История атомной бомбы

Мания Хуберт

Эта занимательная книга рассказывает о новой эре в истории человечества — от открытия урана до первого эксперимента с атомной бомбой. Когда возникла идея, что энергию можно добыть из ядра атома, никто и представить себе не мог, какие трудности придется преодолевать лучшим умам человечества, и какие силы природы извергнутся из комочка самоподогревающегося вещества размером с апельсин, если сжать его до критической массы.

Глава 1. Радиоактивность

Шипение в самодувной печи лаборатории угрожающе нарастает. Мощный воздушный поток раздувает огонь, чтобы хватило жара расплавить металл. По мере нагревания постепенно улетучивается и сырой выпар из темных камней, что лежат в ящике у печи. На них выступает влага рудника, плесень подгнивших горбылей. Кажется, сам кислый воздух заброшенной серебряной штольни прокрался в трещинки и поры минералов, и теперь его оттуда выманивает в комнату уютное тепло. Но вскоре от затхлости не остается и следа, она исчезает, как бледнеющая память о нудном осеннем дожде. Ибо ничто на свете не в силах перекрыть вонь батареи едких жидкостей в склянках, ампулах и флаконах, выстроенных в ряд.

Берлинский аптекарь Мартин Генрих Клапрот приготовил весь свой наличный запас проверенных субстанций и микстур, чтобы взяться за новые образцы пород из Рудных гор. Он намеревался расщепить и разложить их огнем и кислотами, растворить их солями и размягчить водой. Растирая в ступке ярко-красные комья кровяной соли, он следит за тем, как меняет цвет только что поставленная на огонь настойка дубильного орешка. Она добывается из грубо размолотых коконов личинок осы-орехотворки, отложенных самками в дубовые листья. Их дубильная кислота вымоет из руды ненужные примеси. Черными чернилами, произведенными из такого же отвара, в это же самое время в далеком Париже пылкий демократ Лафайет и радикальный Робеспьер пишут свои наброски «Декларации прав человека и гражданина», в которой выдвигают такие неслыханные требования, как равное избирательное право для всех мужчин и даже полное упразднение монархии.

В эти революционные летние месяцы 1789 года весьма попахивает жареным и в Медвежьей аптеке Клапрота в тени громады Николай-кирхе на Шпандауэрштрассе, угол Пробстштрассе. На почтительном расстоянии от плавильной и фарфоровой печей экспериментатор подолгу вдувает через паяльную трубку в открытое пламя столько воздуха, сколько помещается в его легких. Фитиль свечи он разрезал надвое и теперь держит свою трубку в середине развилки. Так он может модулировать пламя, выдувать его в виде длинного и заостренного языка, чтобы оно охватывало пробу руды величиной с лесной орех, которая лежит на березовом угольке, свободном от искрения. Здесь, в тесной лаборатории, неконтролируемый полет искр или крохотных брызг металла вблизи легковоспламенимых химикалий и углей когда-нибудь да становится роковым даже для самых осторожных практиков. Однако Мартин Генрих Клапрот хорошо осведомлен о рискованных ситуациях при проведении химических реакций. Как член ложи «Единение», он даже похвально упомянут в «Справочнике масонства» за 1787 год. Однажды он уберег своих братьев по ложе от гибельного взрыва во время одного неряшливо подготовленного крупного алхимического эксперимента.

Он не хочет быть причастным к свойственному фракции алхимиков стремлению из всего сделать тайну. Он определенно дистанцируется от мистического пустословия адептов, которые все еще пребывают в поисках философского камня, намереваясь с его помощью превращать обыкновенные металлы в золото. Будучи образцовым поборником научно обоснованной химии, Клапрот считается только с тем, что он может видеть, обонять и взвешивать в своих тиглях и ретортах. Ему не раз приходилось уличать в мошеннических намерениях производителей чудодейственных лекарственных средств. Так, популярную «чудодейственную воздушную соль» он идентифицирует как простую глауберову соль, очищенную от добавок, а в продающемся по грабительским ценам «калии, окисленном святым духом» от основателя гомеопатии Самюэля Ханемана он разоблачает обычную буру.

Тот минерал, образец которого аптекарь и химик Клапрот хочет разложить на составные части, горняки Рудных гор называют смоляной обманкой. Она дает оттенки от сероватого до иссиня-черного и немного напоминает своим жирным блеском смолу. Тяжелые комья пористы и ломаются на куски, по форме похожие на почки и ракушки. Из-за их тяжести еще первые искатели серебра в начале XVII века в неглубоких штольнях Санкт-Йоахимсталя предполагали в этой горной породе высокое содержание металла. Но так ничего и не обнаружили. Потому и считали «обманкой» эти находки смоляной черноты, которые лишь притворялись, что таят в себе скрытые сокровища. На самом же деле смоляная обманка — как гласил окончательный вердикт экспертов — пустая порода, ни к чему не пригодная и лишь препятствующая поиску руд, заслуживающих добычи. С тех пор в серебряных штольнях Рудных гор она шла в отвал.

