Подобно урану-235 и урану-238, водород тоже бывает разных типов. Большинство атомов водорода имеют простейшее строение, с единственным протоном в качестве ядра. Однако один из каждых 6400 атомов водорода содержит протон и нейтрон; это называется тяжелым водородом (или дейтерием, обозначаемым символом D). Соединение двух тяжелых атомов водорода с атомом кислорода образует тяжелую воду (D2
О). Выглядит она так же, как обычная вода, но имеет другие свойства. Она более плотная и при употреблении внутрь в больших количествах (скажем, литров десять) может повреждать ДНК и нарушать обмен веществ. По сравнению с обычной водой она также усиливает ядерные цепные реакции. Это связано с тем, что обычная вода при смешивании с ураном поглощает часть высвобожденных нейтронов, что препятствует протеканию цепных реакций. Тяжелая вода нейтроны не поглощает, а только замедляет их, поэтому идеально подходит для возбуждения урана-235.Учитывая редкость тяжелой воды – всего одна ее молекула приходится на 41 млн молекул обычной воды, – в 1940 г. ее производила только одна компания в мире. Norsk Hydro управляла каскадом электростанций в полутора сотнях километров к западу от Осло на мрачном плато, имеющем в Норвегии жуткую репутацию: хроника XVI в. сообщала о местных жителях, что их «главное удовольствие – убивать епископов, священников, судебных приставов и прочих власть предержащих». Одна из этих гидроэлектростанций, «Веморк», была крупнейшей в мире. Она располагалась на неприступном скальном выступе возле мощного водопада, и бóльшая часть генерируемого ею электричества использовалась для производства удобрений и взрывчатых веществ. Остаток же перенаправлялся в соседнее здание для электролиза. Огромные резервуары с водой подвергались воздействию электрического тока, чтобы отделить H2
от O. В подвальном помещении полученная как побочный продукт электролиза тяжелая вода собиралась в специальных установках (подробнее о них позже). Однако рынок тяжелой воды был, мягко говоря, невелик. В 1934–1938 гг. «Веморк» продала в общей сложности лишь 40 кг, примерно по 8810 долларов за килограмм. Если говорить современным языком, они производили крафтовые партии этого товара, редко продавая больше 10 г одному клиенту.Нетрудно представить себе потрясение руководителей «Веморка», когда в январе 1940 г. они получили из Германии заказ на несколько сотен килограммов D2
O. Курт Дибнер, жалкий, но упертый руководитель Уранового клуба, послал в Норвегию агента, чтобы тот купил там весь запас тяжелой воды (185 кг), а также подписал контракт на ежемесячную поставку еще 100 кг. Поскольку тяжелая вода не имеет практического применения, кроме ядерных исследований, в «Веморке» у агента поинтересовались планами нацистов. Тот всячески уклонялся от прямого ответа, и руководители компании могли только предположить, что в Германии ведется разработка чего-то вредоносного, возможно, радиоактивного отравляющего газа. Им удалось выпроводить агента, и, когда через месяц главный юрисконсульт компании прибыл на совещание в Париж, он предупредил о случившемся француза по имени Жак Аллье.Аллье номинально был банкиром, но во время войны работал на французскую военную разведку. Он также кое-что понимал в ядерной физике: ранее Фредерик Жолио обращался к нему по поводу закупки норвежской тяжелой воды для их с Ирен парижских экспериментов. (Банку Аллье принадлежало две трети Norsk Hydro, так что он хорошо подходил для ведения переговоров.) Аллье поблагодарил норвежца за информацию о Германии и поспешил передать эти сведения Жолио. Банкир и физик тайно встретились в отеле неподалеку от Триумфальной арки и решили, что нужно принять безотлагательные меры.
В начале марта 1940 г. высокий лысоватый очкарик Аллье отправился в Осло для совершения одной из самых дерзких нелегальных операций времен Второй мировой войны. Он имел при себе документы на девичью фамилию своей матери, Фрайсс, а банк разрешил ему потратить до 36 млн франков (сегодня это 25 млн долларов) на весь запас тяжелой воды в «Веморке». На случай неудачи (если он не сможет закупить воду или сможет, но его обманут или схватят) Жолио дал ему флакон воды с примесью кадмия. Кадмий поглощает нейтроны с фантастической эффективностью, и даже несколько капель такой смеси безнадежно испортят целую цистерну тяжелой воды.
Драматизм ситуации усугубился тем, что нацисты узнали о миссии Аллье и направили своим агентам в Норвегии телеграмму: «Любой ценой остановить подозрительного француза, путешествующего под фамилией Фрайсс». Это были вполне однозначные инструкции. Захватить его, похитить, убить на улице – ничто не возбранялось. Аллье тоже знал, на что идет: норвежцы по-дружески предупредили его о том, что немцы за ним охотятся. Он все равно решил не отступать, надеясь с помощью хитрости обойти все ловушки.