вовлеченность в дело. Теперь они наконец могли полностью посвятить себя работе под руководством своих наставников: средний возраст сотрудников лаборатории составлял около двадцати пяти лет; Оппенгеймер, Бете, Теллер, Макмиллан, Бахер, Сегре и Кондон принадлежали к старшему поколению. Благодаря этой вновь обретенной головокружительной свободе ученые почти не обращали внимания на колючую проволоку. Их женам, не получавшим той же информации, но для которых существовали те же ограничения, потому что так решили Оппенгеймер и Гровс, приходилось труднее.

«Целью проекта, – кратко излагает Кондон то, что рассказал ученым Сербер, – является создание практически осуществимого военного оружия в виде бомбы, высвобождение энергии в которой происходит за счет цепной реакции на быстрых нейтронах в одном или нескольких материалах, в которых обнаружено ядерное деление»[2010]. Сербер сказал, что один килограмм 235U приблизительно эквивалентен 20 000 тонн ТНТ, и отметил, что природа сделала это превращение почти недоступным для человека: «Поскольку только последние несколько поколений [цепной реакции] высвобождают достаточно энергии, чтобы произвести значительное расширение [критической массы], постольку и существует возможность того, что реакция разовьется до требуемых масштабов, прежде чем ее остановит расширение активного материала»[2011]. Если бы деление происходило с бо́льшим выделением энергии, бомбы так и остались бы навечно заключенными в темных толщах урановой руды.

Сербер говорил о сечениях деления, об энергетическом спектре вторичных нейтронов, о среднем числе вторичных нейтронов на одно событие деления (по данным измерений на тот момент оно составляло около 2,2), о процессе захвата нейтронов в 238U, который приводит к образованию плутония, и о причинах, по которым обычный уран можно считать безопасным («для возникновения возможности взрывной реакции»[2012], как указывал молодой теоретик, необходимо обогащение 235U по меньшей мере до 7 %)[2013]. Он уже называл бомбу словом gadget[2014][2015]; впоследствии это название – панибратская метонимия, вероятно изобретенная Оппенгеймером, – прижилось на Холме. По расчетам, которые представил Сербер, критическая масса металлического 235U в толстой отражающей оболочке из обычного урана составляла 15 килограммов. Для плутония, снабженного аналогичной оболочкой, критическая масса могла быть равна 5 килограммам. Таким образом, сердцем атомной бомбы могли быть «дыня» из 235U или «апельсин» из 239Pu, окруженные отражающим «арбузом» из обычного урана; суммарный диаметр двух вложенных друг в друга сфер должен был составлять около полуметра. Отражающая оболочка, изготовленная из столь тяжелого металла, должна была весить около тонны. Точные значения критической массы в конце концов придется определять в реальных испытаниях, сказал Сербер.

Затем он заговорил о разрушительном воздействии. В области радиусом до 1000 метров вокруг точки взрыва появится высокая концентрация нейтронов, достаточная, чтобы вызвать «тяжелые патологические эффекты»[2016]. На некоторое время эта область станет непригодной для жизни. К этому моменту уже стало ясно – а раньше ясно не было, – что ядерный взрыв может причинить не меньший ущерб, чем эквивалентный химический. «Поскольку основным фактором, определяющим ущерб, является количество высвобождаемой энергии, наша цель заключается просто в получении из взрыва максимально возможной энергии. А поскольку материалы, которые мы используем, очень ценны, мы должны добиться этого с максимально возможной эффективностью»[2017].

Как оказалось, эффективность представляла собой серьезную проблему. «В реальном устройстве реакция не дойдет до своего завершения»[2018]. Без использования отражателя, даже при массе активного материала, в два раза превышающей критическую, деление произойдет менее чем в 1 % ядерного материала, после чего этот материал расширится настолько, что цепная реакция не сможет продолжаться. Имелся и другой неблагоприятный вторичный эффект, также стремящийся остановить реакцию: «по мере увеличения давления оно начинает смещать материал к внешним краям [активной зоны]»[2019]. Отражающая оболочка всегда повышает эффективность; она отражает нейтроны внутрь активного материала, а ее инерция – но не ее прочность на растяжение, которая становится пренебрежимой при тех давлениях, которые создает цепная реакция, – замедляет расширение активного материала и удерживает его поверхность от разлетания. Но даже при наличии хорошей отражающей оболочки для создания бомбы с достаточной эффективностью потребовалось бы более одной критической массы.

Еще одна возможная проблема была связана с детонацией. Для детонации бомбы нужно было изменить расположение активного материала так, чтобы эффективное число нейтронов в нем, соответствующее введенному Ферми коэффициенту k, изменилось со значения, меньшего 1, на значение, большее 1. Но как бы ни было организовано изменение расположения материала – самым простым вариантом казалось выстреливание одной докритической частью активного материала в другую докритическую часть внутри пушечного ствола, – невозможно было получить тот медленный, плавный переход, который был у Ферми в реакторе СР-1. Если запустить одну часть в другую с получающейся при выстреле скоростью порядка 900 метров в секунду, соединение этих частей займет время, составляющее около тысячной доли секунды. Но, поскольку для эффективного взрыва необходима масса, превышающая одну критическую, эти части превзойдут критическую массу еще до полного соединения. Тогда, если шальной нейтрон запустит цепную реакцию, вызванный этим неэффективный взрыв разовьется от начала до конца за несколько миллионных долей секунды. «Взрыв, запущенный преждевременным нейтроном, закончится еще до того, как части материала успеют сдвинуться на сколько-нибудь заметное расстояние»[2020]. А из этого следовало, что нейтронный фон – нейтроны, образовавшиеся при спонтанном делении в материале отражающей оболочки, нейтроны, выбитые из случайных вкраплений легких элементов, нейтроны, принесенные космическими лучами, – должен быть максимально низким, а скорость перемещения активного материала – максимально высокой. И в то же время можно было не волноваться о том, что в результате неудачи неповрежденная бомба попадет в руки врага; даже в этом случае выделившаяся энергия была бы эквивалентна по меньшей мере 60 тоннам ТНТ.

Преждевременная детонация уменьшит эффективность бомбы, повторил Сербер; такой же эффект может произвести и поздняя детонация. «Мы должны обеспечить запуск реакции нейтроном при достижении частями активного материала оптимального положения, прежде чем они смогут разделиться и распасться»[2021]. Поэтому в атомной бомбе, возможно, следовало предусмотреть третий основной компонент, в дополнение к ядерному активному материалу и ограничивающей его отражающей оболочке: пусковой источник типа Ra + Be или, лучше того, Po + Be. Например, радий или полоний можно прикрепить к одной части активного материала, а бериллий – к другой; тогда при соединении этих частей произойдет и столкновение частей источника, и он начнет испускать нейтроны, которые запустят цепную реакцию.

Быстрое соединение частей активного материала, продолжал теоретик из Беркли, – «это наименее понятная нам сейчас часть задачи»[2022]. Группа, участвовавшая в летних исследованиях, рассмотрела несколько хитроумных конфигураций. В наиболее удовлетворительной из них предлагалось выстреливать цилиндрической пробкой