Совещание в Скенектади и решение Лоуренса делать бомбу с Оппенгеймером

В октябре Лоуренс и Оппенгеймер , билет которому оплатил фонд Лумиса , сели в идущий на восток экспресс "Сити оф Сан-Франциско" для участия в заключительном совещании комиссии Комптона . Эрнест открыл совещание в Скенектади, зачитав вслух резюме Олифанта по докладу Комитета МОД . Обсуждался широкий круг вопросов, в том числе и различные способы разделения урана. В итоге, члены группы согласились, что разрабатываемый Лоуренсом электромагнитный способ заслуживает "самого пристального внимания". Заслугой Оппенгеймера стало и то, что он определил - и это было крайне важно, - сколько урана потребуется для создания бомбы. Оппи подсчитал, что критическая масса U-235 может составлять более 200 фунтов. Это практически совпадало с оценкой, сделанной ранее Ферми , но почти в десять раз превышало величину, упоминавшуюся в докладе Комитета МОД . Отличие было связано с предположениями об эффективности бомбы - одной из наиболее сложных для вычисления задач.

Комптон поставил перед собравшимися вопрос: сколько потребуется времени, чтобы изготовить оружие и во что это обойдется? Не получив от инженеров своей комиссии никаких предположений, Комптон отважился выдвинуть собственные: от трех до пяти лет на создание бомбы при затратах "в несколько сотен миллионов долларов. Указать более точную цифру он не решился, "дабы не пугать правительство".

На следующий день, 22 октября 1941 г., Лоуренс и Оппенгеймер, разочарованные и огорченные таким поворотом дел, уехали в Калифорнию. В поезде Лоуренс написал гневное письмо Комптону, осуждая нерешительность комиссии и мрачно намекая, что любая неудача будет на совести Комптона. Не будет большой беды, если ответы по урановой проблеме, когда мы их получим, окажутся неприемлемыми с военной точки зрения; если же ответы будут фантастически хороши, а мы не сумеем получить их первыми, последствия для нашей страны окажутся поистине катастрофическими. ... Поэтому я категорически против, чтобы такая большая ответственность возлагалась на того, кто колеблется и медлит с решением в полную силу взяться за эту проблему.

Лоуренс не сообщил Комптону, что он уже решил самостоятельно, с помощью Оппенгеймера, продолжать работу по проекту создания бомбы.

До сих пор в спектрографе Нира выход U-235 был крайне мал. При такой производительности потребовалось бы около 25 миллионов лет для получения того количество урана, которое Оппенгеймер считал необходимым для создания атомной бомбы. В начале ноября Лоуренс отправился к Ниру в Миннесоту "посмотреть, не смог ли бы он "поддать пару" и в спешном порядке получить требуемое количество". Во время своего визита Эрнест Убедился, что Нир не в силах решить эту задачу и "следует немедленно вернуться домой и самим заняться этой работой". А вскоре после этого Нир сам приехал в Радиационную лабораторию, чтобы помочь переделать 37-дюймовый циклотрон . В том же месяце, позднее, "мальчики" приступили к демонтажу циклотрона под руководством Бробека. Сначала Эрнест был согласен ждать, пока англичане обнаружат расщепляемость U-235, но теперь он больше не желал, чтобы тон задавали другие. После его возвращения из Скенектади сотрудники начали работать на циклотроне до поздней ночи и по выходным. 28 ноября 1941 года Лоуренс получил дополнительную поддержку благодаря заключительному отчету комиссии Комптона ; на сей раз ее вывод был кратким и недвусмысленным: "Атомная бомба огромной разрушительной силы получится при быстром сближении достаточной массы элемента U-235". Неизвестным оставалось главное: сколько урана потребуется для бомбы. Здесь Комптон перестраховался, указав диапазон значений: от менее 5 до более 220 фунтов - ответ, свидетельствовавший об отсутствии на тот момент знаний о свойствах U-235.

Хотя в отчете Комптона сообщалось, что и для центрифугирования, и для газовой диффузии в скором времени будут проведены практические испытания, но лишь туманно намекалось на "другие методы, которые могут, в конечном счете, оказаться лучше, но в данный момент далеки от стадии инженерной проработки". Электромагнитный способ, на который Лоуренс начал возлагать надежды, отдельно никак не упоминался. Лежа в кровати, сильно простуженный Лоуренс продиктовал 27 ноября поздравительное письмо Комптону. Но, как полагал Эрнест, заключительный отчет комиссии едва ли имел хоть какое-то значение. ""Мальчики" уже установили 37-дюймовый масс-спектрограф между полюсами магнита", -торжествовал он.

Лоуренс понимал, что переделка циклотрона в действующий сепаратор изотопов урана была далеко не простым делом, несмотря даже на то, что принцип действия масс-спектрографа весьма прост: разделение атомов происходило благодаря разнице, правда крайне незначительной, в массах изотопов. В спектрографе электрически заряженный пучок ионизированных атомов урана изгибается полем магнита, разделяясь на два; при этом пучок с более легким изотопом U-235 будет двигаться по дуге меньшего радиуса, чем пучок с более тяжелым изотопом U-238, и окажется ближе к источнику. Когда ионы урана попадают ловушку металлического коллектора, они отдают свой заряд и осаждаются в виде микроскопических чешуек металла. Если повторять этот процесс, внося содержимое ближайшуй к источнику ловушки обратно в пучок, то его концентрация будет возрастать, то есть будет происходить обогащение U-235. В теории все было просто, на практике же возникало множество сложностей. Поскольку разница в массах изотопов U-238 и U-235 составляла всего лишь 1 процент, это означало, что даже в идеальных условиях при пучке с 4-футовой дугой расстояние между коллекторами будет почти совершенно незаметным - всего лишь 3/10 дюйма. Но еще до того, как всерьез занялись практическими проблемами разделения урана с помощью этого метода, считавшийся непреодолимым теоретический барьер угрожал положить конец всей работе. Согласно распространенному мнению, невозможно было получить мощный, узко сфокусированный пучок в масс-спектрографе из-за элементарного физического явления - электростатического отталкивания , которое приведет к тому, что поток одинаково заряженных ионов начнет расширяться, произойдет расфокусировка пучка, и процесс окажется неосуществимым. Нир и британский Комитет МОД полагали, что из-за указанной проблемы "объемного заряда" самым перспективным методом разделения изотопов урана будет газовая диффузия .

В начале 1941 года в Урановом комитете физика из Принстона Генри Смита убеждали, что электромагнитное разделение в промышленном масштабе "было проверено и признано невозможным".

Среди физиков один только Лоуренс продолжал упорно верить, что интуиция и эмпирический подход смогут вновь опровергнуть пессимизм теоретиков. Эта уверенность должна была подтвердиться в ближайшие дни и недели, а пока Эрнест и "мальчики" работали на 37-дюймовом Циклотроне, то впадая в отчаяние, то вновь обретая надежду. Ранним утром в понедельник 1 декабря был получен первый пучок в циклотроне, переделанном в масс-спектрограф. "Получили ионы в 37-дюймовом циклотроне", - лаконично записал Кукси в своем дневнике. Пучок в установке в Беркли оказался почти в десять раз мощнее, чем у Нира .

Ссылки: