Содержание
И.М.Халатников. Ландау и бомба
В загадке советской ядерной мощи есть две части – «атомная» и «водородная» (если пользоваться устаревшей терминологией), или «ядерная» и «термоядерная». Непосвященному человеку первая часть кажется вполне очевидной, поскольку стало широко известно, сколь эффективен был советский атомный шпионаж. Только вникнув в суть событий, можно убедиться, что вклад нашей разведки в создание атомной бомбы не был решающим.
Зато термоядерная часть несет отпечаток таинственности. Ну, в самом деле, как в послевоенной разрушенной стране, с терроризированной интеллигенцией, в разгар борьбы с идеализмом и космополитизмом, советским физикам было по силам соревноваться со «сборной мира», которая создавала в Америке ядерное оружие?
Для историка науки это действительно загадка. И его не убеждает единодушное мнение специалистов о том, что советскую термоядерную бомбу изобрели в СССР самостоятельно.
Ему нужны документальные свидетельства – реальные следы былых событий. Такие документы существуют и уже частично опубликованы. Они, судя по всему, убедительно отвечают на каверзный вопрос: да, первое советское термоядерное «изделие», придуманное в Физическом институте Академии наук осенью 1948 года, не имело аналога в американской программе, и уже поэтому говорить о заимствовании не приходится. Вот название действительно позаимствовали – но из своей и скудной тогда хлебобулочной сферы. Рецепт, придуманный А. Д. Сахаровым, в ФИАНе назвали «слойкой», а начинку для слойки, разработанную В. Л. Гинзбургом, окрестили «лидочкой» – в честь лития и дейтерия. Оба замечательных физика, впоследствии академики, работали под руководством любимого и любящего учителя – Игоря Евгеньевича Тамма (довоенная и сугубо мирная теория которого отмечена Нобелевской премией, в 1958 году).
Усилиями многих первоклассных специалистов «слойка», начиненная «лидочкой», превратилась в страшный гриб 1953 года.
Реальная история советской термоядерной мощи долгое время была не просто совершенно секретной, но еще и достоянием «особой папки» – с высшим грифом секретности. Поэтому сейчас, чтобы установить сцепленность событий термоядерной истории, нужно сопоставить сотни архивных документов, задать тьму точных вопросов. Особая роль в таких поисках принадлежит так называемым устным историям – целенаправленным интервью с участниками давних событий.
Вниманию читателей «Химии и жизни» предлагается рассказ академика Исаака Марковича Халатникова, который работал над советским атомным проектом в составе группы Л. Д. Ландау.
Ландау был, возможно, самой трагической фигурой среди разработчиков ядерного оружия – он лучше других знал, в какие руки оно попадет. Арестованный в апреле 1938 года, он провел год в Лубянской тюрьме. Для ареста Ландау было вроде бы реальное юридическое основание – написанная им и его друзьями антисталинская, хотя и просоциалистическая листовка. Этот факт можно понять, лишь учитывая, что Ландау, активно не принимавший диамат как основу физики, считал себя марксистом и был горячим советским патриотом.
В показаниях, данных Ландау в тюрьме, можно прочитать: «К началу 1937 года мы пришли к выводу, что партия переродилась, что советская власть действует не в интересах трудящихся, а в интересах узкой правящей группы, что в интересах страны свержение существующего правительства и создание в СССР государства, сохраняющего колхозы и государственную собственность на предприятия, но построенного по типу буржуазно-демократических государств».
Хорошо известно, что Ландау был освобожден только благодаря отчаянному заступничеству П. Л. Капицы. Менее известно, что он пребывал в «подсудном» состоянии на поруках у Капицы до 1990 года, когда оба нобелевских лауреата уже ушли из жизни.
Эти обстоятельства полезно иметь в виду, читая рассказ И. М. Халатникова.
Г. ГОРЕЛИК
И я больше заниматься этим делом не буду»
Академик И. М. Халатников
В аспирантуре у Ландау я должен был начать учиться летом 1941-го.
Но уже конец войны я встретил начальником штаба зенитного полка. Неизвестно, сумел бы я вернуться в физику, не прогреми американские атомные взрывы. Советским руководителям было ясно, кому адресован гром, и поэтому Капице удалось объяснить, что физики стали важнее артиллеристов.
Меня отпустили, в сентябре 1945-го я приехал в Институт физических проблем и занялся физикой низких температур. До следующего лета никаких разговоров об атомном проекте до меня не доходило.
В августе 1945 года, как теперь стало известно, был создан Спецкомитет под председательством Берии для создания атомной бомбы в СССР. В комитет вошли, в частности, Капица и Курчатов. Однако вскоре Капица испортил отношения с председателем. Это непростая история. Капица в 1945 году пожаловался Сталину на то, что Берия руководит работой комитета «как дирижер, который не знает партитуры». И попросил освободить его от членства в этом комитете. По существу, он был прав – Берия не разбирался в физике. Но сейчас ясно, что и Капица раздражал Берию, говоря: «Зачем нам идти по пути американского проекта, повторять то, что делали они?! Нам нужно найти собственный путь, более короткий».
