Бомба для дядюшки Джо

Великий атомный блеф

25 сентября 1949 года газета «Правда» опубликовала сообщение ТАСС. Именно таким образом Кремль в те годы оповещал общественность (главным образом, международную) о том, что думает правительство страны Советов по поводу тех или иных произошедших в мире событий. На этот раз официальный тассовский документ извещал читателей об очередной ошибке политиков Запада, которые превратно истолковали сугубо мирные деяния большевиков, представив их как агрессивно-милитаристские:

«23 сентября президент США Трумэн объявил, что по данным правительства США в одну из последних недель в СССР произошёл атомный взрыв. Одновременно аналогичное заявление было сделано английским и канадским правительствами…

В связи с этим ТАСС уполномочен заявить следующее:

В Советском Союзе, как известно, ведутся строительные работы больших масштабов – строительство гидростанций, шахт, каналов, дорог, которые вызывают необходимость больших взрывных работ с применением новейших технических средств. Поскольку эти взрывные работы происходили и происходят довольно часто в разных районах страны, то возможно, что это могло привлечь к себе внимание за пределами Советского Союза.

Что же касается производства атомной энергии, то ТАСС считает необходимым напомнить, что ещё 6 ноября 1947 года министр иностранных дел В.М. Молотов сделал заявление относительно секрета атомной бомбы, сказав, что "этого секрета давно уже не существует". Это заявление означало, что Советский Союз уже открыл секрет атомного оружия, и он имеет в своём распоряжении это оружие. Научные круги Соединённых Штатов Америки приняли это заявление В.М. Молотова как блеф, считая, что русские смогут овладеть атомным оружием не ранее 1952 года. Однако они ошиблись, так как Советский Союз овладел секретом атомного оружия ещё в 1947 году…».

Вот с таким неожиданным заявлением выступило Телеграфное Агентство Советского Союза (ТАСС). Суть его сводилась к тому, что в СССР много строят, много взрывают, и атомная бомба у него давно уже есть.

Что же касается атомных испытаний, из-за которых весь сыр-бор и разгорелся, о них ТАСС не проронил ни слова, и мировая общественность продолжала недоумевать: был ли взрыв, о котором говорил президент Трумэн, или его не было?

Вполне исчерпывающий ответ на этот вопрос могли бы дать советские физики-ядерщики. Но они молчали. Очень долго. Десятилетия! Многие – до конца дней своих.

Почему?

Об этом – в докладной записке, написанной 4 сентября 1949 года заместителем министра внутренних дел СССР Авраамием Павловичем Завенягиным:

«Товарищу Берия Л.П.

В соответствии с Вашим распоряжением докладываю:

Подписки о неразглашении сведений об испытаниях отобраны от 2 883 человек, в том числе от 713 непосредственно участвовавших в испытаниях работников КБ-11, полигона, научно-исследовательских организаций и руководящих органов, включая всех уполномоченных Совета Министров и учёных.

У остальных работников полигона в количестве 3 013 человек отобрание подписок будет закончено в трёхдневный срок».

Таким образом, хотя сам факт испытания первой советской атомной бомбы превратился в сокровеннейшую тайну, разглашение которой приравнивалось к самому тяжкому преступлению, наличие у СССР нового вида оружия ни от кого не скрывалось. Более того, о нём объявлялось на весь мир. Чтобы все знали о советской ядерной мощи. А в первую очередь – американцы, ещё недавно считавшие себя единственными обладателями атомной бомбы.

С момента, когда это взаимное «обладание» стало достоянием всеобщей гласности, и началось Великое Атомное Противостояние двух великих держав, обладавших Великим Ядерным Секретом.

А начиналось всё тоже с загадочных лучистых тайн.

Загадки атомных лучей

Начало этой невероятно драматичной «атомной» истории следует искать в конце девятнадцатого века – в 1895-ом. Именно в этом году человечество неожиданно столкнулось с чередой необыкновенных явлений, которые так или иначе были связаны с лучами.

