нов градусов[1837]. При наличии такой температуры – которую на Земле может создать только взрыв атомной бомбы, – обе термоядерные реакции должны происходить с равной вероятностью. В первой из них два ядра дейтерия сталкиваются и образуют ядро гелия-3, испуская нейтрон и высвобождая 3,2 миллиона электрон-вольт энергии. Во второй столкновение такого же рода приводит к образованию трития – водорода-3, изотопа водорода с ядром, состоящим из одного протона и двух нейтронов; в земной природе он не встречается – с испусканием протона и высвобождением 4,0 МэВ энергии.
Энергия, высвобождаемая в реакциях D + D, 3,6 МэВ, в пересчете на единицу массы несколько меньше, чем итоговая энергия, получаемая при делении, 170 МэВ. Но синтез, по сути дела, представляет собой термическую реакцию, не отличающуюся принципом возникновения от обычного горения; он не требует критической массы и, следовательно, потенциально может быть неограниченным. После начала такой реакции ее масштабы зависят прежде всего от объема топлива – дейтерия, – заложенного в систему. А дейтерий, открытый Гарольдом Юри, основной компонент тяжелой воды, гораздо легче и дешевле отделить от водорода, чем 235U от 238U, и гораздо проще получить, чем плутоний. Каждый килограмм тяжелого водорода дает взрывчатую силу около 85 000 тонн тротилового эквивалента[1838]. Теоретически 12 килограммов сжиженного тяжелого водорода, воспламененные атомной бомбой, должны взрываться с силой, эквивалентной 1 миллиону тонн ТНТ. Насколько было известно в начале этого лета Оппенгеймеру и его группе, для получения взрыва такой мощности потребовалось бы около 500 атомных бомб[1839].
Один этот расчет был бы достаточной причиной, чтобы посвятить все это лето размышлениям, которые позволили бы получить чуть более ясное представление о супербомбе. Теллер выяснил и кое-что еще – или по меньшей мере так ему казалось, – и в обычной своей беспорядочной манере сообщил об этом коллегам. Помимо реакций D + D, существует множество других термоядерных реакций. Бете методически рассмотрел многие из них, когда искал те реакции, которые снабжают энергией массивные звезды. Теперь Теллер выделил те из них, которые может непреднамеренно запустить атомная или термоядерная бомба. Он представил собравшимся светилам возможный сценарий, в котором созданные ими бомбы могли бы воспламенить атмосферу или океаны Земли и сжечь весь мир – тот же самый, о котором Гитлер иногда шутил с Альбертом Шпеером.
«Я не верил в это с самого начала, – пренебрежительно отмечает Бете. – Оппи же воспринял эту идею настолько серьезно, что пошел с нею к Комптону. Будь я на месте Оппи, я, наверное, не стал бы этого делать, но Оппи был человеком более увлекающимся, чем я. Я бы подождал, пока у нас не появились бы более точные знания»[1840]. Как бы то ни было, Оппенгеймеру срочно нужно было обсудить с Комптоном и еще одну тему – саму супербомбу. Чтобы не рисковать жизнью руководителей проекта по созданию бомбы, им запретили летать. В начале одних из июльских выходных Оппенгеймеру удалось выследить Комптона: он дозвонился до сельской лавки в Северном Мичигане, в которой тот забирал ключи от дачного домика на озере. Получив там адрес, Оппенгеймер сел на первый же поезд, идущий на восток. Тем временем Бете занялся изучением расчетов Теллера.
Скептическое отношение, сразу же возникшее у корнеллского физика, оттеняет мелодраматические воспоминания, оставшиеся у Комптона от этой встречи с Оппенгеймером:
Я никогда не забуду это утро. Я привез Оппенгеймера с железнодорожной станции на берег тихого озера. Там я выслушал его рассказ…
Существовала ли на самом деле вероятность того, что атомная бомба вызовет взрыв атмосферного азота или водорода, содержащегося в морской воде? Это было бы величайшей катастрофой. Лучше уж было согласиться на рабство у нацистов, чем подвергать человечество опасности полного уничтожения!
Мы согласились, что решение может быть только одно. Группа Оппенгеймера должна выполнить свои расчеты[1841].