Это вполне естественно для Капицы: он всегда работал оригинально, и повторять работу, сделанную другими, ему было совершенно неинтересно.
Но Капица не все знал. У Лаврентия Павловича в кармане лежал чертеж бомбы – точный чертеж, где были указаны все размеры и материалы. С этими данными, полученными еще до испытания американской бомбы, по-настоящему ознакомили только Курчатова. Источник информации был столь законспирирован, что любая утечка считалась недопустимой.
Так что Берия знал о бомбе в 1945 году больше Капицы. Партитура у него на самом деле была, но он не мог ее прочесть. И не мог сказать Капице: «У меня в кармане чертеж. И не уводите нас в сторону!» Конечно же Капица был прав, но и Берия был прав.
Сотрудничество Капицы с Берией стало невозможным. К этому огню добавлялся еще и кислород. Капица изобрел необыкновенно эффективный метод получения жидкого кислорода, но с воплощением научных идей у нас всегда было сложно. Этим воспользовались недруги, обвинившие его во вредительстве.
Над Капицей нависли серьезные угрозы. И письмо Сталину он писал с расчетом, что его отпустят из Кислородного комитета, из Спецкомитета по атомным делам, а институт ему оставят. Написав жалобу на Берию, он, конечно, сыграл азартно, но в каком-то смысле спас себе жизнь – Сталин не дал его уничтожить, скомандовав Берии: «Делай с ним, что хочешь, но жизнь сохрани». Осенью 1946 года Капицу сместили со всех постов, забрали институт и отправили в подмосковную ссылку – как бы под домашний арест.
Начало атомной эры в Институте физпроблем я запомнил очень хорошо. Как-то в июле или августе я увидел, что Капица сидит на скамеечке в саду института с каким-то генералом. Сидели они очень долго. У Капицы было озабоченное лицо. Мне запомнилось на всю жизнь: Капица, сидящий с генералом в садике.
После смещения Капицы в институте воцарился генерал-лейтенант Бабкин. Официально он назывался уполномоченным Совета министров, фактически был наместником Берии (до того служил министром госбезопасности в какой-то среднеазиатской республике).
Директором института назначили А. П. Александрова. Он переехал из Ленинграда и вселился в коттедж Капицы. Других деликатных ситуаций в связи с переменой руководства, пожалуй, не возникало. Анатолий Петрович был очень доброжелательный человек и сохранил атмосферу, созданную в институте Капицей.
Бабкин не отсиживался в своем кабинете, посещал все собрания, даже встал на партийный учет в институте. И перестройка института шла под его контролем. А подбор кадров, как известно, – одна из важнейших задач «компетентных» органов.
В то время был у нас молодой аспирант (ныне академик) – Алеша Абрикосов. Ландау хотел оставить в институте этого талантливого молодого человека и пошел к А. П. Александрову, чтобы договориться. Алеше предстояло через полгода или год защищать диссертацию. Но вскоре А.П. сообщил Ландау: «Абрикосова оставить нельзя, возражает Бабкин».
Дело в том, что у матери Абрикосова было отчество Давидовна.
Отец Абрикосова – академик, известный патологоанатом. Мать – тоже патологоанатом, но не столь высокого ранга. Бабкин объяснил Александрову, что раз отчество матери – Давидовна, то из этого следует, что Абрикосов, по-видимому, племянник Льва Давидовича Ландау и поэтому оставлять его в институте никак нельзя. Абрикосов стал устраиваться в Институт физики Земли и даже успел сделать хорошую работу по внутреннему строению планеты Юпитер – классическое исследование по металлическому водороду.
Но тут вдруг в газете «Правда», на первой странице, появляется огромный некролог с портретом маршала Чойбалсана, вождя монгольского народа. Некролог, естественно, подписан вождями нашего народа. И, как было принято, дополнялся медицинским заключением.
Если вы доберетесь до подшивки «Правды» за 1952 год, то узнаете, что 14 января в СССР прибыл маршал Чойбалсан в сопровождении своего заместителя Шарапа, супруги Гунтегмы и так далее. Маршал был очень болен и спустя две недели после приезда скончался.
Под медицинским заключением о смерти стояли, среди многих других, подписи обоих патологоанатомов Абрикосовых. Мать Абрикосова допустили к исследованию трупа Чойбалсана! Это произвело такое впечатление на Бабкина, что назавтра он дал разрешение взять сына Абрикосова в институт. Таким образом, газетная публикация повлияла на развитие советской теоретической физики.