Сначала французы, братья Люмьер, сконструировали и построили аппарат, в котором луч света, пронизывавший прерывисто двигавшуюся ленту с фотографиями, создавал на белом экране живые картинки. Даже не картинки, а саму жизнь – ту, что была заранее запечатлена на целлулоидной плёнке. Это удивительное открытие восторженные зрители назовут потом кинематографом.

В том же году россиянин Александр Степанович Попов смастерил прибор, который улавливал электромагнитные лучи, волнообразно исходившие от грозовых облаков. 7 мая 1895 года он продемонстрировал своё изобретение коллегам. Когда у него спросили, как следует называть созданное им устройство, Александр Степанович ответил: «Грозоотметчик». Чуть позднее этому прибору дадут другое название – «радио» (от латинского слова «радиус» – «луч»).

В ноябре 1895 года немецкий физик Вильгельм Рентген, затемнив комнату и обернув чёрной бумагой трубку Крукса, которая испускала электроны, с удивлением обнаружил, что стоявший неподалёку экран, покрытый цианоплатинитом бария, вдруг стал светиться. Это означало только одно: рождавшиеся в трубке лучи способны беспрепятственно проходить сквозь плотную бумагу! Они проникали даже сквозь руку, если она оказывалась на их пути, и отбрасывали тень с обозначением костных тканей!

Рентген назвал открытые им лучи Х-лучами, то есть неизвестными. Но благодарное человечество стало именовать их лучами Рентгена или рентгеновскими лучами, и торжественно наградило учёного: в 1903 году Вильгельм Рентген стал лауреатом Нобелевской премии по физике.

На этом череда необыкновенных «лучистых» открытий не прекратилась. В следующем (то есть в 1896-ом) году, мир узнал о ещё более удивительном явлении. Французский физик Анри Беккерель обнаружил, что элемент уран и его соединения испускают невидимые глазу лучи. Притом без всякой видимой причины!

Учёный мир был сильно озадачен.

Но вскоре супругам Пьеру и Марии Кюри, тоже жившим и работавшим во Франции, улыбнулась удача. Они разобрались с лучистым феноменом, подмеченным Беккерелем, назвав это явление «радиоактивностью» – всё от того же латинского слова «радиус» («луч»). Заодно физики Кюри открыли и два новых элемента: 84-ый (полоний) и 88-ой (радий, что на русский язык можно перевести как «лучистый»). При этом выяснилось, что радиоактивными, то есть испускающими невидимые лучи, являются все девять последних элементов периодической системы Менделеева – от 84-го до 92-го.

Неожиданно обнаружилось, что радиоактивные вещества весьма опасны и требуют большой осторожности в обращении. Первым обратил на это внимание всё тот же Беккерель. Он носил в жилетном кармане крупицы радиевого соединения, и у него на груди образовалась рана, потребовавшая продолжительного лечения.

Итак, учёные установили, что тяжёлые элементы, находящиеся в самом конце периодической таблицы, испускают лучи. Но почему это происходит, было непонятно.

Что заставляет лучи двигаться?

Как перемещаются они в пространстве?

Классическая физика дать объяснений не могла. Многие аспекты загадочного «лучистого» явления были просто недоступны для пони мания.

Попытки разгадать загадку

14 декабря 1900 года в одной из аудиторий Берлинского университета перед членами немецкого физического общества выступил 40-летний физик Макс Планк. Он изложил новый взгляд на древнее, как мир, понятие – «движение». Свою гипотезу Планк весьма изящно обосновал с помощью выведенной им формулы излучения.

Со времён великих Лейбница и Ньютона в основе науки физики лежал один из основополагающих законов, который гласил: «Natura non facit saltus» – «природа не делает скачков». А Генрих Герц в своей «Механике», вышедшей в 1893 году, особо подчёркивал значение принципа непрерывности как непременной основы любого природного явления.

Планк же дерзнул ниспровергнуть всеми признанный закон, утверждая, что не всё в этом мире происходит непрерывно и плавно. Что иногда случаются скачки и взрывы. И они прекрасно согласуются с открытым им, Планком, «элементарным квантом действия» или «элементом действия» – «h» (эту величину вскоре назовут константой или постоянной Планка).

