Шрифт:
Закладка:
«Нам предстояла большая, трудная и грязная работа, – вспоминает Герберт Андерсон. – Черный порошок оксида урана нужно было… нагревать, чтобы избавиться от нежелательной влажности, а затем упаковывать в горячем виде в контейнеры и герметично запаивать их. Чтобы получить нужную плотность, контейнеры заполнялись на вибрационном столе. Наша маленькая группа, в которую к этому времени входили Бернард Фельд, Джордж Вейль и Уолтер Зинн, смотрела на ожидавшее нас тяжелое дело без особого энтузиазма. Работа обещала быть изнурительной»[1749]. Но тут, как рассказывает Ферми, на выручку явился Пеграм:
Не то чтобы мы были слабаками, но мы, в конце концов, занимались умственной деятельностью. Поэтому декан Пеграм еще раз посмотрел на все это и сказал, что эта работа, по-видимому, несколько превосходит наши слабые силы, но в университете есть футбольная команда, около дюжины здоровых ребят[1750], и они берут почасовую работу, чтобы зарабатывать на оплату своего обучения. Почему бы нам их не нанять?
И это была чудесная идея. Руководить работой этих здоровых ребят, когда они раскладывали уран по контейнерам – просто запихивали его туда, – обращаясь с упаковками по 20 или 50 килограммов так же легко, как другие обращаются с весом в полтора-два килограмма, было истинным наслаждением[1751].
«Ферми пытался выполнить свою долю работы, – добавляет Андерсон, – когда началась его смена, он надевал лабораторный халат и энергично брался за дело вместе с футболистами, но было ясно, что до их уровня ему далеко. Все остальные члены нашей группы тут же нашли себе массу измерений и калибровок, которые, как оказалось, внезапно потребовали исключительно тщательной и высокоточной работы»[1752].
Для этого первого экспоненциального эксперимента, как и для многих аналогичных экспериментов после него, Ферми определил один универсальный параметр для оценки возможности цепной реакции – «коэффициент размножения k»[1753]. Величина k равна среднему числу вторичных нейтронов, которые произвел бы один исходный нейтрон в решетке бесконечного размера – другими словами, если бы у исходного нейтрона было неограниченное пространство для пробега до встречи с ядром урана. Один нейтрон нулевого поколения порождает k нейтронов первого поколения, k2 нейтронов второго поколения, k3 нейтронов третьего поколения – и так далее. Если k больше чем 1,0, то этот ряд расходится, то есть возникает цепная реакция, «что соответствует производству бесконечно большого числа нейтронов». Если же k меньше чем 1,0, то ряд в конце концов сходится к нулю, то есть цепная реакция затухает. Величина k зависит от количества и качества материалов, использованных в реакторе, и правильности их расположения.
Первое экстраполированное значение k, полученное в докритической решетке, которую собрала в сентябре 1941 года в Шермерхорн-холле футбольная команда Колумбийского университета, было разочаровывающим – всего 0,87. «Это на 0,13 меньше чем единица, – отмечает Ферми, то есть на 13 % меньше минимума, необходимого для запуска цепной реакции, – и это было плохо. Однако теперь у нас была надежная отправная точка, и нам, по сути дела, нужно было понять, сможем ли мы выжать еще 0,13 или, предпочтительно, чуть больше». Канистры были сделаны из железа, а железо поглощает нейтроны. «Значит, никаких канистр». Кубы урана работали менее эффективно, чем шары; в следующий раз группа Колумбийского университета использовала небольшие круглые болванки, спрессованные из урана. Материалы содержали загрязнения. «А как могут действовать эти загрязнения? – разумеется, они только вредят. Может быть, их вред и составляет порядка 13 %». Сцилард продолжил свои поиски более высокочистых материалов. «В этой области… можно было добиться значительного улучшения».
«Ну что же, – завершает свой рассказ Ферми, – а после этого был Перл-Харбор»[1754].
У Артура Комптона было на составление программы меньше двух недель между его разговором с Вэниваром Бушем и Джеймсом Брайантом Конантом за обедом в клубе «Космос» 6 декабря и состоявшимся 18 декабря первым совещанием новых руководителей программы, называвшейся теперь S-1. Это сокращение обозначало Первый отдел Управления научных исследований и разработок: руководить S-1 должен был Конант, но Национальный комитет оборонных исследований больше не имел к этой организации непосредственного отношения; программа создания атомной бомбы перешла от исследований к разработке. 18 декабря, как отмечает Конант в своей секретной истории проекта, которую он написал в 1943 году, «атмосфера была наэлектризована возбуждением: девять дней назад страна вступила в войну, и расширение программы S-1 было свершившимся фактом. Царили энтузиазм и оптимизм»[1755]. На следующий день[1756] Комптон передал свою программу Бушу, Конанту и Бриггсу, а 20 декабря дополнил ее памятной запиской. Проекты, руководство которыми он получил, были рассеяны по всей стране – над ними работали в Колумбийском университете, Принстоне, Чикаго и Беркли. Он предложил пока что оставить их на прежнем месте.
С началом войны, чтобы ни словом не разглашать того, над чем они работали, руководители проектов ввели в употребление неофициальный код: плутоний назывался «медью», уран-235 – «магнием», а уран вообще – бессмысленным британским выражением «трубный сплав». «Исходя из имеющихся данных, – писал Комптон на волне царившего в это время оптимизма, – кажется, что необходимое для взрыва количество меди составляет всего лишь половину количества, требуемого при использовании магния, а опасность преждевременного взрыва исключается». Однако, учитывая сложности инженерного проектирования химической установки по производству плутония с дистанционным управлением, он считал, что «производство меди в полезных количествах займет больше времени, чем производство магния». Он предложил следующий график:
Определение условий для цепной реакции к 1 июня 1942 года.
Получение цепной реакции к 1 октября 1942 года.
Опытная установка по производству меди из реакции к 1 октября 1943 года.
Получение меди в пригодных для использования количествах к 31 декабря 1944 года.
Его график был рассчитан так, чтобы показать,
