[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, что плутоний можно произвести к тому времени, когда это сможет повлиять на исход войны, – после Перл-Харбора Конант настаивал на этом требовании еще яростнее, чем раньше. Но работа по уран-графитовым системам еще не завоевала полного доверия Комптона. Если бы графит оказался непригодным для использования в качестве замедлителя, и «производству меди» пришлось бы дожидаться тяжелой воды (к изготовлению которой на уже существующем предприятии в Канаде призывал Гарольд Юри), то график Комптона был бы задержан на срок «от 6 до 18 месяцев»[1757]. А к тому времени могло быть слишком поздно для влияния на ход войны.
По оценке Комптона, в течение следующих шести месяцев реакторные исследования в Колумбийском университете, Принстоне и Чикаго должны были обойтись в 590 000 долларов расходов на материалы и 618 000 на зарплату и накладные расходы. «Эта цифра показалась мне большой, – скромно вспоминает он, – так как я привык иметь дело с исследованиями, на которые требовалось не больше нескольких тысяч долларов в год»[1758].
Для подготовки этой части доклада он встречался с Пеграмом и Ферми и пришел к выводу, что, когда появится металлический уран, этот проект следует сосредоточить в Колумбийском университете. В Рождество и в первые недели января коренному ньюйоркцу Герберту Андерсону пришлось искать в Нью-Йорке и окрестностях здание, достаточно большое для сборки в нем полномасштабного котла для цепной реакции[1759]. Не желая оставаться в стороне от изобретения неофициальных кодовых названий, группа из Колумбийского университета окрестила эту финальную операцию «экспериментом по варке яиц»[1760]. Андерсон обошел пешком промерзшие городские районы и нашел семь площадок, которые могли подойти для варки урановых яиц. 21 января он представил их на рассмотрение Сциларда; в их число входил стадион Поло-Граундз, авиационный ангар на Лонг-Айленде, принадлежавший компании Curtiss-Wright, и другой ангар, в котором компания Goodyear держала свои дирижабли.
Но по мере того как Комптон рассматривал работу всех тех групп, которые оказались теперь под его началом, – в течение января он трижды собирал их руководителей в Чикаго, – по их разногласиям и повторам в их работе становилось ясно, что вся работа по разработке технологий цепной реакции и химии плутония должна быть сосредоточена в одном месте. Пеграм предложил Колумбийский университет. Кроме того, рассматривались Принстон, Беркли и промышленные лаборатории в Кливленде и Питтсбурге. Комптон предложил Чикаго. Переезжать не хотелось никому.
Третье в новом году собрание, проходившее в субботу 24 января, Комптон проводил, лежа в постели в одной из скудно обставленных запасных спален на третьем этаже своего большого дома на Юниверсити-авеню: у него был грипп. Несмотря на опасность заразиться, туда приехали Сцилард, Эрнест Лоуренс, Луис Альварес – Лоуренс с Альваресом сидели на соседней кровати – и еще несколько человек. «Каждый превозносил достоинства своего места, – пишет Комптон, – и у всех были убедительные доводы. Я выступал за Чикаго»[1761]. Он уже заручился поддержкой администрации своего университета. «Чтобы помочь победе в этой войне, мы, если понадобится, перевернем университет вверх дном»[1762], – поклялся вице-президент университета. В этом и состоял первый довод Комптона: он знал руководителей университета, и они его поддерживали. Во-вторых, на Среднем Западе было больше физиков, которых можно было привлечь к работе, чем на побережьях, где запас сотрудников и аспирантов университетов был «совершенно истощен» другими военными программами. В-третьих, центральное положение Чикаго было удобнее для поездок на другие площадки.
Все это никого не убедило. У Сциларда в Колумбийском университете уже было сорок тонн графита и шла налаженная деятельность. Спор продолжался. Комптон, известный своей нерешительностью, терпел нападки собравшихся, сколько мог. «В конце концов, устав до изнеможения,