Учёный мир встретил сообщение Макса Планка с недоверием, если не сказать, с большим неодобрением. А его теорию квантов, которая не вписывалась в законы классической физики, взрывая традиционные представления о природных процессах, было предложено рассматривать как рабочую гипотезу.

Много лет спустя другой физик, француз Луи де Бройль, скажет о Планке, что он выступил «… как возмутитель спокойствия, принуждая физиков решительно пересмотреть и переосмыслить свои взгляды на природу вещей».

Научный мир, как ни сопротивлялся, был всё же вынужден многое «пересмотреть» и «переосмыслить». Потому что формула, предложенная Планком, давала возможность узнать невозможное! Например, определить вес атома. И даже вычислить, сколько атомов содержится в том или ином количестве вещества! «Уже в этом, – скажет через десятилетия немецкий физик Вернер Гейзенберг, – первый неоспоримый успех квантовой механики».

Одним из тех, кто сразу и безоговорочно поверил Планку, был Альберт Эйнштейн. Поверил и пошёл дальше, выведя на основе положений квантовой механики свою теорию света, согласно которой свет представляет собой сплошной дождь быстро движущихся квантов (или фотонов).

Это неожиданное утверждение поначалу тоже озадачило очень многих, в том числе и самого Макса Планка. Однако теория Эйнштейна с обезоруживавшей простотой объясняла множество доселе необъяснимых физических явлений, ставивших в тупик классическую физику. Кроме того, она установила связь между такими, казалось, несопоставимыми понятиями как энергия и масса: Эйнштейн предложил формулу (простую, как всё гениальное): E = mc2, и вскоре весь мир взял её на вооружение.

Когда Макс Планк разобрался во всём этом, он признал и горячо поддержал теорию относительности.

Что же касается загадок радиоактивности, то разгадать их взялся один из крупнейших физиков ХХ века англичанин Эрнест Резерфорд. Он (вместе с другим британским учёным – Фредериком Содди) выдвинул теорию, которая гласила:

«Радиоактивность возникает тогда, когда атом отторгает частицу самого себя, выбрасывая её с огромной скоростью, в результате чего один химический элемент превращается в другой».

Это утверждение звучало как невероятная несусветность. Стоит ли удивляться, что научный мир встретил его, что называется, в штыки. Ведь оно противоречило общепринятым представлениям, согласно которым атомы считались неделимыми и неизменными. Постулат Резерфорда и Содди был объявлен перепевом давным-давно отвергнутых взглядов средневековых алхимиков.

Однако Резерфорд твёрдо стоял на своём, и в 1911 году объявил о новом открытии. Оно состояло в том, что считавшийся неделимым и очень просто построенным атом на самом деле имеет очень сложное строение, напоминающее солнечную систему. В центре находится тяжёлое положительно заряженное ядро, а вокруг него вращаются лёгкие электроны, заряженные отрицательно.

Подобная «планетарность» означала, что атом вполне может разрушиться, расколовшись на части. Из-за этого «раскола», считал Резерфорд, один элемент и превращается в другой, и возникает загадочное «радиоактивное излучение», которое является ничем иным как летящими во все стороны с огромной скоростью осколками атома. Так, к примеру, элемент радий, расколовшись, превращается в радиоактивный радон (с тяжёлым ядром) и в гелий (с ядром более лёгким), испуская при этом невидимые глазу лучи.

Кстати, с лёгкой руки Эрнеста Резерфорда атомы гелия стали называть «альфа-частицами».

И ещё Резерфорд высказал предположение, что атомный распад должен сопровождаться выделением энергии. В количестве, возможно, довольно значительном.

Новые теории физиков-реформаторов переворачивали с ног на голову веками устоявшиеся представления о природе вещей! Всё первое десятилетие ХХ века ушло на то, чтобы как следует «переварить» непростые для понимания «лучистые» атомные открытия. Но, «переваривая», благодарное человечество не скупилось на награды первооткрывателям. В 1903 году Беккерель и супруги Кюри были удостоены Нобелевской премии. Пять лет спустя такую же награду получил и Резерфорд. А в 1921-ом Нобелевским лауреатом стал Содди.

Казалось бы, всё встало на свои места!