Глава 2. Атомное ядро

Сенсационные обстоятельства добычи радия, сообщения о магическом свечении нового элемента и не в последнюю очередь вручение Нобелевской премии 1903 года по физике Анри Беккерелю и супружеской паре Кюри выносят славу парижских ученых, исследующих радиоактивность, далеко за рамки специализированных научных журналов. Однако в сообществе физиков бурно обсуждается в первую очередь одно весьма специфическое, необъяснимое свойство радия. Кусок угля за короткое время сжигает всю свою тепловую энергию. Остается лишь щепотка остывшей золы. И динамит или порох выпрастывают свою энергию в одном сильном взрыве, не оставляя никакого отхода, пригодного для использования. У радия все иначе. С его излучением явно связано постоянное тепловыделение. Оно в двадцать тысяч раз превышает энергию, которая выделяется с теплотой химической реакции при молекулярных превращениях. Вот уже три года Фридрих Гизель, будучи единственным производителем радия, снабжает из Брауншвейга ученых всего мира пробами бромида радия в количествах, подходящих для лабораторных исследований. К радости ученых он не использует свою мировую монополию для получения выгоды. Он щедро дает препараты напрокат, а то и просто дарит. Все это время французы, немцы, англичане и американцы в один голос подтверждают, что излучение высокорадиоактивного элемента не убывает. Он отдает свою энергию непрерывно и равномерно, одними и теми же порциями изо дня в день, из года в год. И конца этому не видно. Пьер и Мария Кюри хотя и принимают излучение за атомарное свойство, но не могут объяснить источник энергии, загадочно дремлющей в глубине материи.

В канадском Монреале — параллельно с работой супругов Кюри — физик новозеландского происхождения Эрнест Резерфорд уже занят основательной инвентаризацией еще молодой области исследований. Вместе со своим английским ассистентом Фредериком Содди он разработал теорию, которая удовлетворительно объясняет все известные явления излучения. По их утверждению, происходит постепенное превращение атомов радиоактивного вещества. Уран, радий и торий превращаются — через несколько промежуточных ступеней — в атомы других элементов. Превращение сопровождается высокоэнергичным излучением. Высвобождаемая при этом процессе энергия истекает непосредственно из атомов. Неиссякаемым этот источник энергии, конечно, отнюдь не является. Ведь одновременно с излучением энергии атомы теряют также часть своего материального вещества. То есть происходит распад атомов, который после определенного, хоть порой и весьма продолжительного времени снова прекращается. После этого превращение закончено, атомы конечного продукта снова стабильны и больше не дают излучения. Источник энергии исчерпан. И поэтому радиоактивные процессы ни в коем случае не нарушают священный закон сохранения энергии. Никакая энергия не исчезает, никакая дополнительная энергия не производится. То есть излучение энергии стоит в прямой пропорции к уменьшению массы в атоме.

Резерфорд и Содди оценивают свои данные статистически и выясняют, что распад всех известных радиоактивных веществ и их промежуточных продуктов подчиняется некой математической закономерности. Каждому элементу требуется точно установленное время, чтобы превратить половину своих атомов в атомы другого элемента. Этот временной промежуток они назвали периодом полураспада. Химически едва уловимые продукты превращения тоже подлежат — по крайней мере, математически — этой закономерности. Поначалу это лишь приблизительные расчеты. Постепенно они уточняются, и период полураспада радия стабилизируется на отметке 1620 лет. Теперь и двум пионерам излучения становится понятно, почему до сих пор ни один из наблюдателей во всем мире не заметил изменения активности распада радия и его энергоотдачи. Из 30 миллиграммов радия, имеющегося в распоряжении Содди, через 1620 лет останется всего 15 миллиграммов, через 3240 лет — 7,5 и через 4860 лет — 3,75 миллиграмма.

Резерфорд и Содди с удивлением обнаруживают, что атомы урана распадаются невообразимо медленнее радия. Период их полураспада растягивается более чем на четыре с половиной миллиарда лет. Тем самым ученые невзначай попали в такие разряды величин, которые даже геологи с их богатой фантазией до сих пор не связывали с возрастом земной материи. Любому ученому в начале XX века не по себе от таких огромных цифр. Некоторые же продукты превращения урана, напротив, теряют половину своего вещества и излучения уже через несколько микросекунд, часов или дней. Например, газ радон, возникающий непосредственно из распада радия, имеет период полураспада всего четыре дня. И хотя утверждения Резерфорда и Содди согласуются с лабораторными данными, на третьем году XX века они своей теорией распада и превращения элементов все же приводят в колебание оплот химии, а именно учение о неразрушимости химических элементов. Приписывать безжизненной материи способность к превращению — это подозрительно напоминает алхимическую мечту о трансмутации материи. После этой неслыханной атаки на химическую догму Резерфорд и Содди должны были приготовиться к тому, что их обзовут еретиками.

Фредерик Содди еще раз исследует свойства радия, которые Мария Кюри уже описала. В своих публичных докладах о феномене радиоактивности он не скрывает, что больше всего зачарован полной независимостью процесса распада от внешних воздействий. Подвергает ли он свои пробы радия экстремальному охлаждению при помощи самого современного лабораторного оборудования, разогревает ли их до 2500 градусов Цельсия, сжимает ли их в стальном баллоне под давлением в 1000 атмосфер, доводя до «взрыва», или воздействует на них агрессивными кислотами — излучение радия всегда остается постоянным. Даже сильнейшие электрические разряды, магнитные поля и центробежные силы не могут изменить скорость распада радия, а тем более остановить его. Содди остается роль бессильного наблюдателя, чьи попытки вмешаться в атомарный процесс превращения смехотворно бездейственны.