Спонтанное деление

Пайерлс вместе со своей женой Евгенией, уроженкой России, переехал в новый довольно просторный дом в другом районе Бирмингема – Эдгбастоне, и пригласил Фриша пожить у них. Отто с радостью покинул свою тесную комнатушку. Женя была просто необыкновенной девушкой. Хозяйством она занималась «разумно и всегда с радостью. У нее был звенящий голос, а говорила она с манчестерским акцентом и еще, как и многие русские, прекрасно обходилась в речи без определенного артикля». Она приучила Фриша бриться каждый день и показала ему, как вытирать тарелки точно так же быстро, как она их мыла.

Фриш вместе со своим коллегой терпеливо ждал реакции на составленную ими пояснительную записку, все больше беспокоясь о своей дальнейшей судьбе. Он уже получал вызов из полиции. Явившись по нему, Фриш вынужден был отвечать на целую лавину вопросов о своей жизни в настоящее время и о том, чем планирует заниматься: есть ли у него родственники на иждивении, думает ли сдавать экзамен на знание языка, собирается ли получить степень, имея которую, смог бы устроиться на работу. Женя была уверена, что Отто, как и других «враждебных иностранцев», вышлют на остров Мэн[30]. По ее совету Фриш купил несколько хлопчатобумажных рубашек – стирать и гладить их холостяку было бы несложно. Через тех знакомых, которые были у него среди ученых, он попытался сообщить властям, что работает над важным военным проектом. По всей видимости, трюк сработал. Полиция больше не беспокоила Фриша, и, что самое главное, – стирать и гладить те хлопчатобумажные рубашки ему так и не пришлось.

Чтобы получить с помощью маленького аппарата, построенного Отто, то количество урана‑235, которое требовалось для эксперимента, нужно было немало времени и терпения. Долго терпеть он не умел и потому придумал альтернативный способ провести все требуемые замеры на скорую руку. Фриш решил использовать метод бомбардировки природного урана медленными нейтронами – если верить Бору и Уилеру, расщепляться в этом случае должны были только ядра урана‑235. Нейтроны он собирался получить, прибегнув к довольно‑таки старому способу – воздействовать гамма‑излучением радия на бериллиевую мишень. Под влиянием гамма‑частиц нейтроны вытеснялись из ядер бериллия. В то время данный способ уже уступил место более совершенным – с использованием циклотрона Лоуренса и другого оборудования, в котором применялось электричество высокого напряжения.

Запасшись небольшим количеством высокорадиоактивного радона, газ был получен из радия, который хранился глубоко под землей в пещере Голубой Джон, в графстве Дербишир, – Фриш воздействовал им на бериллий, а полученными нейтронами обработал примерно грамм урана, помещенного в камеру ионизации. В течение 36 часов он произвел целую серию измерений, делая лишь маленькие перерывы для сна. Спал Отто тут же, в лаборатории, на походной койке. Сделать ему удалось целых два важных открытия.

Одним из них стало явление, которое поначалу Фришу показалось просто интересной аномалией, возникшей в ходе эксперимента. Это было самопроизвольное деление ядер природного урана. Ядра‑«капли» урана‑235 настолько нестабильны, что время от времени попросту распадаются без всякого внешнего воздействия, выделяя свободные нейтроны и прочие продукты деления. Вторым открытием стал тот факт, что Фриш, как оказалось, преувеличил количество урана‑235, необходимого для эффективного расщепления вещества медленными нейтронами. Это означало, что он преуменьшил критическую массу этого изотопа, необходимую для поддержания цепной реакции. По счастливому стечению обстоятельств в то же самое время Пайерлс установил, что критическую массу можно сократить, если окружить делящееся вещество таким материалом, который станет отражать все стремящиеся во внешнюю среду нейтроны обратно в это вещество. Фактически ученые вернулись к тому, с чего начинали.

У Пайерлса также имелись мысли по поводу разделения изотопов. Он обратился за консультацией к Францу Симону, первоклассному химику[31]. Симон родился в Берлине, в еврейской семье, а во время Первой мировой войны был награжден Железным крестом 1‑го класса. В 1933 году Линдеман сумел вытащить его из Германии и привезти ученого в Оксфорд. Для получения урана‑235 Фриш считал лучшим вариантом термодиффузию по методу Клузиуса‑Дикеля из‑за его простоты. Однако Симон и Пайерлс не были полностью уверены в эффективности этого метода. По мнению первого, лучших результатов можно добиться, прибегнув к газовой диффузии – пропустив газ через пористую мембрану. Пайерлс отправил Томсону письмо, в котором настаивал на том, чтобы консультативная группа обратилась к Симону за помощью, а затем написал Лин‑ деману. Симон и Пайерлс лично встретились с ним в июне 1940 года. Пайерлс не смог разобрать ворчание Линдемана, однако посчитал, что убедить его все‑таки удалось.