Но…

При всей привлекательности теории Резерфорда в ней был один существенный пробел. Ведь если атом, на самом деле, построен по образцу солнечной системы, то электрон, вращающийся вокруг ядра, должен, теряя энергию, в конце концов, упасть на ядро. Однако этого не происходит! Электроны не падают! Атомы стабильны!

Почему?

Как объяснить сей парадокс?

Расставить всё по своим местам (с помощью всё той же квантовой механики) взялся 28-летний датский физик Нильс Бор. В 1913 году он выдвинул гипотезу, согласно которой электроны не могут испускать энергию непрерывно – в этом случае никакой энергии не хватит! По мнению Бора, электроны теряют свою энергию или приобретают новую, лишь переходя с одной орбиты на другую. Иными словами, совершая некий «квантовый» скачок. Если же они находятся на своих постоянных (стабильных) орбитах, никакой энергии не выделяется.

Были в предложении датчанина и другие тонкости. Ни наглядностью, ни тем более очевидностью они не отличались. Поэтому для большинства тогдашних учёных модель «атома Бора» выглядела очень странно и даже мистически.

Зато она (как в случае с Планком и Эйнштейном) очень хорошо объясняла физические явления, которым никак не удавалось найти убедительного толкования. Например, научный мир давно уже интересовал вопрос: почему атомные спектры представляют собою набор линий? Гипотеза Бора разъясняла, что каждая линия соответствует той вспышке, тому излучению, испускаемому атомом, когда его электроны переходят с верхней орбиты на нижнюю, теряя при этом часть своей энергии.

Вроде бы, логично. Но к этому надо было ещё привыкнуть.

Проникновение в глубины атома

Время шло. И открытия физиков, долго не поддававшиеся пониманию, были оценены по достоинству. Первооткрывателей удостоили Нобелевских премий: Макса Планка – в 1918-ом, Альберта Эйнштейна – в 1921-ом, Нильса Бора – в 1922-ом.

Но прежде чем это произошло, люди с большим удивлением обнаружили, что энергию взрывного порядка способно выделять не только атомное ядро, но и само человеческое сообщество.

Тысячелетний опыт познания природы, мудрость, дававшая возможность заглянуть в глубины атома и в беспредельные дали космоса, – всё в одночасье было поставлено на службу политическим амбициям. Звериная сущность, лежащая в основе всего живого на Земле, внезапно встала на дыбы, и цивилизованные европейцы принялись с варварским ожесточением уничтожать себе подобных: в августе 1914 года началась мировая война.

Ужасы этой кровопролитнейшей бойни затмили сознание миллионов, и народы разных европейских стран, подстрекаемые кучкой экстремистов левого толка, предприняли отчаянную попытку перевернуть, поставить с ног на голову установившийся в мире порядок. В Европе грянули революции.

Первой заполыхала великая Россия. Низы российского общества принялись крушить всё то, что было создано трудом предшествующих поколений, и безжалостно истреблять тех, кто это созидание осуществлял. В России вспыхнула гражданская война.

Напуганные бурей российского мятежа, лидеры европейских держав заговорили о мире. И в 1918 году в Компьенском лесу кайзеровская Германия подписала акт о своей полной капитуляции.

Пока по бескрайним российским просторам катился бунт, бессмысленный и беспощадный, израненная Европа принялась залечивать раны.

Возобновились и научные исследования.

В 1919 году Эрнест Резерфорд впервые в мире расщепил атомное ядро (тогда реакцию расщепления называли дезинтеграцией). Он облучал азот радиоактивными лучами, то есть альфа-частицами (ядрами гелия), мчавшимися с сумасшедшей, как казалось тогда, скоростью – 15 тысяч километров в секунду. Резерфорд понимал, что вероятность попадания хотя бы одной частицы в ядро азота чрезвычайно мала: из миллиона альфа-частиц всего лишь одна имела шанс угодить в приготовленную для неё микроскопическую мишень.

Но учёный терпеливо ждал.

И дождался. «Пуля» попала в цель!

Поглотив альфа-частицу, ядро азота выбросило из себя протон. В результате азот и гелий превратились в кислород и водород.

