Шрифт:
Интервал:
Закладка:
Мы разработали метод циклического окисления-восстановления… Его принцип был применим к любому процессу с использованием веществ, которые являются носителями для плутония в одной определенной степени окисления, но не в других степенях… Например, к плутонию в одной степени окисления можно применить некий носитель и, таким образом, отделить его от урана и продуктов деления. Затем носитель и плутоний [имеющие теперь форму твердых кристаллов] можно растворить, изменить степень окисления плутония и снова осадить носитель, причем плутоний остается в растворе. Затем можно снова изменить степень окисления плутония и заново повторить весь цикл. При помощи процедуры такого типа, если провести большое число циклов окисления-восстановления, можно отделить от плутония любые вещества, кроме загрязнений, химические свойства которых почти точно совпадают со свойствами самого плутония[1800].
В среду 26 апреля началась двухдневная химическая конференция с участием Юджина Вигнера, Гарольда Юри, принстонского теоретика Джона А. Уилера и нескольких химиков, уже работавших в Металлургической лаборатории. Ученые обсуждали семь возможных способов извлечения плутония из облученного урана. Предпочтение отдавалось четырем методам, которые казались особенно подходящими для производства с дистанционным управлением; осаждение в их число не входило. Только что приехавший Сиборг возразил: «Я, однако, выразил уверенность в достоинствах осаждения»[1801]. Тем не менее решено было исследовать все семь предложенных методов. Это требовало полной занятости сорока человек. Одной из обязанностей Сиборга на несколько ближайших месяцев стала вербовка. Это его беспокоило: «Иногда я чувствую себя несколько неуверенно, когда предлагаю… людям оставить гарантированную работу в университете и перейти в Металлургическую лабораторию. Им приходится рисковать своей будущей карьерой, и никто не знает, на какой срок они будут оторваны от своей основной деятельности». Но хотя никто не знал, как долго продлится эта работа, большинство ее участников поверило в ее исключительную важность: «И здесь, и в Беркли довольно сильно распространено утверждение, которое формулируется приблизительно следующим образом: “Что бы ты ни делал всю остальную жизнь, в ней никогда не будет ничего настолько же важного для будущего мира, как работа в этом проекте прямо сейчас”»[1802].
До сих пор Сиборг изучал плутоний, отслеживая характерную радиоактивность микроскопических количеств этого вещества, растворенных в гораздо большем объеме носителя. Такой же индикаторной химией занимались раньше Ган, Ферми и супруги Жолио-Кюри. Однако химические реакции часто проходят по-разному при разных уровнях растворения. Сиборг понимал, что, чтобы продемонстрировать применимость процесса выделения в промышленном масштабе, ее необходимо продемонстрировать на концентрациях промышленного уровня. В мирное время он мог бы дождаться сооружения и запуска в работу такого крупного реактора, который обеспечил бы производство хотя бы нескольких граммов плутония. Но эта нормальная процедура была роскошью, которой программа создания бомбы не могла себе позволить.
Вместо этого Сиборг стал искать способы получения большего количества плутония без реактора и способы работы с концентрированными растворами того малого количества, которое он мог получить. В решении первой из этих задач ему на помощь пришли ресурсы УНИР, в решении второй – его собственные воображение и изобретательность. Он реквизировал метровый циклотрон Университета Вашингтона в Сент-Луисе, в котором некогда отсиживался Комптон, и организовал героическую, продолжавшуюся неделями и месяцами, бомбардировку нейтронами 140-килограммовых партий гексагидрата уранилнитрата (UNH). Такая продолжительная и интенсивная бомбардировка дала ему несколько микрограммов – миллионных долей грамма – плутония; это количество почти невозможно было разглядеть невооруженным глазом. Теперь ему нужно было каким-то образом разработать методики его смешивания, измерения и анализа.
Ранее в этом же месяце, когда Сиборг читал лекцию в Нью-Йорке, он разыскал там чудаковатого человека Антона Александра Бенедетти-Пилчера, который был профессором в Куинз-колледже во Флашинге и первопроходцем в области ультрамикрохимии, методики работы с предельно малыми количествами химических веществ. Бенедетти-Пилчер подробно проинструктировал Сиборга и обещал прислать список основного оборудования. Сиборг нанял одного из бывших студентов Бенедетти-Пилчера, и они вдвоем распланировали лабораторию ультрамикрохимического анализа. «Мы стали искать подходящее место, где не было бы вибрации, мешающей работе микровесов, и остановились на кабинете 405 (бывшей проявочной), в котором был бетонный стол»[1803]. Размеры бывшей проявочной – два на три метра, если не меньше, – вполне соответствовали характеру предстоящей работы.
В Беркли преподавал еще один специалист по ультрамикрохимии, Пол Керк. Сиборг привлек к своей работе Берриса Каннингема, недавно защитившегося аспиранта Керка, и студента-старшекурсника Луиса Б. Вернера. «Я всегда считал себя высоким», – отмечает нобелевский лауреат по химии, но двухметровый Вернер был выше его сантиметров на десять и «еле помещался»[1804] в крошечной лаборатории.
При помощи специализированных ультрамикрохимических инструментов молодые химики могли работать с неразбавленными образцами химикатов весом всего в десятые доли микрограмма (десятицентовая монета весит около двух с половиной граммов – 2 500 000 микрограммов). Они манипулировали этими веществами на предметном столике бинокулярного стереоскопического микроскопа, настроенного на 30-кратное увеличение. Вместо пробирок и колб использовались капиллярные трубки из тонкого стекла; пипетки наполнялись автоматически под действием силы капиллярного притяжения; миниатюрные шприцы для подкожных инъекций, установленные на микроманипуляторах, впрыскивали реагенты и отсасывали их из конических резервуаров миниатюрных центрифуг; эти центрифуги отделяли твердые осадки от жидкостей. Первые весы, которые использовались в этой работе, состояли из единственной кварцевой нити, один конец которой – подобно удочке, воткнутой в берег реки, – был закреплен в стеклянном футляре, который защищал нить от малейших колебаний воздуха. Для взвешивания тех ничтожных количеств веществ, с которыми они имели дело, химики подвесили к другому концу нити чашку, сделанную из кусочка платиновой фольги, почти неразличимого невооруженным глазом, и измеряли величину изгиба нити. Показания этих весов были откалиброваны с использованием стандартных разновесов. У более прочных весов, разработанных в Беркли, были две чашки, подвешенные на противоположных концах стержня из кварцевого волокна, который висел на микроскопических растяжках. «Кто-то сказал, – отмечает Сиборг, – что “мы взвешиваем невидимые материалы на невидимых весах”»[1805].
Помимо своих новых обязанностей в Металлургической лаборатории, Сиборг по-прежнему координировал основные научные исследования урана и плутония в Беркли. В начале июня он поехал в Калифорнию, чтобы встретиться с «ребятами с третьего этажа Гилман-холла»[1806] и жениться на секретарше Эрнеста Лоуренса. 6 июня, по дороге в Чикаго проездом через Лос-Анджелес, в котором жили родители Сиборга, жених и невеста собирались быстро обвенчаться в Неваде. Они сошли с поезда в невадском городке Калиенте, сдали свои чемоданы на хранение станционному телеграфисту и спросили, как пройти в мэрию. «Но к нашему огорчению, выяснилось, что