Вместо этого Сиборг стал искать способы получения большего количества плутония без реактора и способы работы с концентрированными растворами того малого количества, которое он мог получить. В решении первой из этих задач ему на помощь пришли ресурсы УНИР, в решении второй – его собственные воображение и изобретательность. Он реквизировал метровый циклотрон Университета Вашингтона в Сент-Луисе, в котором некогда отсиживался Комптон, и организовал героическую, продолжавшуюся неделями и месяцами, бомбардировку нейтронами 140-килограммовых партий гексагидрата уранилнитрата (UNH). Такая продолжительная и интенсивная бомбардировка дала ему несколько микрограммов – миллионных долей грамма – плутония; это количество почти невозможно было разглядеть невооруженным глазом. Теперь ему нужно было каким-то образом разработать методики его смешивания, измерения и анализа.
Ранее в этом же месяце, когда Сиборг читал лекцию в Нью-Йорке, он разыскал там чудаковатого человека Антона Александра Бенедетти-Пилчера, который был профессором в Куинз-колледже во Флашинге и первопроходцем в области ультрамикрохимии, методики работы с предельно малыми количествами химических веществ. Бенедетти-Пилчер подробно проинструктировал Сиборга и обещал прислать список основного оборудования. Сиборг нанял одного из бывших студентов Бенедетти-Пилчера, и они вдвоем распланировали лабораторию ультрамикрохимического анализа. «Мы стали искать подходящее место, где не было бы вибрации, мешающей работе микровесов, и остановились на кабинете 405 (бывшей проявочной), в котором был бетонный стол»[1803]. Размеры бывшей проявочной – два на три метра, если не меньше, – вполне соответствовали характеру предстоящей работы.
В Беркли преподавал еще один специалист по ультрамикрохимии, Пол Керк. Сиборг привлек к своей работе Берриса Каннингема, недавно защитившегося аспиранта Керка, и студента-старшекурсника Луиса Б. Вернера. «Я всегда считал себя высоким», – отмечает нобелевский лауреат по химии, но двухметровый Вернер был выше его сантиметров на десять и «еле помещался»[1804] в крошечной лаборатории.
При помощи специализированных ультрамикрохимических инструментов молодые химики могли работать с неразбавленными образцами химикатов весом всего в десятые доли микрограмма (десятицентовая монета весит около двух с половиной граммов – 2 500 000 микрограммов). Они манипулировали этими веществами на предметном столике бинокулярного стереоскопического микроскопа, настроенного на 30-кратное увеличение. Вместо пробирок и колб использовались капиллярные трубки из тонкого стекла; пипетки наполнялись автоматически под действием силы капиллярного притяжения; миниатюрные шприцы для подкожных инъекций, установленные на микроманипуляторах, впрыскивали реагенты и отсасывали их из конических резервуаров миниатюрных центрифуг; эти центрифуги отделяли твердые осадки от жидкостей. Первые весы, которые использовались в этой работе, состояли из единственной кварцевой нити, один конец которой – подобно удочке, воткнутой в берег реки, – был закреплен в стеклянном футляре, который защищал нить от малейших колебаний воздуха. Для взвешивания тех ничтожных количеств веществ, с которыми они имели дело, химики подвесили к другому концу нити чашку, сделанную из кусочка платиновой фольги, почти неразличимого невооруженным глазом, и измеряли величину изгиба нити. Показания этих весов были откалиброваны с использованием стандартных разновесов. У более прочных весов, разработанных в Беркли, были две чашки, подвешенные на противоположных концах стержня из кварцевого волокна, который висел на микроскопических растяжках. «Кто-то сказал, – отмечает Сиборг, – что “мы взвешиваем невидимые материалы на невидимых весах”»[1805].
Помимо своих новых обязанностей в Металлургической лаборатории, Сиборг по-прежнему координировал основные научные исследования урана и плутония в Беркли. В начале июня он поехал в Калифорнию, чтобы встретиться с «ребятами с третьего этажа Гилман-холла»[1806] и жениться на секретарше Эрнеста Лоуренса. 6 июня, по дороге в Чикаго проездом через Лос-Анджелес, в котором жили родители Сиборга, жених и невеста собирались быстро обвенчаться в Неваде. Они сошли с поезда в невадском городке Калиенте, сдали свои чемоданы на хранение станционному телеграфисту и спросили, как пройти в мэрию. «Но к нашему огорчению, выяснилось, что никакой мэрии тут нет, а чтобы получить разрешение на вступление в брак, нам придется ехать в столицу округа, город Пиоче, расположенный километрах в 40 к северу»[1807]. По счастью, оказалось, что помощник шерифа Калиенте, заодно занимавшийся там организацией поездок и решением всевозможных проблем вообще, заканчивал в июне химический факультет Беркли. Он посадил профессора и его невесту, Хелен Григгс, на почтовую машину, шедшую в Пиоче. «Свидетелями на нашей свадьбе были уборщик и [какой-то] дружелюбный клерк. Мы вернулись в Калиенте на почтовом грузовике, отправлявшемся в 16:30, и остановились на ночь в тамошней гостинице»[1808].
