Величайшие рукотворные чудеса

Явлением заинтересовались другие физики, которые и обнаружили, что соли урана испускают таинственные лучи, способные воздействовать на ядра других элементов. Это явление физики прежде всего попытались использовать для осуществления давней мечты алхимиков – превращения одного химического элемента в другой.
В 1934 г. французские исследователи супруги Фредерик и Ирен Жолио-Кюри доложили Французской Академии наук, что при бомбардировке алюминиевых пластин альфа-частицами (ядрами атома гелия) алюминий частично превращается в фосфор. Причем не обычный, а радиоактивный изотоп, атомы которого в свою очередь превращались в устойчивый изотоп кремния.
Этот опыт навел на мысль, что если «обстреливать» нейтронами ядра самого тяжелого из существующих в природе элементов – урана, то можно получить такой элемент, которого в естественных условиях нет. В 1938 г. немецкие химики Отто Ган и Фриц Штрассман повторили в общих чертах опыт супругов Жолио-Кюри, взяв вместо алюминия уран. Однако результаты эксперимента оказались совсем иными – вместо нового сверхтяжелого элемента исследователи получили легкие элементы – барий, криптон, бром и некоторые другие.
Объяснение этому нашла физик Лиза Мейнер, которой Ган сообщил о своих исследованиях. Она решила, что при обстреле урана нейтронами происходит расщепление (деление) его ядра. При этом должны были образовываться ядра более легких элементов, а также выделяться 2–3 свободных нейтрона. Эти нейтроны в свою очередь при определенных условиях могут развалить еще несколько ядер. Это приводит к появлению еще большего количества нейтронов, которые разваливают еще больше ядер… В общем, при благоприятных условиях эта реакция протекает лавинообразно и носит название цепной.
Она, эта реакция, и была в конце концов использована для создания атомной бомбы. Физики уяснили себе, что если взять достаточно большое количество урана-235, то при критической массе, которая равна примерно 50 кг, в веществе начнется самопроизвольная цепная реакция. И если ее не остановить, она через несколько секунд приведет к взрыву чудовищной силы. Ведь деление каждого ядра сопровождается выделением энергии, которая примерно в 300 млн раз больше той, что затрачена на расщепление!
Все эти важные открытия были сделаны накануне Второй мировой войны. Вскоре в Германии и в других странах начались секретные работы по созданию атомной бомбы. В США этой проблемой занялись в 1941 г. Всему комплексу работ было присвоено наименование «Манхэттенского проекта». Административное руководство проектом осуществлял генерал В. Гровс, а научное – профессор Калифорнийского университета Р. Оппенгеймер.
Профессору вскоре удалось собрать группу теоретиков, в которую вошли крупнейшие специалисты того времени в области физики и химии. Среди них 13 лауреатов Нобелевской премии, в том числе Н. Бор, Э. Ферми, Р. Фейман и другие.
Кроме них, к работе было привлечено множество других специалистов самого разного профиля. Правительство США не скупилось на расходы, и в 1942 г. была основана крупнейшая в мире исследовательская лаборатория в Лос-Аламосе, где работало около 9000 человек.
Главная цель проекта состояла в получении достаточного количества делящегося материала, из которого можно было бы создать несколько атомных бомб. Кроме урана-235, зарядом для бомбы, мог, как выяснилось, послужить искусственный элемент плутоний-239, то есть бомба могла быть как урановой, так и плутониевой.
Работы сразу пошли по двум направлениям, поскольку невозможно было наперед решить, какое из них окажется более перспективным. Оба способа принципиально отличались друг от друга: накопление урана-235 должно было осуществляться путем его отделения от основной массы природного урана, а плутоний мог быть получен только в результате управляемой ядерной реакции при облучении нейтронами урана-238. И тот и другой путь представлялся необычайно трудным и не сулил легких решений. Поэтому Манхэттенский проект разделился на несколько программ, во главе каждой из которых стояли видные ученые. Так, сам Оппенгеймер был главой Лос-Аламос-ской научной лаборатории, Э. Лоуренс заведовал Радиационной лабораторией Калифорнийского университета, Э. Ферми вел исследования по созданию ядерного реактора…
  
В начале 1942 г. под руководством Ферми в помещении теннисного корта под западными трибунами Чикагского стадиона началось строительство первого в истории ядерного реактора. Управлять цепной реакцией исследователи предполагали с помощью стержней, изготовленных из таких веществ, как бор и кадмий, которые сильно поглощают нейтроны.