В декабре 1946 года в Лаборатории N 2 (как называли тогда Институт атомной энергии) был запущен первый советский реактор. С этого началось создание нашей атомной промышленности и научных центров для работ над Бомбой. Физики, привлеченные к атомному проекту, имели право продолжать и свои мирные исследования – в отличие от американских специалистов, которые были изолированы от всего мира и на время полностью прекратили научную деятельность. За годы атомного проекта наша физика не потеряла позиций в науке. Например, в физике низких температур – Институт физпроблем как был лидером в мировой физике, так и остался.
Мы печатали статьи в научных журналах, я сделал обе диссертации по физике низких температур – кандидатскую и докторскую.
Теперь, как Это начиналось у нас. В декабре 1946 года меня перевели из аспирантов в младшие научные сотрудники, и Ландау объявил, что я буду заниматься вместе с ним атомной бомбой. В это время в теоротделе Ландау было всего два сотрудника: Е. М. Лифшиц и я. Задача, которую поручил нам Ландау, была связана с большим объемом численных расчетов. Поэтому при теоротделе создали вычислительное бюро: 2030 девушек, вооруженных немецкими электрическими арифмометрами, во главе с математиком Наумом Мейманом.
Первая задача была рассчитать процессы, происходящие при атомном взрыве, включая (как ни звучит это кощунственно) коэффициент полезного действия. То есть оценить эффективность бомбы. Нам дали исходные данные, и следовало посчитать, что произойдет в течение миллионных долей секунды.
Естественно, мы ничего не знали об информации, которую давала разведка.
Должен сказать, что развединформация, опубликованная сейчас прессой (об этом писали газеты от «Правды» (16.7.92) до «Washington Post» (4.10.92), а также «Московский комсомолец» (4.10.92), «Независимая газета» (17.10.92)), произвела на меня огромное впечатление. Уж такие детали были описаны в этих донесениях! Но мы, повторяю, этого не знали. Да и все равно, конечно, оставался вопрос, как это воплотить, как поджечь всю систему.
Рассчитать атомную бомбу нам удалось, упростив уравнения, выведенные теоретиками. Но даже эти упрощенные уравнения требовали большой работы, потому что считались вручную. И соответствие расчетов результатам первых испытаний (1949 год) было очень хорошим. Ученых осыпали наградами. Правда, я получил только орден. Но участникам уровня Ландау выдали дачи, установили всяческие привилегии – например, дети участников проекта могли поступать в вузы без экзаменов.
Сталин начал проект с важнейшего дела – поднял престиж ученых в стране. И сделал это вполне материалистически – установил новые зарплаты.
Теперь профессор получал раз в 56 больше среднего служащего. Такие зарплаты были определены не только физикам, а всем ученым со степенями. И это сразу после войны, когда в стране была ужасная разруха… Престиж ученых в обществе так или иначе определяется получаемой заработной платой. Общество узнает, что ученые высоко ценятся. Молодежь идет в науку, поскольку это престижно, хорошо оплачивается, дает положение.
Как мы относились к спецделу? О Ландау я скажу чуть позже, а сам я занимался всем этим с большим интересом. Моей задачей было служить координатором между Ландау и математиками. Математики получали от меня уравнения в таком виде, что о конструкции бомбы догадаться было невозможно. Такой был порядок. Но математикам и не требовалось этого знать.
Известно, что среди главных характеристик атомной бомбы – критическая масса, материал и форма «взрывчатки». В общем виде такую задачу никто и никогда до нас не решал. А мне удалось получить необычайной красоты интерполяционную формулу.
Помню, Ландау был в таком восторге от этого результата, что подарил мне фотографию с надписью: «Дорогому Халату…», она у меня хранится до сих пор.
К 1949 году в работе над водородной бомбой были достигнуты большие успехи в группе Игоря Евгеньевича Тамма. Андрей Дмитриевич Сахаров придумал свою идею номер один, как он ее называет в своих воспоминаниях, Виталий Лазаревич Гинзбург придумал идею номер два. Эти идеи стали основой конструкции первой водородной бомбы.
Идея номер один произвела на меня огромное впечатление, я считал ее просто гениальной, восхищался, как это Андрей Дмитриевич до такого додумался. Хотя она физически проста, и сейчас ее можно объяснить школьнику. Идея номер два тоже кажется теперь очевидной. Зачем заранее готовить тритий, если можно производить его прямо в процессе взрыва?!
Мне совершенно ясно, что все разработки были сделаны у нас абсолютно независимо, что идея водородной бомбы, взорванной в 1953 году, была абсолютно оригинальной.
Никаких чертежей на этот раз у Лаврентия Павловича в кармане не было.