Бете их уже выполнил. «Очень скоро я нашел в вычислениях Теллера некоторые необоснованные допущения, что делало такой исход, мягко говоря, чрезвычайно маловероятным. Мои доводы быстро переубедили Теллера»[1842]. Эти доводы – Бете и других – против возможности неконтролируемого взрыва наиболее аргументированно представлены в технической истории программы конструирования бомбы, составленной под руководством Оппенгеймера сразу после войны:
Предполагалось, что произойдет только реакция с наибольшим выходом энергии из нескольких возможных [термоядерных] реакций, причем сечения этой реакции будут иметь максимально возможные значения, допустимые теорией. Вычисления показали, что, как бы высока ни была температура, потери энергии должны существенно превышать производство энергии. При предполагаемой температуре в три миллиона электрон-вольт [сравните с известной температурой для реакции D + D, равной 35 000 эВ] производимая энергия была в 60 раз меньше уровня, необходимого для самоподдерживающейся реакции. Эта температура превышала расчетную начальную температуру, необходимую для дейтериевой реакции, в 100 раз, а температуру взрыва бомбы, основанной на делении, еще сильнее… Таким образом, и научные расчеты, и здравый смысл доказывали невозможность воспламенения атмосферы[1843].
Оппенгеймер вернулся с этой хорошей новостью, и работа над супербомбой продолжилась. Вот как описывает атмосферу этой работы Теллер: «Другие участники группы резко критиковали мои теории, но вместе с новыми затруднениями появлялись и новые возможности. Факты подвергались проверке, и ответы на вопросы приносили новые факты… В течение этих недель в Беркли царил дух творчества, приключений и неожиданностей, и каждый из членов группы помогал приблизить обсуждение к положительному результату»[1844].
У супербомбы типа D + D, которую предлагал Теллер, обнаружился один серьезный недостаток. Выходило, что реакции идут слишком медленно и не успевают достигнуть состояния воспламенения до того, как атомная бомба, служащая запалом, разрушит всю конструкцию. На помощь пришел Конопинский: «Конопинский предложил исследовать помимо дейтерия и реакции трития, самой тяжелой разновидности водорода». Эта идея, объясняет Теллер, была в то время «всего лишь догадкой… высказанной в разговоре»[1845]. Одной из явно интересных реакций с участием трития было слияние ядра дейтерия с ядром трития, D + T, которое приводит к образованию ядра гелия с испусканием нейтрона и высвобождением 17,6 МэВ энергии. Температура запуска реакции D + T составляет всего 5000 эВ, что соответствует 40 миллионам градусов. Но, поскольку трития на Земле не существует, его пришлось бы создавать искусственно. При бомбардировке нейтронами одного из изотопов лития, 6Li, часть этого легкого металла преобразуется в тритий[1846] – приблизительно так же, как нейтроны превращают 235U в плутоний. Но единственным очевидным источником нейтронов в таком явно обильном количестве был еще не испытанный реактор Ферми. Однако светила рассматривали возможность производства трития в самой супербомбе – для этого бомбу нужно начинить литием в сухом виде, в форме дейтерида лития[1847]. Но встречающийся в природе литий, как и природный уран, содержит слишком малую долю нужного изотопа; чтобы система была работоспособной, необходимо отделить 6Li. С другой стороны, разделение изотопов лития – третьего элемента периодической системы – было бы делом гораздо более легким, чем разделение изотопов урана… Такие споры продолжались на протяжении всего этого приятного лета в Беркли. «Мы все время изобретали какие-нибудь новые фокусы, – говорит Бете, – придумывали, как их обсчитать, и отвергали большинство таких фокусов по результатам расчетов. Я мог собственными глазами увидеть колоссальную мощь разума Оппенгеймера, который был бесспорным лидером нашей группы… Этот интеллектуальный опыт был незабываемым»[1848].
В конце лета, объединив результаты подгруппы Сиборга со своими собственными, светила заключили, что разработка атомной бомбы потребует крупных научных и технических усилий[1849]. Гленн Сиборг услышал выводы, которые Оппенгеймер сделал из этих результатов, на совещании технического совета Металлургической лаборатории в Чикаго, 29 сентября. «У быстрых нейтронов нет своего дома, – пересказывает Сиборг слова теоретика из Беркли, – [а] он им, вероятно, нужен». «Оппенгеймер планирует работу над быстрыми нейтронами»[1850], – сказал совету Комптон. Оппенгеймер искал место, подходящее для проектирования и сборки бомбы. Он считал, что такие работы можно будет организовать в Цинциннати или в Теннесси[1851], рядом с реакторами, производящими плутоний.
В конце августа 1942 года Джеймс Брайант Конант услышал о результатах летних исследований в Беркли на совещании Исполнительного комитета программы S-1 и набросал страницу заметок под заголовком «Статус бомбы»[1852]. По словам светил, записал он, атомная бомба должна взорваться с «энергией, в 150 раз большей, чем по прежним расчетам», но, что плохо, потребует критической массы, «в 6 раз большей, чем [считалось] раньше[: ] 30 кг