Кроме того, для замедления скорости разлетающихся нейтронов были использованы графитовые кирпичи, из которых физики возвели колонны высотой в 3 м и шириной в 1,2 м. Между ними были установлены прямоугольные блоки с окисью урана. На всю конструкцию пошло около 46 т окиси урана и 385 т графита.
2 декабря 1942 г. Ферми приказал выдвинуть все контрольные стержни, и эксперимент начался. Нейтронные счетчики стали щелкать все громче и громче – это говорило о том, что в реакторе идет цепная реакция. Когда она стала грозить взрывом, Ферми дал знак, и опущенные стержни прекратили процесс. Так впервые человек освободил энергию атомного ядра и доказал, что может контролировать ее по своей воле. Теперь уже не было сомнения, что ядерное оружие – реальность. Реактор и прочее оборудование демонтировали, и вся компания переехала из Чикаго в городок Ок-Ридж в долине реки Теннеси, население которого за несколько месяцев выросло до 79 тыс. человек. Здесь в короткий срок был построен первый в истории завод по производству обогащенного урана. Тут же в 1943 г. был пущен промышленный реактор, вырабатывавший плутоний.
Израсходовав в общей сложности около 2 млрд долларов, ученые США получили к 1944 г. все необходимое для создания первой атомной бомбы. Она была сконструирована и изготовлена к лету 1945 г. Ей дали имя «Тринити» и повезли для испытаний на полигон.
Бомбу поместили в центре пустыни на вершине стальной 30-метровой башни. Вокруг нее на разном расстоянии размещалась регистрирующая аппаратура. В 9 км находился наблюдательный пункт.
И вот 16 июня 1945 г. на атомном полигоне в пустыне Аламо-гордо (штат Нью-Мексико) был произведен первый на Земле атомный взрыв. По описанию очевидцев, было такое ощущение, будто множество солнц соединилось в одно. Затем над равниной образовалось облако пыли и пепла. Силу взрыва оценили в 20 000 т тротила!
Следующим шагом должно было стать боевое применение бомбы против Японии. Для этого были изготовлены еще две бомбы, несколько разнившиеся по конструкции. Первая бомба – «Малыш» – представляла собой крупногабаритную авиационную бомбу с атомным зарядом из сильно обогащенного урана-235. Длина ее была около 3 м, вес – 4,1 т. Вторая бомба – «Толстяк» – с зарядом плутония-239 имела яйцеобразную форму с крупногабаритным стабилизатором. Длина ее составляла 3,2 м, вес – 4,5 т.
6 августа бомбардировщик Б-29 «Энола Гэй» сбросил «Малыша» на японский город Хиросиму. Бомба опускалась на парашюте и взорвалась на высоте 600 м от земли.
В центре города, в радиусе 2 км, не осталось ни одного целого здания. Через несколько минут после взрыва над Хиросимой прошел черный радиоактивный дождь – превращенная в пар влага сконденсировалась в высоких слоях атмосферы и выпала на землю в виде крупных капель, смешанных с радиоактивной пылью. После дождя на город обрушился порыв ветра. Он раздул гигантский пожар, в котором сгорело все, что только могло гореть. Из 76 тыс. городских зданий полностью разрушилось и сгорело 55 тыс.
В воздухе стоял удушающий смрад от горелого человеческого мяса. Несчастные, находившиеся от эпицентра на расстоянии до 800 м, за доли секунды буквально испарились. Десятки тысяч людей были поражены лучевой болезнью в крайне тяжелой форме. Уже через несколько часов у них началась сильнейшая рвота, подскочила температура до 40 градусов, появились одышка и кровотечения. Затем на коже появились страшные язвы. Через пару дней после этого большинство облученных скончались в ужасных мучениях. Всего от взрыва и лучевой болезни погибло около 240 тыс. человек. Еще около 160 000 получили лучевую болезнь в более легкой форме – то есть их мучительная смерть оказалась отсроченной на несколько месяцев или лет.