Вернувшись в Чикаго 9 июня, Сиборг завез жену в квартиру, которую он снял перед отъездом в Калифорнию, и немедленно поехал на работу. Там он нашел в своей почте сообщение о том, что Эдвард Теллер начинает работу в теоретической группе чикагского проекта под руководством Юджина Вигнера.
Два дня спустя к Сиборгу зашел приехавший в Чикаго Роберт Оппенгеймер; они были старыми друзьями, но «это был не просто дружеский визит»[1809]. Грегори Брейт, работавший в Висконсине теоретик из Уранового комитета, отвечавший за исследования быстрых нейтронов, отказался от работы в проекте по созданию бомбы в знак протеста против серьезных, по его мнению, нарушений режима безопасности. «Уровень секретности в проекте д-ра Комптона не кажется мне удовлетворительным», – писал он Бриггсу 18 мая. Приведенный им перечень примеров нарушений кажется почти параноидальным. «В чикагском проекте есть несколько убежденных противников секретности. Например, когда я был в отъезде, один из сотрудников уговорил мою секретаршу выдать ему некоторые официальные отчеты из моего сейфа… Тот же индивидуум весьма свободно разговаривает с членами группы… Я слышал, как он утверждал, что все части работы настолько тесно связаны друг с другом, что было бы желательно обсуждать их в совокупности»[1810]. Опасным индивидуумом, которого Брейт предпочел не называть по имени, был Энрико Ферми, старавшийся как можно быстрее запустить цепную реакцию. Комптон назначил на место Брейта Оппенгеймера, и тот пришел к Сиборгу за информацией об исследованиях быстрых нейтронов, которые Сиборг координировал в Беркли. Изучение реакций на быстрых нейтронах, отмечает Сиборг, было «необходимой предпосылкой к разработке конструкции атомной бомбы»[1811]. Оппенгеймер нашел себе место в самом основании проекта.
17 июня группа, работавшая на циклотроне Университета Вашингтона, разместила вокруг бериллиевой мишени установки первые 136 килограммов гексагидрата уранилнитрата. Предполагалось бомбардировать UNH в течение месяца, до 50 000 микроампер-часов. Хотя существование цепной реакции еще не было доказано и никто еще не видел плутония, различные комитеты Металлургической лаборатории, в которые входил Сиборг, уже начали обсуждать конструкцию и местоположение больших производственных реакторов мощностью по 250 000 киловатт, которые, если все будет в порядке, должны были производить этот необычный металл килограммами. Ферми считал, что, исходя из соображений безопасности, для установки по производству плутония требуется площадка шириной полтора и длиной три километра. Комптон предложил поочередно строить реакторы все большей мощности, чтобы постепенно добраться до уровня полномасштабного производства, и рассматривал альтернативные площадки в дюнах на озере Мичиган и в долине реки Теннесси.
Многие из имевшихся задач, в том числе весьма фундаментальных, свелись в конечном итоге к вопросу охлаждения больших реакторов. На раннем этапе организации Металлургической лаборатории Комптон учредил для рассмотрения таких вопросов инженерный совет; помимо инженера и специалиста по промышленной химии, в его состав входили, в частности, Сэмюэл Аллисон, Ферми, Сиборг, Сцилард и Джон А. Уилер. К концу июня дискуссии на заседаниях этого совета перешли в стадию предварительного планирования. В качестве одного из возможных хладагентов рассматривался гелий, который должен был циркулировать под высоким давлением внутри герметичной стальной оболочки; нулевое сечение поглощения нейтронов этим веществом было лишь одним из нескольких его преимуществ. В другом варианте предлагалось водяное охлаждение: вода была наиболее знакомым инженерам рабочим телом для теплообменников, но могла разъедать уран. Третья, более экзотическая, возможность предполагала использование висмута, металла с температурой плавления всего 271 °C, который применяется в твердом виде в качестве индикатора нагрева в плавких предохранителях и устройствах пожарной сигнализации. В расплавленном состоянии он обеспечивал бы гораздо более эффективную теплопередачу, чем гелий или вода. Сцилард выступал за систему охлаждения на жидком висмуте, в частности, потому, что для циркуляции этого металла через котел можно было использовать увеличенный вариант магнитного насоса, который они с Альбертом Эйнштейном изобрели для холодильников, механизма, в котором не было движущихся частей, которые могли бы протечь или сломаться.
Инженерный совет отверг идею жидкостного охлаждения, пишет Сиборг, «из-за потенциального химического воздействия, опасности протечек и сложностей теплопередачи от оксида… Все согласились на использование гелия»