Особую озабоченность влиянием науки на жизнь людей выразил Петр Капица на антифашистском митинге ученых, состоявшемся в Москве 12 октября 1941 г. Капица не забыл об атомной бомбе. «Мое личное мнение, что технические трудности, стоящие на пути использования внутриатомной энергии, еще очень велики, — сказал он. — Пока еще это дело сомнительное, но очень вероятно, что здесь имеются большие возможности. Мы ставим вопрос об использовании атомных бомб, которые обладают огромной разрушительной силой»{352}. Будущая война будет еще более ужасной, чем эта, сказал Капица, и «поэтому ученые должны сейчас предупредить людей об этой опасности, чтобы все общественные деятели мира напрягли все свои силы, чтобы предотвратить возможность другой войны, будущей»{353}. Капица говорил о возможном влиянии науки на ход войны, не призывая к разработке атомной бомбы для использования ее в войне против Германии.
Был, однако, физик, который ощущал настоятельную необходимость возобновления ядерных исследований. Это был сотрудник Курчатова, 28-летний Георгий Флеров. В начале войны был призван в армию и направлен в Ленинградскую военно-воздушную академию для подготовки в качестве инженера, обслуживающего пикирующие бомбардировщики Пе-2. Мысль о ядерной физике не оставляла Флерова. Он написал Иоффе в Казань о своем желании выступить там на семинаре. Флерова командировали из Йошкар-Олы, куда была эвакуирована Военно-воздушная академия, в Казань, находившуюся в 120 километрах. Там в середине декабря 1941 г. он и выступил перед группой ученых, среди которых были Иоффе и Капица{354}.[90]
По словам Исая Гуревича, который присутствовал на семинаре, Флеров говорил, как всегда, с энтузиазмом, живо. Его аргументы произвели впечатление на аудиторию, также озабоченную фактом исчезновения на Западе публикаций по делению ядра. «…Осталось впечатление, что это очень серьезно и основательно, что работу по урановому проекту надо возобновить, — вспоминает Гуревич. — Но шла война. И у меня абсолютно нет уверенности, чем, скажем, завершилось бы тайное голосование, если бы на семинаре пришлось решать, нужно ли немедленно начинать работы или же начинать их через год или два»{355}.
22 декабря Флеров вернулся в Военно-воздушную академию, не убедив Иоффе, который был тогда вице-президентом Академии наук и членом ее Президиума, возобновить ядерные исследования. Дело не в том, что доклад Флерова был недостаточно убедительным, — время было неподходящим для такого предложения. Красная армия сражалась, чтобы остановить продвижение немцев к Москве, а военная промышленность еще не оправилась от катастрофического разрушения, причиненного ей германским вторжением.
Неугомонный Флеров, однако, не дал своей инициативе заглохнуть. Он сразу же написал Курчатову, излагая суть аргументов, которые приводил в Казани{356}. Письмо его написано на 13 страницах школьной тетради{357}. Он начал с утверждения, что цепная реакция на медленных нейтронах в природном уране невозможна, а на обогащенном уране или же в природном уране с замедлителем она оказалась бы столь дорогостоящей, что использование ядерной энергии стало бы экономически невыгодным[91]. Но энергетический выход цепной реакции на быстрых нейтронах, писал он, был бы эквивалентен взрыву ста тысяч тонн тринитротолуола, и поэтому соответствующие исследования заслуживают времени и затрат. «Основной вопрос, — писал он, — сможем ли мы вообще осуществить цепную ядерную реакцию на быстрых нейтронах».
Первое условие для осуществления цепной реакции на быстрых нейтронах, отмечал Флеров, состоит в том, чтобы каждый акт деления вызывал по меньшей мере еще одно деление при наличии достаточного количества активного материала. Флеров рассматривал число нейтронов, образующихся в одном акте деления, а также сечения захвата и деления урана-235 и протактиния-231{358}. Оба эти элемента, писал он, могли бы использоваться как активный материал, и критическая масса для каждого оценивалась между полукилограммом и 10 килограммами[92]. Вторым условием взрывной цепной реакции является быстрый скачкообразный переход в сверхкритическое состояние. Если переход будет слишком медленным, то делению подвергнется лишь малая доля ядер урана. Переход в сверхкритическое состояние должен быть достаточно быстрым, чтобы воспрепятствовать преждевременной детонации от случайных нейтронов. Исследования Флерова по спонтанному делению урана оказались в этой связи существенными, поскольку он опасался, что нейтрон, испущенный при спонтанном делении, может раньше времени инициировать цепную реакцию[93]. Третьим условием является мгновенное достижение как можно более значительной сверхкритичности, чтобы предотвратить быстрое исчерпание цепной реакции.
Флеров представил расчеты, касающиеся реализации этих условий, а также набросал эскиз экспериментальной бомбы. Он предложил, чтобы быстрый переход в сверхкритическое состояние был обеспечен сжатием активного материала. На эскизе Флерова уран-235 или протактиний-231 разделены на две полусферы, а обычная мощная взрывчатка используется для быстрого выстрела одной полусферы в другую для получения критической массы. Этот механизм подобен предложенному Фришем и Пайерлсом, позднее он стал известен как «пушечное устройство»[94].
В конце своего письма Флеров добавил постскриптум: «Я прочел всю статью от начала до конца и чувствую, что слишком много размышлял над этими вопросами. Трудно сказать, насколько ценно все то, что я написал. Смотрите сами». Но Флеров был уверен в силе собственных аргументов больше, чем это видно из постскриптума. Действительно, условия, которые он обсуждал, оказались важными для проектирования атомной бомбы. Флеров надеялся, что это письмо заставит Курчатова заняться ядерными исследованиями снова. «Наверное, мое письмо поможет процессу возвращения блудного сына», — писал он другу в Ленинград{359}. Курчатов не получил этого письма, пока не оправился от воспаления легких. Он не ответил на него{360}.[95]
90
Точная дата, когда был прочитан доклад, неизвестна, но это произошло между 17 и 23 декабря 1941 г. Эти даты указаны в командировочном удостоверении на имя Флерова, копия которого имеется в распоряжении автора.
91
Он также отклонил предложение, которое, по его словам, сделал Алиханов. Согласно этому предложению, следовало использовать цепную реакцию для получения 100 килограммов искусственно радиоактивных веществ. Оно было отклонено не только из-за технических трудностей, но и из-за высокой стоимости процесса. Это наводит на мысль, что Алиханов видел возможность использовать цепную реакцию деления для получения делящихся материалов типа плутония.
92
Это свидетельствует о том, что Флеров знал о расчетах, выполненных не только Зельдовичем и Харитоном.
93
Флеров не знал, какой из изотопов урана претерпевает спонтанный распад. Такой способностью обладает уран-238, но на самом деле этот вид деления можно не принимать во внимание в случае бомбы на основе легкого изотопа урана-235. Спонтанное деление, однако, оказывается серьезной проблемой в случае плутониевой бомбы.