иях цепной реакции, их энергию следовало «погасить», для чего и применялись вещества, получившие название «замедлители».
Второй, «взрывной» способ предполагал использование редкого изотопа уран-235, который, по мнению ученых, в процессе деления выделял так называемые «тепловые нейтроны».
В Гамбурге профессор Гартек обсудил со своим коллегой доктором Гансом Суэссом, внуком знаменитого австрийского геолога, создание уранового реактора. Суэсс предложил использовать в качестве замедлителя так называемую тяжелую воду. Гартек был поражен совпадением: пять лет назад он работал под руководством Резерфорда в Кэвендишской лаборатории, и первым заданием, полученным молодым Гартеком от великого англичанина, было производство небольшого количества тяжелой воды. Так случилось, что именно та тяжелая вода была использована М. Олифантом, Гартеком и Э. Резерфордом для обоснования термоядерной реакции, процесса, который лег в основу создания водородной бомбы.
Тогда Гартек сам разработал и построил ячейку для электролиза очень маленького размера, около 30 сантиметров высотой, через которую он в течение нескольких недель пропускал электрический ток. Затем из многих литров воды он получил то небольшое количество, которое, как оказалось, было почти чистой тяжелой водой. А сейчас Суэсс предлагает использовать тяжелую воду в ядерном реакторе? Гартек прекрасно понимал, что для реактора потребуется несколько тонн жидкости, а не те жалкие несколько кубических сантиметров, которые ему тогда удалось получить. Разве правительство рейха пойдет на то, чтобы финансировать проект, требующий таких огромных затрат? И все же перед тем, как отправиться в Берлин на конференцию, он подготовил специальный доклад под названием «Расположение урана и тяжелой воды на разных уровнях для предотвращения резонансного поглощения ураном-238». Самым важным в сделанных Гартеком выводах было то, что в «урановой топке» или «реакторе» урановое топливо и замедлитель, идеальными свойствами которого обладала тяжелая вода, не должны были смешиваться. Они должны были быть физически отделены друг от друга путем размещения их на разных уровнях реактора.
Таким образом, на второй конференции перед немецкими физиками были поставлены две главные задачи: во-первых, им предстояло разработать процесс получения в больших количествах урана-235. Во-вторых, следовало определить эффективное сечение[5] для всех веществ, которые могли быть использованы в качестве замедлителей для обеспечения выполнения реакции при воздействии на урановое топливо медленными нейтронами.
Перед профессором Гейзенбергом была поставлена задача провести теоретические исследования возможности цепной реакции урана в зависимости от характеристик рассеивания нейтронов при расщеплении ядер урана. Доктор Багге вернулся в Лейпциг, где проводил исследования эффективного сечения столкновения для ядер тяжелого водорода. Профессору Гартеку поручили продолжать попытки извлечения изотопа урана-235 с помощью метода тепловой диффузии Клузиуса – Диккеля. Кроме того, он должен был определить зависимость увеличения количества нейтронов от конструкции уранового реактора. Каждый ученый получил свою часть задания из общей программы исследований, разработанной за несколько дней до конференции Дибнером и Багге.
Начиная с 20 сентября 1939 года программа называлась «Предварительный рабочий план проведения первоначальных экспериментов в области использования реакции деления атомного ядра».
Каждого ученого заверили, что он получит необходимые ассигнования на проведение таких работ.
В то же время профессор Шуман заявил о намерении военных переподчинить себе Институт физики имени кайзера Вильгельма в Берлин-Далеме и сделать его рабочим центром для деятельности группы исследований в области ядерной физики. Все ученые, привлеченные к работам в рамках проекта, должны были перейти в этот институт и работать вместе.
Сам по себе план был необходимым и логичным. Однако он неожиданно столкнулся с сопротивлением самих ученых, многие из которых предпочитали остаться звездами первой величины в своих провинциальных институтах, нежели превратиться в «малые планеты в сверхгалактике Берлина». Один за другим они давали согласие на участие в работах над проектом, но наотрез отказывались переезжать в Берлин. Например, Гартек писал военному руководству: «Мне придется остаться в Гамбурге. Но я могу каждую неделю приезжать в Берлин на один-два дня». Гамбург находился в двух часах езды от Берлина, чего нельзя было сказать о таких более отдаленных исследовательских центрах, расположенных в Гейдельберге, Мюнхене или Вене. В группу ведущих физиков, которые все-таки собрались в Берлине, вошли такие ученые, как фон Вайцзеккер, Вирц, Бопп, Борман и Фишер.
Мотивы, по которым эти люди согласились работать над атомным проектом, совершенно не совпадали со стремлениями их зарубежных коллег. Наряду с такими факторами, как естественное любопытство и стремление быть поближе к месту, где делаются «мировые открытия», были и другие причины. Маттаух объясняет это так: «Мы были рады случаю спасти себя от призыва в армию, а также предоставленной нам возможности продолжать научные исследования в привычной нам области и привычными методами». С ним соглашается профессор фон Лауэ: отныне он считал эту работу своей самой важной задачей. Как и другие молодые физики, фон Вайцзеккер признает, что в 1939 году он принял это предложение военных, потому что участие в других научных проектах не смогло бы спасти его от военной службы.