К этому времени испортились отношения Ландау с Я. Б. Зельдовичем. Зельдович играл важную роль в Атомном проекте. Человек очень инициативный, он пытался договориться с А. П. Александровым о том, чтобы втянуть Ландау в решение еще каких-то задач. Когда Ландау об этом узнал, то очень разозлился. Он считал, что Зельдович не имеет права без его ведома придумывать для него работу. Хотя они и не рассорились, но в области спецдела Ландау перестал с ним сотрудничать и вел работы над водородной бомбой в контакте с А. Д. Сахаровым.
Расчеты водородной бомбы мы вели параллельно с группой А. Н. Тихонова в отделении прикладной математики у Келдыша. Задание на расчеты, которое нам дали, было написано рукой А. Д. Сахарова. Я хорошо помню эту бумажку – лист в клеточку, исписанный с двух сторон зеленовато-синими чернилами. Лист содержал все исходные данные по первой водородной бомбе. Это был документ неслыханной секретности, его нельзя было доверить никакой машинистке.
Несомненно, такого варианта расчета в 1950 году американцы не знали. Хорош он или плох, это другой вопрос, но они его не знали. Если и был в то время главный советский секрет, то он был написан на бумажном листке рукой Сахарова. Бумажка попала в мои руки для того, чтобы подготовить задания для математиков.
В «Воспоминаниях» Сахарова сказано, что в Институте прикладной математики как-то утеряли документ, связанный с водородным проектом. Малозначащую, пишет, потеряли бумажку. А начальник первого отдела – после того, как к нему приехал высокий чин из госбезопасности и с ним побеседовал, – покончил жизнь самоубийством. Андрей Дмитриевич приводит это как пример нравов: человек расстался с жизнью из-за того, что потерял малозначащую бумажку.
В действительности, я знаю, что потеряли – ту самую бумажку, которая у нас, в Институте физпроблем, в течение месяца или двух хранилась в первом отделе. Всего одна страничка. Я не раз держал ее в руках и помню, как она хранилась: в специальных картонных обложках как документ особой важности.
Чтобы продолжить расчеты в группе Тихонова, эту бумагу переслали в отделение прикладной математики. И там утеряли. Андрей Дмитриевич к тому времени был уже на Объекте и, может быть, не знал, что именно пропало. А это была всего одна страничка, на которой значилась вся его идея – со всеми размерами, со всеми деталями конструкции и с подписью «А. Сахаров».
За время моей работы в спецпроекте я не помню других случаев утери каких-либо документов. Пропал всего один. Но какой!
Я знал об этом случае. И того человека из первого отдела помню – приходилось иметь с ним дело. Добродушный человек, средних лет, в военной форме без погон. Женщину, которая с ним работала, наказали, уволили. Не исключено, что бумажку эту сожгли по ошибке, – какие-то секретные бумаги, черновики постоянно сжигали. Может быть, она хранилась не так тщательно, как у нас, – всего лишь какая-то страница, да еще написанная от руки.
Расчет водородной бомбы оказался задачей на много порядков сложнее, чем атомной.
И то, что нам удалось «ручным способом» такую задачу решить, – конечно, чудо. По существу, тогда произошла революция в численных методах интегрирования уравнений в частных производных, и произошла она в Институте физических проблем под руководством Ландау.
Главной тогда оказалась проблема устойчивости. И это было нетривиально. Математики в отделе у Тихонова считали, что проблемы устойчивости вообще нет, и высокому начальству докладывали, что мы выдумали несуществующую задачу. А если не думать об устойчивости, то в наших схемах вместо гладких кривых возникает «пила». У Тихонова эту пилу сглаживали с помощью лекала и т.д. Но таким способом достоверных результатов нельзя получить.
Я помню историческое заседание под председательством М. В. Келдыша, оно длилось несколько дней. Мы доказывали, что есть проблема и что мы ее решили, а группа Тихонова доказывала, что никакой проблемы не существует. В результате пришли к консенсусу – высокое начальство приказало передать наши схемы в отдел Тихонова.
Там убедились в достоинствах предложенных нами схем, поскольку мы сначала поставили вопрос об устойчивости, а потом нашли способ обойти трудности. Здесь сложно все это объяснять. Но я бы сказал, что был придуман метод, как неизвестное будущее связать с прошлым и настоящим. Эти неявные схемы необычайно красивы. И они позволили нам считать быстро – не за годы, а за месяцы.
В 1952 году мы заканчивали расчеты по водородной бомбе, и я представил докторскую диссертацию по теории сверхтекучести. Эта защита оказалась связана со спецзадачей весьма интересным образом. Оппонентами у меня были Н. Н. Боголюбов, В. Л. Гинзбург и И. М. Лифшиц. Лучшую команду придумать невозможно. В 1946 году Боголюбов сделал классическую работу по теории сверхтекучести, он был ведущим экспертом в этой области. Кроме того, было нечто необычное в том, что я занимался сверхтекучестью в духе Ландау, а основным оппонентом пригласили Боголюбова – представителя совершенно другого направления, более математического, может быть, несколько оторванного от реальной физики, но совершенно оригинального, нетривиального.
