отдаленных областей. И в-третьих, требовалась радиолокационная система, которую можно было бы установить на истребителях, то есть намного меньше и легче существующих систем. Стремление улучшить радар во время войны привело к огромным достижениям в развитии технологий, от телекоммуникаций до лечения рака. В то же время физики усовершенствовали эти достижения в области радиолокационных технологий, чтобы совершить одно из самых непростых открытий в истории – обнаружить кварки.

На калифорнийском побережье выпускник факультета физики Стэнфордского университета Рассел Вариан и его младший брат, пилот Сигурд Вариан, жили в социал-теософском обществе под названием «Халцион», где работали над собственными идеями в области радиолокационной технологии. Они пытались создать лабораторию в обществе, но работать в изоляции было довольно трудно. В 1937 году братья решили, что им стоит более тесно сотрудничать с Биллом Хансеном, с которым Рассел делил комнату в аспирантуре. Хансен отлично разбирался в радиоволнах. Вместе они заключили сделку с университетом, согласно которой молодые ученые не будут получать никакой зарплаты, но им будет выделяться бюджет в 100 долларов, а сам университет получит половину прибыли от всего, что будет запатентовано в ходе данного предприятия.

Хансен вырос в Калифорнии и с самого раннего возраста интересовался механическими и электрическими игрушками. Выдающийся ученик, особенно в математике, он окончил среднюю школу в четырнадцать лет и два года спустя поступил в Стэнфорд, где сначала изучал инженерное дело, а затем – экспериментальную физику. В аспирантуре Хансен работал над атомной физикой, где и познакомился с коллегой-аспирантом Расселом Варианом. Самого Рассела часто недооценивали из-за его дислексии. К этому времени интерес Хансена заключался не только в генерации радиоволн: он хотел создать ускоритель частиц для электронов.

Хансену пришла в голову идея сконструировать металлическую полость нужных размеров таким образом, чтобы внутри нее могли резонировать электромагнитные волны. Тогда он мог бы послать пучок электронов и использовать электромагнитные волны, колеблющиеся внутри, для ускорения луча. Он назвал свое устройство румбатроном из-за того, как отражались волны. Однако Хансен столкнулся с той же проблемой, что и первооткрыватели радара: ему нужен был источник радиочастотной энергии с длиной волны короче, чем у любого существующего источника.

Хансену и братьям Вариан потребовалось 12 месяцев, чтобы изобрести устройство под названием клистрон. Внутри цилиндрического устройства размером с консервную банку радиосигнал малой мощности подавался на электронный луч, который проходил через ряд полостей, как и предполагал Хансен. Устройство не ускоряло электроны – вместо этого благодаря комбинации резонатора и проходящих электронов создавался резонанс и испускались электромагнитные волны. Результатом было то, что небольшой входной сигнал усиливался энергией электронного пучка, создавая мощные микроволны в диапазоне частот ГГц. Слово «микроволна» не означает, что длина волны крошечная: на самом деле длина волны составляет около 10 см, что примерно в 200 тысяч раз больше, чем видимый свет, который могут воспринимать наши глаза. Это название было принято потому, что производимые волны были короче привычных радиоволн. Эта коротковолновость означала, что клистрон сам по себе маленький и легкий: он весил всего несколько килограммов.

Клистрон еще не был достаточно мощным, чтобы его можно было использовать для радиолокации, но все же это был огромный шаг вперед – первое устройство, работающее в микроволновом диапазоне, к тому же эффективно и стабильно[221]. По крайней мере, Хансену и братьям Вариан казалось, что это первое устройство такого рода, поскольку они не знали о схожем изобретении в Великобритании.

12 сентября 1940 года сверхсекретная делегация из шести человек, в том числе Джон Кокрофт, прибыла в Вашингтон с тем, что американские историки назвали «самым ценным грузом, когда-либо доставленным к нашим берегам»[222]. Они несли жестяной сундук, в котором находилось небольшое медное устройство, а также ряд документов, описывающих ряд других британских изобретений. Соединенные Штаты на тот момент все еще были нейтральной территорией, и план[223] состоял в том, что Великобритания просто передаст эти секреты в обмен на ресурсы для разработки и производства.

Медное устройство внутри сундука было изготовлено физиками Джоном Рэндаллом и Гарри Бутом в Бирмингемском университете в 1939 году. Их изобретение[224], резонансный магнетрон, представляет собой цилиндрический медный блок с большим центральным отверстием, окруженным другими, более маленькими отверстиями, как лепестками цветка. Электроны циркулируют внутри центрального отверстия устройства под воздействием магнита, и когда они проходят мимо «лепестков» или резонаторов, то создают резонанс, который производит электромагнитные волны. Чем меньше устройство, тем более высокочастотные волны оно создает: это устройство работало на частоте 3 ГГц, что очень похоже на частоту клистрона.

И магнетрон, и клистрон могли генерировать высокочастотные импульсы с гораздо меньшей длиной волны, чем существующие радиолокационные системы, что позволило бы радару обнаруживать объекты меньшего размера и использовать более маленькие антенны. Оба устройства были компактными и легкими. Что отличало магнетрон от других, так это то, что он мог генерировать импульсы беспрецедентной мощности и мог использоваться для определения местоположения самолетов на расстоянии многих километров.

Британцы признали перспективность резонансного магнетрона, поэтому держали устройство в секрете, но им не хватало мощностей для разработки технологии в больших масштабах. Связи с усилением немецких бомбардировок было решено поделиться сверхсекретной технологией с США в обмен на помощь. США поначалу неохотно вступили в переговоры, но в конечном итоге поделились собственными разработками прототипов радаров, которые, по их признанию, зашли в тупик. Им требовалось большая мощность передатчика. Когда Джон Кокрофт и его коллеги раскрыли тайну резонансного магнетрона, решение было найдено: его выходная мощность в тысячу раз превышала мощность клистрона. В результате правительство США профинансировало тайное создание Радиационной лаборатории[225] физиками из Массачусетского технологического института, где были собраны воедино множество теорий и компонентов, необходимых для работы высокочастотного радара, – и все это с использованием магнетронной технологии. В то время единственными людьми, имевшими опыт в области высокочастотных технологий, были физики ускорителей, и вскоре они принялись за работу, доводя магнетроны до все большей и большей выходной мощности. Билл Хансен регулярно посещал Массачусетский технологический институт для обучения физиков. На пике развития Радиационной лаборатории в ней работало 4000 человек, и именно там была разработана половина всех радиолокационных систем, использовавшихся во время войны.

Компании начали производить магнетроны в больших масштабах, и Массачусетский технологический институт выбрал местную электронную компанию Raytheon для помощи в разработке. Вскоре такие крупные игроки, как General Electric и Westinghouse, тоже начали производить магнетроны, наряду с более мелкими компаниями вроде Litton Industries, занимавшейся производством вакуумных ламп где-то на промышленных задворках Сан-Франциско, которая помогла братьям Вариан построить первые клистроны.

К 1945 году одна из этих