короткое, чем мгновение ока. Железные трубки, которые сжимал взрывами Сет Неддермейер, можно было изучать, нацеливая на их отверстия высокоскоростной фотоаппарат со вспышкой, но как физики Отдела G могли наблюдать форму детонационной волны во время ее прохождения сквозь сплошные блоки взрывчатки или сжатие металлической сферы, полностью окруженной этим взрывчатым материалом? Это были компетентные исследователи, ученые, проработавшие в условиях жестких технологических ограничений полтора года; диагностика требовала изобретательности, и они приложили к этой задаче все свои еще не растраченные творческие силы.

Надежные результаты давала рентгеноскопия; отдел артиллерии уже использовал рентгеновские лучи для исследования поведения малоразмерных сферических зарядов взрывчатки. Рентгеновское исследование выявляет различия в плотности – более плотные кости дают более темную тень, чем менее плотная мышечная ткань, – а поскольку детонационная волна развивающейся имплозии изменяет плотность взрывчатого вещества по мере прохождения сквозь него и его воспламенения, рентгенограмма позволяла увидеть такую волну. Но приспособление рентгеновской диагностики к исследованиям имплозии во все более крупных масштабах требовало защиты хрупкого рентгеновского оборудования от многократных взрывов, в каждом из которых могло использоваться до ста килограммов взрывчатки. Физики решили эту проблему необычным способом: они разместили стенд для имплозивных испытаний между двумя близкорасположенными блокгаузами, в одном из которых были установлены источники рентгеновского излучения, а в другом – радиографическое оборудование, отделенное от испытательного стенда защитными окнами. В конце концов наиболее пригодным для исследований детонационных волн оказалось импульсное рентгеновское оборудование – рентгеновские трубки с высоким током, испускающие импульсы раз в одну десятимиллионную секунды.

При помощи рентгеновских лучей и высокоскоростной фотографии было легче изучать поведение опытного взрывчатого снаряда, чем сжатие его более плотного металлического сердечника. Для слежения за металлическим сердечником во время его уплотнения, при котором он сжимался до объема, составлявшего менее половины исходного, в Лос-Аламосе разработали несколько разных методик диагностики, которые использовали в дополнение к рентгеноскопии.

В соответствии с одним из методов опытный образец помещали в магнитное поле и измеряли изменения конфигурации поля при сжатии металлической сферы. Поскольку взрывчатка практически не взаимодействует с магнитным полем, этот метод наконец позволил физикам исследовать полномасштабные сборки. Он обеспечивал возможность достоверных измерений отражения ударных волн от активного материала и нежелательного пересечения ударных волн, вызывающего струи и расщепления.

Заранее установленные провода, аккуратно распределенные по поверхности металлической сферы, сжимаемой имплозией, выдавали информацию не только о развитии имплозии во времени, но и о скорости перемещения материала сферы на разных глубинах. Это позволяло напрямую получать численные данные, которые теоретический отдел мог использовать для проверки соответствия гидродинамической теории реальности. Группа электрических методов начала с измерения ускорения плоских металлических пластин взрывчатыми веществами. В начале 1945 года она адаптировала свои методики на части сферы, а потом и на полные сферы, полностью окруженные системами взрывчатых линз: снимали только одну линзу, чтобы оставить окно для проводки необходимых проводов.

Система из двух блокгаузов, использованная для защиты обычного рентгеновского оборудования, была воспроизведена и на другой испытательной площадке, на которой она защищала самую необычную диагностическую установку, изобретенную учеными. В ней рентгеновские лучи, полученные из бетатрона, проходили сквозь масштабную модель имплозивного устройства и попадали в камеру Вильсона, а возникающие в камере ионизационные следы фотографировали стереоскопической фотокамерой[2415]. Для бетатронной методики потребовалась хитроумная схема синхронизации, которая обеспечивала в быстрой, но точно отмеренной последовательности взрыв заряда, выработку бетатронного импульса, открытие диафрагмы камеры Вильсона, в которой ионизационные следы проявлялись в виде капелек жидкости в тумане, и срабатывание заслонки фотоаппарата, который их регистрировал.

Пятый успешно работавший метод, разработанный Отделом G, отличался от бетатронного тем, что в нем интенсивный источник гамма-излучения устанавливали внутри самого сердечника. По этому источнику, радиоактивному лантану, извлеченному из продуктов распада реактора с воздушным охлаждением в Ок-Ридже, этот метод и назвали «РаЛа». Для регистрации изменяющейся при сжатии активного материала конфигурации излучения РаЛа использовали не камеру Вильсона, а набор прочных ионизационных камер. Поскольку заранее никто не знал, насколько сильное загрязнение испытательного стенда может вызвать радиоактивный лантан, Луис Альварес, который руководил первым опытом, одолжил на военном полигоне Дагуэй в штате Юта пару танков, чтобы сделать из них временные блокгаузы. Результаты, как он вспоминает, получились эффектными:

В момент первого взрыва я сидел в танке. Джордж Кистяковский был в одном танке, а я – в другом. Мы смотрели в перископы, и в первый момент мы увидели только большое количество пыли. А потом – о такой возможности мы заранее совсем не думали – оказалось, что весь лес вокруг нас горит. Куски раскаленного добела металла разлетались во все стороны и поджигали деревья. Мы были почти полностью окружены огнем[2416].

Разработка имплозивных линз началась предыдущей зимой, говорит Бете, когда Джон фон Нейман «очень быстро придумал конфигурацию, очевидно правильную с теоретической точки зрения, – я пытался сделать это раньше, но безуспешно»[2417]. Теперь, осенью и зимой 1944/45 года, Кистяковскому нужно было превратить эту теоретическую конструкцию в нечто работоспособное.

Действие оптической линзы основано на том обстоятельстве, что свет распространяется в разных средах с разными скоростями. Свет, распространяющийся в воздухе, замедляется, когда встречает на своем пути стекло. Если стекло имеет выпуклую кривизну, как увеличительное стекло, то свет, попадающий в его более толстую центральную часть, проходит в стекле больший путь, чем свет, попадающий в более тонкие края. Из-за этой разницы в длине пути свет отклоняется по направлению к оси линзы.

Система имплозивных линз, разработанная фон Нейманом, состояла из блоков в форме усеченной пирамиды размером приблизительно с автомобильный аккумулятор. В сборке линзы образовывали сферу, внутрь которой были направлены их узкие концы. Каждая линза состояла из двух частей, изготовленных из разных взрывчатых веществ: толстого внешнего слоя, горящего с большей скоростью, и твердой вставки особой формы из медленно горящего материала, выходившей на поверхность блока, обращенную к активному материалу бомбы:

Быстро горящий внешний слой действовал на детонационную волну так же, как воздух, окружающий оптическую линзу, действует на свет. Медленно горящая вставка выполняла функции увеличительного стекла, направляя волну и изменяя ее форму. Детонатор воспламенял быстро горящую взрывчатку. В этом материале возникла сферическая детонационная волна. Однако когда вершина этой волны достигала вершины вставки, начиналось более медленное горение. Эта задержка позволяла подойти остальной части волны. Таким образом, достигнув вставки и проходя через нее, детонационная волна изменяла форму: из сферической волны, расходящейся из точки, она превращалась в сферическую волну, сходящуюся в точку, и ее форма соответствовала выпуклой кривизне сферической отражающей оболочки. Прежде чем волна измененной формы