Боголюбов в это время находился на Объекте, его тоже привлекли к работе над водородной бомбой. Боголюбов был выдающийся математик, прекрасный теоретик, но не для таких прикладных задач. Его с трудом загнали на Объект, и, чтобы уехать оттуда на мою защиту, требовалось высокое разрешение. Ему не разрешили. Боялись, что приедет в Москву и не захочет вернуться на Объект. Но для защиты требовалось либо личное присутствие, либо письменный отзыв основного оппонента. Утро защиты, – а отзыва еще нет. И только когда начался ученый совет, в зал вбежал Георгий Николаевич Флеров, человек, имевший, как известно, особое отношение к спецпроблеме, – с его письма Сталину все и началось. Именно Флеров приехал с Объекта и привез отзыв на мою диссертацию.
Это – пример того, какие доброжелательные отношения были в нашей среде.
Расчеты водородной бомбы к началу 1953 года были закончены. В том же году провели испытания. Совпадение с расчетами оказалось замечательным. К тому времени Сталин умер.
Все участники получили награды. Сталинские премии. Кто удостоился Героя, кто – ордена, это были последние Сталинские премии.
Меня можно считать «сталинским ученым» – я получил первую Сталинскую стипендию и последнюю Сталинскую премию. В 1939 году были учреждены Сталинские стипендии для студентов – тоже для поднятия престижа науки. И в Днепропетровском университете я получил Сталинскую стипендию среди первых. Мама моя была очень горда, я стал необыкновенно богат, мог угощать девушек шоколадными конфетами.
В «Воспоминаниях» Сахарова описан его разговор с Я. Б. Зельдовичем. Прогуливаясь как-то по территории Объекта, Зельдович спросил его: «Знаете, почему Игорь Евгеньевич Тамм оказался столь полезным для дела, а не Ландау? – у И.Е. выше моральный уровень». И Сахаров поясняет читателю: «Моральный уровень тут означает готовность отдавать все силы «делу». О позиции Ландау я мало что знаю».
Я считаю абсолютно неуместным сравнивать участие в работах двух замечательных физиков и нобелевских лауреатов.
То, что умел Ландау, не умел Тамм. Я могу категорически утверждать: сделанное Ландау было в Советском Союзе не под силу больше никому.
Да, Тамм активно участвовал в дискуссиях, был на объекте постоянно, а Ландау там не бывал ни разу. Ландау не проявлял инициативы по усовершенствованию своих идей – верно. Но то, что сделал Ландау, он сделал на высшем уровне. Скажем, проблему устойчивости в американском проекте решал известнейший математик фон Нейман. Это – для иллюстрации уровня работы.
Как известно из недавно опубликованной «справки» КГБ, сам Ландау свое участие ограничивал теми задачами, которые получал, никакой инициативы не проявлял. И здесь сказывалось его общее отношение к Сталину и к сталинскому режиму. Он понимал, что участвует в создании страшного оружия для страшных людей. Но он участвовал в спецпроекте еще и потому, что это его защищало. Я думаю, страх здесь присутствовал. Страх отказаться от участия. Тюрьма его научила. А уж дальше – то, что Ландау делал, он мог делать только хорошо.
Так что внутренний конфликт у Ландау был. Поэтому, когда Сталин умер, Дау мне сказал: «Все! Его нет, я его больше не боюсь, и я больше этим заниматься не буду». Вскоре меня пригласил И. В. Курчатов, в его кабинете находились Ю. Б. Харитон и А. Д. Сахаров. И три великих человека попросили меня принять у Ландау дела. И Ландау попросил об этом. Хотя к тому времени было ясно, что мы свою часть работы сделали, что ничего нового, интересного для нас уже не будет, но я, естественно, отказать не мог. Скажу прямо, я был молод, мне было 33 года, мне очень льстило предложение, полученное от таких людей. Это ведь как спорт, затягивает, когда начинаешь заниматься каким-то делом, когда что-то внес в него, придумал, то увлекаешься и начинаешь любить это дело. Я принял от Ландау его группу и вычислительное бюро.
После ухода со сцены Берии возникла совершенно очевидная проблема – Капице следует вернуть институт. Вопрос обсуждали в институте, обсуждали и наверху, в Политбюро. Но имела место сильная оппозиция людей, причастных к атомным делам, – Малышева, Первухина.
Может быть, они не хотели, чтобы Капица имел отношение к этой деятельности. Он был, по их представлениям, полудиссидент. В ЦК решили не отдавать институт Капице.
