Шрифт:
Закладка:
Олифант устроил его младшим преподавателем. Оказавшись таким образом в сравнительно надежном положении, Фриш снова начал думать о физике. Его по-прежнему интересовало деление ядра. Для того чтобы непосредственно заняться этим вопросом, нужен был источник нейтронов, которого у него не было. Но он следил за теоретическими работами Бора: в феврале появилось описание различий между характеристиками деления 235U и 238U; в сентябре, когда германское вторжение в Польшу положило начало войне, что вызвало у Фриша «сильнейшее чувство напряженного отрезвления»[1429], – большая статья Бора и Уилера. Был ли прав Бор, считавший, что деление медленными нейтронами происходит в 235U? Фриш разработал способ, позволявший получить ответ на этот вопрос: для этого нужно было подготовить «образец урана с измененным содержанием этих двух изотопов»[1430]. Для этого необходимо было по меньшей мере частично разделить изотопы, как Ферми и Даннинг по той же причине предлагали сделать Ниру. Фриш стал читать о методиках разделения изотопов. Проще всего, решил он, было использовать технику газовой термодиффузии, которую разработал немецкий физикохимик Клаус Клузиус. Из оборудования она не требовала почти ничего, кроме длинной вертикальной трубки, в центре которой устанавливают нагретый продольный стержень. Если наполнить такую трубку материалом, подлежащим разделению, в газообразном виде и охладить стенки трубки водой, то «материал, обогащенный более легким изотопом, будет скапливаться в верхней части трубки… а более тяжелый изотоп будет смещаться вниз»[1431].
Фриш взялся за сборку трубки Клузиуса. Работа шла медленно. Он собирался изготовить трубку из стекла, но работавший в лаборатории стеклодув в первую очередь выполнял заказы для секретного военного проекта Олифанта, о котором Фришу, формально бывшему «враждебным иностранцем»[1432], знать не полагалось. На самом деле два физика, работавшие у Олифанта, Джон Рэндалл и Г. А. Г. Бут, разрабатывали полостной магнетрон – электронную лампу, способную вырабатывать микроволновое излучение высокой интенсивности для наземных и авиационных радаров. По оценке Ч. П. Сноу, это изобретение было «самым ценным английским научным новшеством за время войны с Гитлером»[1433].
Тем временем Британское химическое общество предложило Фришу написать для своего ежегодного отчета обзор достижений экспериментальной ядерной физики. «Мне удалось написать эту статью в моей однокомнатной квартире, в которой днем, при постоянно горящем газовом камине, температура поднималась до +5,5°… а ночью в стакане, стоявшем у меня на тумбочке, замерзала вода». Он надевал зимнее пальто, пододвигал свой стул поближе к огню и ставил пишущую машинку себе на колени. «Тепловое излучение горящего газа стимулировало приток крови к моему мозгу, и статья была готова к сроку»[1434].
Фриш упоминал в своей обзорной статье возможность цепной реакции, но лишь для того, чтобы исключить ее из рассмотрения. Он основывал свой вывод на утверждении Бора, что в природном уране 238U должен рассеивать быстрые нейтроны, замедляя их до энергий резонансного захвата; тех немногих из них, которые избегут захвата, считал он, будет недостаточно для возбуждения цепной реакции на медленных нейтронах в малочисленном 235U. В любом случае, отмечал Фриш, медленные нейтроны смогли бы вызвать лишь взрыв умеренной силы; их торможение и поиски ядра занимают слишком много времени. Впоследствии он объяснял:
Этот процесс должен занимать время порядка заметной части миллисекунды [т. е. тысячной доли секунды], а развитие цепной реакции в целом – несколько миллисекунд; после нагревания материала до температуры парообразования он должен начать расширяться, и реакция должна прекратиться, так толком и не развившись. Такое устройство могло бы взорваться как кучка пороха, но не сильнее, и этим просто не имело смысла заниматься[1435].
Поскольку Фриш не так давно выехал из нацистской Германии, утверждение о невозможности взрывной цепной реакции его успокаивало. Оно опиралось на работу такого крупного теоретика, как Нильс Бор. Фриш с удовольствием опубликовал его.
Это утверждение возникало и раньше, и самым заметным было его появление в письме члена британского парламента Уинстона Черчилля к министру авиации Великобритании от 5 августа 1939 года. Опасаясь, что Гитлер может обмануть Невилла Чемберлена угрозами нового секретного оружия, Черчилль получил необходимую информацию у Фредерика Линдемана и призывал правительство не опасаться появления «новых взрывчатых веществ огромной разрушительной силы», по крайней мере в течение «ближайших нескольких лет». Самые авторитетные ученые, подчеркивал знаменитый парламентарий, ссылаясь на Нильса Бора, считают, что «в этих процессах эффективно участвует компонент, содержащийся в уране лишь в незначительных количествах». Для получения каких-либо крупномасштабных эффектов необходимо трудоемкое извлечение этого компонента. «Цепной процесс может происходить только в случае концентрации большой массы урана, – продолжал Черчилль, несколько запутывая изложение. – Как только начнется выделение энергии, материал взорвется с несильной детонацией еще до того, как смогут возникнуть какие-либо сильные эффекты. Эта система может оказаться такой же сильной, как существующие сейчас взрывчатые вещества, но вряд ли позволит создать что-либо более опасное». В заключение Черчилль оптимистически заявлял: «Хотя будут делаться мрачные намеки и распространяться ужасающие слухи, следует надеяться, что они никого не смогут ввести в заблуждение»[1436].
В этом году Фриш подружился с таким же, как он сам, бирмингемским иммигрантом, теоретиком Рудольфом Пайерлсом. Пайерлс, состоятельный берлинец с мальчишеским лицом, заметно выступающими верхними зубами и строгим математическим умом, родился в 1907 году и приехал в Англию в 1933-м: он получил стипендию Фонда Рокфеллера на работу в Кембридже. Когда нацисты начали чистку германских университетов, он предпочел остаться в Англии. В феврале 1940 года он получил британское гражданство, но до тех пор формально оставался враждебным иностранцем. Когда Олифант время от времени обращался к нему за консультацией по математике резонансных полостей – важного элемента микроволнового радара, – оба старательно делали вид, что обсуждаемые вопросы представляют чисто академический интерес[1437].
Пайерлс уже внес значительный вклад в дискуссию о взрывчатом потенциале деления ядра. В мае того же года Франсис Перрен, один из парижских сотрудников Фредерика Жолио, опубликовал первую формулу для приблизительного расчета критической массы урана – количества урана, необходимого для поддержания цепной реакции[1438]. Кусок урана, масса которого меньше критической, остается инертным; кусок критического размера должен самопроизвольно