Вместо тысячи солнц. История ядерной бомбы, рассказанная её создателями

Я обращаюсь к Объединенным Нациям с этими соображениями в надежде, что они могут содействовать поиску реального подхода к серьезным актуальным проблемам, стоящим перед человечеством. Изложенные здесь доводы позволяют предположить, что любая инициатива с какой бы то ни было стороны, направленная на устранение препятствий для свободного обмена информацией и общения, имела бы огромное значение для поиска выхода из того тупика, в котором мы находимся сегодня, и вдохновила бы и другие народы на действия в этом же направлении. Потребуются усилия всех сторонников международного сотрудничества, как отдельных лиц, так и целых народов, чтобы создать во всех странах мнение, выражающее со все большей определенностью и силой требование открытого мира.

Энрико Ферми Создание первого ядерного котла [15]

В течение многих лет было известно, что в атомных ядрах содержится огромный запас энергии и что освобождение этой энергии не противоречит ни закону сохранения энергии, ни другим общепринятым основным законам физики. Признавая этот факт, физики все же вплоть до недавнего времени придерживались мнения, что освобождение ядерной энергии в крупных масштабах не может быть достигнуто, если только не будут открыты какие-то новые явления.

Причины такого несколько пессимистического отношения состояли в следующем. Вообще говоря, существуют два типа процессов, в которых могла бы высвобождаться ядерная энергия. Во-первых, если два ядра окажутся в тесном контакте, то между ними будут происходить различные спонтанные ядерные реакции, при которых выделяется энергия. По-видимому, наипростейшим примером из многих возможных является обычный водород. Если приблизить друг к другу два ядра водорода, то они могут вступить в самопроизвольную реакцию, образуя ядро дейтерия и испуская позитрон. При таком процессе освобождается энергия в количестве около 1,4 МэВ, что эквивалентно 1,6 × 10 калорий на грамм, т. е. примерно в два миллиона раз больше энергии, выделяющейся при сгорании того же количества угля. Однако водород не является ядерной взрывчаткой, так как при обычных условиях ядра водорода никогда не смогут вступить в контакт друг с другом вследствие отталкивания положительных электрических зарядов, свойственных ядрам. Тем не менее не существует теоретических соображений, запрещающих сближение ядер, которое и происходит, действительно, как при очень высоких температурах, так и при очень высоких давлениях. Однако такие температуры и давления находятся далеко за пределами, достижимыми с помощью обычных средств. Достаточно высокие температуры, при которых ядерные реакции могут протекать с заметной скоростью, действительно встречаются – во внутренних областях многих звезд и, в частности, Солнца. Общепризнанно, что основным источником энергии, излучаемой звездами, являются подобные реакции.

Другим возможным путем освобождения ядерной энергии является цепная реакция. При подавляющем большинстве ядерных превращений происходит испускание частиц (α-частиц, протонов или нейтронов), которые, в свою очередь, могут вызвать новые реакции. Тогда можно представить себе такое положение, когда в результате протекания первой реакции образуется достаточно много частиц, чтобы вызвать в среднем более одной подобной реакции. Если это так, то в каждом «поколении» возрастает число ядер, принимающих участие в реакции, и это происходит до тех пор, пока не «выгорит» значительная часть первоначального вещества. Цепная реакция будет развиваться или затухать в зависимости от того, больше или меньше единицы число новых процессов, происходящих под действием частиц, испущенных при первом процессе. Это число называется «коэффициентом размножения».

Для всех без исключения процессов, которые были известны до открытия деления в начале 1939 г., коэффициент размножения был исчезающе мал по сравнению с единицей. С открытием процесса деления появились новые возможности. Почти сразу после того, как стало известно об этом открытии, было высказано предположение, что отделившиеся друг от друга осколки ядра могут быть возбуждены настолько сильно, что из них могут «испаряться» нейтроны. Вскоре эта догадка была подтверждена экспериментами на обоих берегах Атлантики.

К весне 1939 г. стало широко известно, что при делении, происходящем в результате соударения нейтрона с ядром урана, может возникнуть несколько, вероятно около двух или трех, новых нейтронов. В то время многие физики полагали, что возможность осуществления цепной реакции с помощью деления урана заслуживает внимательного изучения.