И тут я проявил инициативу, побежал к Ландау и сказал: «Дау, дело плохо. Нужно писать коллективное письмо физиков». Мы написали письмо на имя Хрущева, в котором обосновывали необходимость возвращения института Капице. Может быть, это было первое письмо в истории нашей страны, в котором интеллигенция коллективно обращалась к правительству.
Письмо, подписанное двенадцатью известными физиками – академиками и членкорами, – произвело впечатление. Но вернуть институт Капице удалось дорогой (для меня лично) ценой. Мою группу, занимающуюся бомбой, вместе с вычислительным бюро передали в Институт прикладной математики. Это было для меня личной трагедией, я привык к атмосфере уникального заведения. К тому же физику в математическом институте найти место было нелегко… Наконец, в работе, связанной с ядерным оружием, интересных проблем для физиков уже не осталось.
Я пожаловался на свою судьбу Курчатову, написал письмо А. П. Завенягину, министру Средмаша. Написал, что как физик я сделал все, что мог, и не вижу, чем еще могу быть полезен атомной программе. Мне разрешили вернуться. С высокой должности заведующего лабораторией я вернулся в ИФП на должность старшего научного сотрудника. Но был счастлив, что могу работать рядом с Ландау и Капицей.
Кто придумал Атомная бомба — Когда Изобрели?
Древнеиндийские и древнегреческие ученые предполагали, что материя состоит из мельчайших неделимых частиц, в своих трактатах они писали об этом задолго до начала нашей эры. В V в. до н. э. греческий ученый Левкипп из Ми-лета и его ученик Демокрит сформулировали понятие атома (греч. atomos «неделимый»). На протяжении многих столетий эта теория оставалась скорее философской, и только в 1803 г. английским химиком Джоном Дальтоном была предложена научная теория атома, подтверждаемая экспериментами.
В конце XIX начале XX в.
эту теорию развили в своих трудах Джозеф Томсон, а затем Эрнест Резерфорд, именуемый отцом ядерной физики. Было выяснено, что атом вопреки своему названию не является неделимой конечной частицей, как утверждалось раньше. В 1911 г. физики приняли «планетарную» систему Резерфорда Бора, согласно которой атом состоит из положительно заряженного ядра и вращающихся вокруг него отрицательно заряженных электронов. Позднее было установлено, что ядро также не является неделимым оно состоит из протонов, заряженных положительно, и не имеющих заряда нейтронов, которые состоят, в свою очередь, из элементарных частиц.
Как только ученым стало более или менее понятно строение атомного ядра, они попытались осуществить давнюю мечту алхимиков превращение одного вещества в другое. В 1934 г. французские ученые Фредерик и Ирен Жолио-Кюри при бомбардировке алюминия альфа-частицами (ядрами атома гелия) получили радиоактивные атомы фосфора, которые, в свою очередь, переходили в устойчивый изотоп кремния более тяжелого элемента, чем алюминий.
Возникла идея провести подобный опыт с самым тяжелым природным элементом ураном, открытым в 1789 г. Мартином Клапротом. После того как в 1896 г. Анри Беккерель обнаружил радиоактивность солей урана, этот элемент всерьез заинтересовал ученых.
Э. Резерфорд.
Гриб ядерного взрыва.
В 1938 г. немецкие химики Отто Ган и Фриц Штрассман провели опыт, сходный с экспериментом Жолио-Кюри, правда, взяв вместо алюминия уран, они рассчитывали получить новый сверхтяжелый элемент. Однако результат оказался неожиданным: вместо сверхтяжелого получились легкие элементы из средней части периодической таблицы. Через некоторое время физик Лиза Мейтнер предположила, что бомбардировка урана нейтронами приводит к расщеплению (делению) его ядра, в результате чего получаются ядра легких элементов и остается некоторое число свободных нейтронов.
Дальнейшие исследования показали, что природный уран состоит из смеси трех изотопов, причем наименее стабильным из них является уран-235.
Время от времени ядра его атомов самопроизвольно делятся на части, этот процесс сопровождается выделением двух-трех свободных нейтронов, которые мчатся со скоростью около 10 тыс. кмс. Ядра наиболее распространенного изото-па-238 в большинстве случаев просто захватывают эти нейтроны, реже происходит превращение урана в нептуний и далее в плутоний-239. При попадании нейтрона в ядро урана-2 3 5 моментально происходит его новое деление.
Было очевидно: если взять достаточно большой кусок чистого (обогащенного) урана-235, реакция деления ядер в нем пойдет лавинообразно эту реакцию назвали цепной. При делении каждого ядра выделяется огромное количество энергии. Было подсчитано, что при полном делении 1 кг урана-235 выделяется столько же тепла, сколько при сжигании 3 тыс. т угля. Этот колоссальный выброс энергии, высвобождающейся в считаные мгновения, должен был проявить себя как взрыв чудовищной силы, что, разумеется, сразу заинтересовало военные ведомства.
