Наблюдения и озарения или Как физики выявляют законы природы

Бурное развитие ядерной энергетики породило несколько новых проблем. Первой из них, вероятно, нужно назвать вопросы обеспечения безопасности населения в случае аварий реакторов — особенно после страшных событий в Чернобыле в 1986 г. Вторая трудность в том, все реакторы имеют конечный эксплуатационный период — что делать с ними по окончании такого периода? (Эта проблема близка к проблеме утилизации ядерных отходов в процессе обслуживания реакторов.) Наконец, нужно максимально обезопасить реакторы от возможных налетов террористов.

Представляется, что все три проблемы решает, в оптимальной на сегодня форме, предложение А. Д. Сахарова: реакторы нужно строить в глубоких соляных пластах. Само существование таких слоев означает, что через эти пласты очень и очень давно не проходят подземные воды, а потому нет опасности выноса активных веществ на поверхность, при необходимости же захоронения реактора его можно просто оставить в этом слое и только закрыть сверху. Что же касается реактора в Чернобыле, то, по мнению Сахарова, его следовало направленными взрывами погрузить вглубь Земли…

5. Атомная (ядерная) бомба

После успешного запуска первого реактора вопрос создания ядерного оружия стал в практическую плоскость. Был организован так называемый Манхэттенский проект. Его возглавил 46-летний полковник Лесли Р. Гровс, профессиональный военный, который характеризовал ученых, работавших над созданием атомной бомбы, как «дорогостоящее сборище чокнутых». Научным руководителем проекта был назначен Роберт Оппенгеймер (1904–1967), известный американский физик-теоретик, стажировавшийся в свое время у Э. Резерфорда и М. Борна. Оппенгеймер организовал основную лабораторию вдали от населенных пунктов, в пустынном местечке Лос-Аламос (штат Нью-Мексико). Сюда перешла из Чикаго группа Ферми, а кроме того, Оппенгеймер смог собрать весь цвет эмигрантов из Европы и молодых американских физиков[31].

Основным теоретическим отделом проекта заведовал Ганс Бете, бежавший в 1933 г. из Германии и в 1941 г., незадолго до того как США вступили во вторую мировую войну, ставший американским гражданином. Его глубокие знания в области ядерной физики, ударных волн и электромагнитной теории сыграли существенную роль в успехе программы: он отвечал за расчеты возможного поведения атомной бомбы.

Энрико Ферми впервые упомянул о возможности создания атомного оружия на основе цепной реакции еще на переговорах с Управлением военно-морского флота в 1939 г. В ходе своей работы Ферми и итальянский физик Эмилио Сегре, бывший его студент и будущий Нобелевский лауреат, установили, что в качестве «взрывчатки» для атомной бомбы можно использовать тогда еще не открытый элемент плутоний (Рu, порядковый номер 94). И хотя он еще не был получен, оба ученых были убеждены в том, что его изотоп с массовым числом 239 должен возникать в урановом реакторе при захвате нейтрона ураном-238 и затем быстро распадаться.

Настояв на свободном обмене информацией между учеными, которым строго-настрого запрещалось покидать пределы центра, Оппенгеймер создал атмосферу доверия и взаимного уважения, что способствовало удивительным успехам в работе. В этой группе было больше десятка тогдашних или будущих Нобелевских лауреатов, но большинство из них считали, что львиная доля заслуг в успехе проекта принадлежит Оппенгеймеру.

Интересно отметить тогдашние опасения, что взрыв может, в принципе, привести к глобальной цепной реакции, которая охватит всю Землю, т. е. вызовет всеобщую катастрофу. За консультацией обратились к Грегори Брейту (1899–1981), известному теоретику-ядерщику, не участвовавшему в Манхэттенском проекте. Брейт независимо пересчитал все экспериментальные данные и показал, что опасения эти необоснованны.