Право на производство нескольких тонн очищенного оксида урана получила компания «Auer», одна из берлинских фирм с безупречной репутацией в области получения редкоземельных металлов. В частности, компания обладала большим опытом получения из моназита соединений тория, который затем использовался в производстве знаменитых калильных сеток для газовых фонарей. Необходимость изоляции радиоактивного мезотория при проведении промышленных работ делала необходимым иметь высокопрофессиональный радиологический отдел, который организационно входил в центральную лабораторию компании. Во главе лаборатории стоял тридцативосьмилетний химик, уроженец Санкт-Петербурга доктор Николай Риль. Ученик О. Гана и Л. Мейтнер, Риль и сотрудники его лаборатории осуществляли контроль всей выпускаемой фирмой «Auer» продукции.
После оккупации Чехословакии компания «Auer» являлась одним из первых немецких предприятий, начавших промышленную разработку урановых рудников в Иоахимштале. На этом предприятии были созданы небольшие запасы урана в виде неочищенного ураната натрия и оксида урана. Эти вещества были получены в качестве побочного продукта при выделении радия. Доктор Риль сознавал важность урановой программы и лично контролировал получение и хранение материалов. Он занимал пост директора лаборатории до самого конца войны.
Через несколько недель после получения заказа от военного ведомства Риль создал в Ораниенбурге небольшое предприятие по добыче урана с производительностью около одной тонны очищенного оксида урана в месяц. Несмотря на то что компании «Auer» удавалось производить очистку оксида урана от примесей редкоземельных металлов, в настоящее время ученые считают, что в конечном продукте недопустимо высоким оставалось содержание бора, обладающего способностью активно поглощать нейтроны. Тем не менее к началу 1940 года военные получили от предприятия первую тонну чистейшего оксида урана.
До этого времени считалось, что все запасы этого вещества находились в руках профессора Эсау. За два месяца до начала конференции в Берлине институты физики и химии в Далеме не могли приступить к экспериментам, так как не имели в своем распоряжении ураносодержащих веществ. Конечно, этими материалами располагал профессор Эсау, получивший их в министерстве экономики Германии еще до начала войны. Получив от военного ведомства распоряжение возвратить эти запасы, профессор, который уже начал считать их своей собственностью, пришел в негодование. Еще большее недовольство вызвало указание об отзыве в Берлин целого ряда ведущих ученых из Геттингена. И все же распоряжение об откомандировании в столицу таких физиков, как Иоос, Ганле и Маннкопф (профессора Ганле при этом буквально выдернули из кровати посреди ночи), Эсау был склонен рассматривать как всего лишь неблагоприятное стечение обстоятельств. Он немедленно отправил Ганле телеграмму, которая, впрочем, не дошла до адресата, так как была задержана военной цензурой. Исследовательская группа из Геттингена практически прекратила свое существование.
В середине ноября Эсау обратился с жалобой к своему руководителю в министерстве образования профессору Ментцелю. Однако тот отказал ему в поддержке, заявив, что в министерстве вооружений работают над урановой программой уже в течение нескольких лет и Эсау попросту украл идею у военных. Потрясенный Эсау обратился с письмом напрямую к генералу Беккеру. Он напомнил генералу, что «сама проблема возникла не ранее января этого года», поэтому заявление Ментцеля просто нелепо. Эсау настаивал на том, что не важно, какая именно организация встанет во главе программы: достаточно просто обеспечить четкое взаимодействие между ее участниками. К тому же только ему, Эсау, и никому другому, принадлежала инициатива о начале работы над урановой программой. «Коварный захват его детища военными», по словам оскорбленного профессора, создавал серьезную угрозу работе группы ученых-физиков имперского исследовательского комитета (директором которого являлся не кто иной, как Ментцель) и репутации самого Эсау как главы отдела физики. И все же на Беккера эти аргументы не подействовали. Запасы урана были изъяты у Эсау и переданы в распоряжение соответствующих научных институтов, которые наконец приступили к экспериментальным исследованиям.
В начале декабря, встретив в коридоре Лейпцигского института доктора Эриха Багге, профессор Гейзенберг, не в силах скрыть своего волнения, пригласил его к себе в кабинет. До этого момента Гейзенберг занимался проблемой стабилизации цепной реакции медленных нейтронов. Профессору удалось решить ее. Написав мелом на доске несколько уравнений, Гейзенберг объяснил Багге, что по мере увеличения температуры в ходе реакции уменьшается эффективное сечение урана, а это значит, что по достижении определенной температуры автоматически произойдет замедление хода реакции. Возможность управления реакцией зависит от характеристик реактора, то есть от его размеров и того, достигается ли в нем температура в несколько сот или несколько тысяч градусов. В качестве подтверждения своих слов Гейзенберг привел пример: если 1,2 тонны урана смешать с тонной тяжелой воды и поместить в сферическое тело радиусом 60 сантиметров, которое, в свою очередь, погрузить в воду, которая выполняет функции защитного слоя, стабилизация реакции произойдет при температуре 800 градусов по Цельсию.