Супруги Жолио-Кюри.
1940-е гг.
Л. Мейтнер и О. Ган. 1925 г.
Перед началом Второй мировой войны в Германии и некоторых других странах велись строго засекреченные работы по созданию ядерного оружия. В США исследования, обозначенные как «Манхэттенский проект», стартовали в 1941 г., год спустя в Лос-Аламосе была основана крупнейшая в мире исследовательская лаборатория. Административно проект подчинялся генералу Гровсу научное руководство осуществлял профессор Калифорнийского университета Роберт Оппенгеймер. В работе проекта принимали участие крупнейшие авторитеты в области физики и химии, в том числе 13 лауреатов Нобелевской премии: Энрико Ферми, Джеймс Франк, Нильс Бор, Эрнест Лоуренс и др.
Главной задачей ставилось получение достаточного количества урана-235. Было установлено, что зарядом для бомбы может служить также плутоний-2 39, поэтому работы велись сразу по двум направлениям.
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. Обогащение природного урана производилось на заводах компании «Вестингауз», а для производства плутония необходимо было построить ядерный реактор.
Именно в реакторе происходил процесс облучения урановых стержней нейтронами, в результате чего часть урана-238 должна была превратиться в плутоний. Источниками нейтронов при этом были делящиеся атомы урана-235, но захват нейтронов ураном-238 не давал начаться цепной реакции. Решить проблему помогло открытие Энрико Ферми, который обнаружил, что нейтроны, замедленные до скорости 22 мс, вызывают цепную реакцию урана-235, но не захватываются ураном-238. В качестве замедлителя Ферми предложил 40-сантиметровый слой графита либо тяжелую воду, в состав которой входит изотоп водорода дейтерий.
Р.
Оппенгеймер и генерал-лейтенант Л. Гровс. 1945 г.
Калутрон в Ок-Ридже.
Опытный реактор был сооружен в 1942 г. под трибунами Чикагского стадиона. 2 декабря произошел его успешный экспериментальный запуск. Через год в городе Ок-Ридж был построен новый обогатительный завод и запущен реактор для промышленного получения плутония, а также калутрон устройство для электромагнитного разделения изотопов урана. Общая стоимость работ по проекту составила около 2 млрд долларов. Тем временем в Лос-Аламосе шли работы непосредственно над устройством бомбы и способами детонации заряда.
16 июня 1945 г. неподалеку от города Аламогордо в штате Нью-Мексико в ходе испытаний под кодовым названием Trinity («Троица») было взорвано первое в мире ядерное устройство с плутониевым зарядом и имплозивной (использующей для детонации химическую взрывчатку) схемой подрыва. Мощность взрыва была эквивалентна взрыву 20 килотонн тротила.
Следующим шагом стало боевое применение ядерного оружия против Японии, которая после капитуляции Германии одна продолжала войну против США и их союзников. 6 августа бомбардировщик В-29 «Энола Гэй» под управлением полковника Тиббетса сбросил на Хиросиму бомбу Little Boy («малыш») с урановым зарядом и пушечной (использующей соединение двух блоков для создания критической массы) схемой подрыва. Бомба опускалась на парашюте и взорвалась на высоте 600 м от земли. 9 августа самолет «Бокс Кар» майора Суини сбросил на Нагасаки плутониевую бомбу Fat Man («толстяк»). Последствия взрывов были ужасны. Оба города были практически полностью разрушены, в Хиросиме погибло более 200 тыс. человек, в Нагасаки около 80 тыс. Позже один из пилотов признался, что они видели в эту секунду самое страшное, что только может увидеть человек. Не в силах противостоять новому оружию, японское правительство капитулировало.
Хиросима после атомной бомбардировки.
Взрыв атомной бомбы поставил точку во Второй мировой войне, но фактически начал новую войну «холодную», сопровождаемую безудержной гонкой ядерного вооружения. Советским ученым пришлось догонять американцев. В 1943 г. была создана секретная «лаборатория № 2», которую возглавил известный физик Игорь Васильевич Курчатов. Позднее лаборатория была преобразована в Институт атомной энергии. В декабре 1946 г. на опытном ядерном ураново-графитовом реакторе Ф1 была осуществлена первая цепная реакция. Два года спустя в Советском Союзе построили первый плутониевый завод с несколькими промышленными реакторами, а в августе 1949 г. на Семипалатинском полигоне провели испытательный взрыв первой советской атомной бомбы с плутониевым зарядом РДС-1 мощностью 22 килотонны.
В ноябре 1952 г. на атолле Эниветок в Тихом океане США взорвали первый термоядерный заряд, разрушительная сила которого возникала за счет энергии, высвобождающейся в ходе ядерного синтеза легких элементов в более тяжелые.
