Разделить эти изотопы химическим путём невозможно, так как это один и тот же элемент, для которого характерны совершенно одинаковые реакции.
Трудности, стоявшие перед физиками, замышлявшими осуществить цепную реакцию расщепления урана, были очень велики, но не настолько, чтобы их нельзя было преодолеть. Во всяком случае за последнее время наука не раз доказывала, что она умеет находить и прямые, и обходные пути для решения самых сложных и запутанных задач. Кто поручится, что выдающиеся физики, оставшиеся в фашистской Германии, первыми не преодолеют эту трудность?
15 марта 1939 г. Гитлер оккупировал всё то, что осталось от Чехословакии после пресловутого Мюнхенского соглашения. 16 марта Э.Ферми прибыл в Вашингтон с письмом декана Колумбийского университета к начальнику штаба военно-морского флота США. Он был принят молодыми офицерами, которые вежливо и внимательно выслушали знаменитого физика, пытавшегося объяснить им, как важно в настоящий момент форсировать работы по овладению атомной энергией. Ферми говорил, что осуществление контролируемой цепной реакции может означать создание атомных реакторов для подводных лодок и военных судов или же бомб, мощность которых в миллионы раз превосходила бы всё известное до сих пор. Его выслушали очень терпеливо, просили и в дальнейшем держать в курсе исследований, но, как утверждают, после его ухода один из офицеров сказал другому: «Этот итальяшка — сумасшедший!»
Опасность, нависшую над миром, понимали только сами учёные. Они решили во что бы то ни стало внушить эту мысль об опасности непосредственно президенту США Рузвельту.
О том, как был осуществлён этот план, рассказано во многих публикациях. Поэтому мы её коснемся только в общих чертах. Было составлено письмо на имя Рузвельта, уговорили А.Эйнштейна, разделявшего пацифистские убеждения, подписать его и попросили экономиста Александра Сакса вручить президенту. К письму была приложена пояснительная записка, написанная Сциллардом.
Президент встретил Сакса с некоторой иронией. «Что за блестящая идея у вас появилась? — спросил он. — Сколько времени вам надо, чтобы изложить её?» Сакс настроился на предложенный иронический тон и рассказал президенту о том, как в своё время Наполеон выгнал изобретателя парохода Фултона. Этим Сакс намекал президенту, что Англия тогда своим спасением была обязана лишь близорукости противника. На президента это в некотором роде подействовало, и он стал более внимательным. Дело закончилось тем, что он вызвал генерала Уотсона и, указав ему на принесённые документы, сказал: «Па (прозвище Уотсона), это требует действий».
Но немедленных действий не последовало.
Через полгода тот же Сакс передал президенту новое письмо Эйнштейна, в котором сообщалось, что по имеющимся сведениям над проблемой урана при поддержке правительства интенсивно работают немецкие учёные. На этот раз на проведение исследований было выделено… 6 тысяч долларов.
Колумбийский университет использовал деньги на постройку опытного реактора, и поручил исполнение лучшему специалисту — Ферми.
Реактор представлял огромное сооружение, колонну, сложенную из окиси урана и графитовых блоков. Графит служил замедлителем нейтронов. К этому времени Бор и Уиллер установили, что уран-238 может захватывать нейтроны лишь высоких скоростей, тогда как уран-235 поглощает медленные нейтроны.
В конце 1941 г. в США из Англии прибыл доктор М.Олифант и сообщил, что английские учёные, оказывается, провели серию экспериментов, которые окончательно их убедили в возможности создания атомной бомбы. Игнорировать подобные сообщения было нельзя, было принято решение о проведении соответствующих крупномасштабных работ.
Вспоминая об этом, Лео Сциллард говорил, что если бы конгресс знал истинную историю создания атомной бомбы, то он учредил бы специальную медаль за заслуги для иностранцев, сующих нос не в своё дело, и доктор Олифант был бы первым из награждённых.
2 декабря 1942 г. работа Ферми завершилась успехом. Атомный реактор был пущен; в нём возникла цепная реакция, регулируемая кадмиевыми стержнями (поглотители нейтронов), и тем самым доказывалась целесообразность уже начатых работ по созданию атомного оружия. Физики могли торжествовать: они сотворили машину для превращения элементов. Одно из названий атомного реактора такое и было — урановая машина. О её пуске сообщили по телефону шифром: «Итальянский мореплаватель только что прибыл в Новый Свет».