Английскому физику удалось то, о чём в средние века могли только мечтать неудачливые алхимики: совершить превращение одного элемента в другой! При этом (в полном соответствии с высказанным ранее предсказанием Резерфорда) выделялась энергия – это было тотчас зафиксировано приборами. Учёный окончательно убедился в том, что внутри атомов таятся невиданные энергетические запасы. Целые кладовые энергии!

Впрочем, произведя расчёты, Резерфорд пришёл к не очень обнадёживавшему выводу. Бесстрастные математические выкладки показывали, что в обозримом будущем использовать эту «энергию атома» вряд ли удастся – слишком нелёгким (почти невыполнимым) делом представлялось само расщепление атомного ядра.

Очень мала была «мишень». И совсем уж крошечной казалась летящая к ней «пуля».

Комментируя сложившуюся ситуацию, Альберт Эйнштейн сказал, что вероятность попадания в атомное ядро точно такая же, как при попытке подстрелить в кромешной тьме птицу из летящей стаи. Особенно когда птиц в этой стае совсем немного.

Впоследствии Лев Ландау дал ещё более популярное разъяснение:

«Для ничтожно малой альфа-частицы, летящей внутри вещества, расстояния между атомами, между ядрами и окружающими их электронами так велики, что вероятность попадания её в какое-нибудь ядро крайне сомнительна. Представьте себе лес, где каждое дерево находится от другого в пяти километрах. Можно ли попасть снарядом в какое-нибудь дерево без прицела? Ясно, что при этих условиях в лучшем случае удастся вызвать одну ядерную реакцию с помощью миллиона частиц…

Положение выглядело настолько безнадёжно, что физики долгое время относились к перспективе использования внутриатомной энергии примерно так же, как к проблеме вечного двигателя».

Однако учёные были терпеливы. Они углубились в раздумья.

Если, говорили физики, бессмысленно стрелять по ядрам из «ружья», значит, на атомную «охоту» надо брать с собой скорострельный «пулемёт».

И тут немецкий учёный Фридрих Хоутерманс подлил масла в огонь, выдвинув (в 1929 году) гипотезу о ядерном или, точнее, о термоядерном происхождении звёзд. В небесных светилах, заявил он, должны вовсю бушевать взрывы немыслимой мощи.

Но если атомная энергия клокочет в звёздах, почему не попытаться получить её на Земле? В каком-нибудь укромном изолированном месте?

Так или примерно так рассуждали тогда в научном мире очень многие.

И в том же 1929 году два молодых физика – американец Эрнест Лоуренс и Лео Сцилард из Венгрии – независимо друг от друга придумали тот самый «пулемёт», который способен был заменить прежнее «ружьё» для «охоты» на атомы.

Учёные предложили «обстреливать» микроскопические атомные «мишени» не отдельно летящими ядерными «пулями», а мощными пучками альфа-частиц. Или потоком протонов. Предварительно разогнав их до невероятно больших скоростей. С помощью электромагнита, в специальном ускорителе.

В 1931 году Эрнест Лоуренс вместе с другим американцем Милтоном Ливингстоном построил такой прибор. Его назвали циклотроном.

У физиков начало складываться ощущение, что ещё чуть-чуть, и двери в кладовые внутриатомной энергии наконец-то гостеприимно распахнутся.

Но не тут-то было!

Ведь для ускорения разгоняемых частиц требовались колоссальные энергетические затраты. Гораздо большие, чем те, что намеревались получить от самой ядерной реакции.

Ситуация казалась безнадёжной.

Но…

Лев Ландау писал:

«Хитрая природа, оказывается, только дразнила физиков. Там, где всё казалось ясным, вдруг открылись новые, неожиданные явления».

Это случилось в самом начале 30-х годов. Элемент бериллий облучали альфа-частицами французские физики Ирен Кюри и Фредерик Жолио. Облучали, облучали, облучали.

И вдруг возникло очередное «лучистое» явление: бериллий начал светиться!

В чём причина этого необычно странного свечения, попытался разобраться англичанин Джеймс Чедвик. В 1932 году он выяснил, что вылетающие из бериллия «осколки» не имеют электрического заряда, то есть они абсолютно нейтральны. И назвал эти частицы нейтронами.