заявляемые способы центробежного разделения и обогащения смеси изотопов урана могли бы иметь важное промышленное значение.

В то же время известно, что к группе харьковских энтузиастов, разрабатывавших атомное оружие, с самого начала тесно примыкал, вплоть до своего ареста, Фриц Хоутерманс. Его история заслуживает более подробного описания. Так, в 1933 году, после прихода к власти нацистов, он эмигрировал из Германии в Советский Союз. После ареста и стандартных обвинений в шпионской и контрреволюционной деятельности попал в концлагерь. После оккупации Польши в 1939 году был депортирован в Германию, где оказался в казематах гестапо. Однако после краткого заключения Хоутерманса направили в ядерную лабораторию профессора фон Лауэ, для которого он стал настоящей находкой.

Любопытно, что во время оккупации Харькова Хоутерманс неоднократно бывал на развалинах УФТИ со специальной научной миссией, искавшей какие-то материалы и оборудование…

Сразу же после оккупации Франции Хоутерманс несколько раз побывал в Париже, где пытался выяснить подробности рабочей конструкции ядерных боезапасов, изобретенных в начале сороковых годов небольшой группой ученых под руководством Фредерика Жолио-Кюри. Сегодня мы знаем, что это было далеко не праздное любопытство, ведь французские ученые вплотную приблизились к пониманию того, как же именно должен выглядеть атомный реактор, и даже попытались запатентовать одну из принципиальных схем конструкции атомной бомбы.

О большом потенциале довоенного атомного проекта харьковчан говорят и сравнительно недавно открывшиеся факты участия в нем самого… Льва Ландау. Судя по всему, несмотря на свое скептическое отношение, выдающийся теоретик сделал какие-то важные расчеты для высоковольтной бригады УФТИ именно в плане ядерной тематики.

Любопытно, что и после переезда в Москву с переходом в сектор теорфизики Института физпроблем АН СССР «гений Дау» не прерывал контактов с харьковскими учеными. Вполне возможно, что именно в конце тридцатых годов им и были завершены модельные расчеты, превратившие фантастическую атомную бомбу в реальный ядерный боезапас, изобретенный сотрудниками УФТИ…