Очевидно, если бы не вторая мировая война, французы раньше всех могли бы прийти к практическому использованию атомной энергии. После того как группе Ф.Жолио-Кюри дали субсидии, ей предложили свои работы запатентовать. Жолио-Кюри возражал, считая, что взятие патентов — не в обычаях учёных, и ссылался на пример своей знаменитой тёщи Марии Кюри. Ему, однако, напомнили, что супругам Кюри открытый ими элемент радий пришлось выпрашивать по всему миру и что половину всего того количества, которым располагала их лаборатория, они получили в дар от женщин Америки. И Ф.Жолио-Кюри сдался — пять патентов были положены на хранение. Один из них был патентом на конструкцию урановой бомбы. После регистрации патентов работы были продолжены и обеспечены сырьём. Более того, обсуждалось даже предложение о проведении пробного взрыва урановой бомбы в Сахаре, и оно было в принципе одобрено. Помешала война и последующая оккупация Франции. Ф.Жолио-Кюри, оставшийся в своей лаборатории, делал всё возможное, чтобы затруднить немцам их продвижение к атомному оружию. Страх перед тем, что Германия овладеет им, во Франции и Англии, находящихся от неё в непосредственной близости и уже испытавших её удары, конечно, ощущался гораздо острее, чем в Америке. Вот почему миссия доктора Олифанта в Америку была такой успешной.
В самой Англии специалисты обратили внимание своего правительства на то, что немцы в оккупированной Норвегии пустили завод «Норск Хайдро» — для производства тяжёлой воды. Такая вода — эффективный замедлитель нейтронов. Было яснее ясного, что в Германии ведутся работы по созданию атомного оружия. Силы норвежского Сопротивления при поддержке Англии устроили диверсии на заводе и уничтожили большой запас тяжёлой воды. Завод всё же работал, и немцы настойчиво требовали увеличения его продукции. Налёты английской авиации на гидростанцию и завод электролиза уничтожили ещё некоторое количество воды и произвели сильные разрушения, но не ликвидировали предприятие. Немцы поспешили переправить завод в Германию. Ценный груз ожидался в Гамбурге, но он туда так и не прибыл, его потопили норвежские патриоты.
Достоверных сведений о том, чего достигла Германия в области атомного оружия, не было до конца войны. Были только предположения, догадки и косвенные данные вроде производства тяжёлой воды. Как только американские войска вступили на территорию фашистской Германии, начала усиленно работать секретная миссия «Алсос». Это была неслыханная по своим масштабам разведывательная операция по розыску и интернированию учёных, захвату оборудования, лабораторий, документов, сырья — всего, что имело отношение к атомному производству.
Всё это было позже, а пока в США шла лихорадочная работа гигантского масштаба и невероятной секретности.
Пустив в ход урановый реактор, Ферми, по выражению известного американского физика Р.Лэппа, открыл дверь в атомный век.
Почему же реактор заработал, ведь его заполнял природный уран, в котором основная масса состояла из неделящегося под воздействием нейтронов урана-238? Каким образом этот неактивный изотоп не заглушал реакции? Первый ответ на этот вопрос уже был дан выше, где говорилось о замедлении нейтронов. Второй заключается в том, что при делении ядра урана-235, как было выяснено ещё Ф.Жолио-Кюри, выбрасывался не один нейтрон, а примерно три. Для самоподдерживающейся реакции «уранового пожара» этого достаточно, хотя сам вопрос создания взрывчатого материала для атомной бомбы таким образом не решался. Необходимо было полностью разделить изотопы урана-238 и 235 и последний использовать в качестве делящегося материала. Для решения такой очень сложной задачи нужны были столь же сложные и невероятно громоздкие технологические установки. В них весь уран переводился в газообразное соединение — фтористый уран, а затем этот продукт многократно прогонялся через полупроницаемые перепонки, в результате чего газовая смесь всё более и более обогащалась соединением урана-235. Это так называемый диффузионный метод. Применялся и другой метод — электромагнитный.