Через девять месяцев на Семипалатинском полигоне советские ученые испытали РДС-6 термоядерную, или водородную, бомбу мощностью 400 килотонн, разработанную группой ученых под руководством Андрея Дмитриевича Сахарова и Юлия Борисовича Харитона. В октябре 1961 г. на полигоне архипелага Новая Земля была взорвана 50-мега-тонная «Царь-бомба» самая мощная водородная бомба из всех, когда-либо испытанных.
И. В. Курчатов.
На конец 2000-х годов США располагали примерно 5000, а Россия 2800 единицами ядерных боеприпасов на развернутых стратегических носителях, а также значительным количеством тактического ядерного оружия. Этого запаса достаточно, чтобы несколько раз уничтожить всю планету. Всего одна термоядерная бомба средней мощности (около 25 мегатонн) равна 1500 «хиросимам».
Взрыв устройства «Джордж» в рамках американских ядерных испытаний «Парник». 9 мая 1951 г.
В конце 1970-х годов проводились исследования по созданию нейтронного оружия разновидности ядерной бомбы малой мощности.
Нейтронная бомба отличается от обычной ядерной тем, что у нее искусственно увеличена та доля энергии взрыва, которая выделяется в виде нейтронного излучения. Это излучение поражает живую силу противника, воздействует на его вооружение и создает радиоактивное заражение местности, при этом воздействие ударной волны и светового излучения ограниченно. Однако ни одна армия мира так и не взяла нейтронные заряды на вооружение.
Хотя использование энергии атома поставило мир на грань уничтожения, у нее есть и мирная ипостась, правда, крайне опасная при выходе из-под контроля это ясно показали аварии на Чернобыльской и Фукусимской атомных электростанциях. Первая в мире АЭС мощностью всего 5 МВт была запущена 27 июня 1954 г. в поселке Обнинское Калужской области (ныне город Обнинск). На сегодняшний день в мире эксплуатируется более 400 АЭС, 10 из них в России. На них вырабатывается около 17 % всей мировой электроэнергии, и показатель этот, скорее всего, будет только увеличиваться.
В настоящее время мир не может обойтись без использования ядерной энергии, однако хочется верить, что в будущем человечество найдет более безопасный источник энергопитания.
Пульт управления атомной станции в Обнинске.
Чернобыль после катастрофы.
Когда и кем была сделана первая ядерная бомба?
Ядерные бомбы — это катастрофическое оружие массового уничтожения, способное мгновенно стереть с лица земли целые города и убить сотни тысяч людей. Такое оружие, появившееся во время Второй мировой войны, создает огромную взрывную силу за счет расщепления — или деления — определенных элементов, таких как уран или плутоний.
Несмотря на то, что ядерные державы, такие как Соединенные Штаты и Советский Союз/Россия, на сегодняшний день провели более 2000 испытаний этого оружия, в боевых действиях оно использовалось лишь дважды. Ближе к концу войны США сбросили атомные бомбы на японские города Хиросиму и Нагасаки, в результате чего погибли десятки тысяч человек.
В последующие годы произошло гораздо больше смертельных случаев из-за рака и других хронических заболеваний.
Первая атомная бомба была разработана в Лос-Аламосе, штат Нью-Мексико, в рамках исследовательской программы 1942-1945 годов, получившей название Манхэттенский проект, которую возглавляло правительство США. Первоначальные семена программы были посеяны в 1939 году учеными в Соединенных Штатах, некоторые из которых были беженцами от фашистских режимов в Европе, на фоне опасений, что нацистские ученые попытаются использовать новую науку о расщеплении ядер для создания оружия массового уничтожения. В 1938 году трое немецких ученых в Берлине успешно расщепили атомы урана, открыв ядерное деление.
Среди обеспокоенных ученых в Соединенных Штатах были Энрико Ферми, бежавший из фашистской Италии, Лео Силард и Альберт Эйнштейн, оба евреи, избежавшие преследований в нацистской Германии. Ученые решили, что они должны сообщить тогдашнему президенту США Франклину Д. Рузвельту, что нацисты, вероятно, пытались разработать атомное оружие.
Ферми встречался с правительственными чиновниками в начале 1939 года, чтобы выразить свою обеспокоенность, но итальянские и другие ученые, такие как Сцилард, убедили Эйнштейна связаться с президентом напрямую в надежде, что предупреждения столь уважаемого ученого будут приняты во внимание. серьезно. Эйнштейн написал президенту письмо, в котором предлагал Соединенным Штатам начать исследования атомного оружия до того, как нацисты смогут разработать бомбу.
Позже он осудил использование атомного оружия против Японии и выразил сожаление по поводу написания письма. «Если бы я знал, что немцам не удастся разработать атомную бомбу, я бы ничего не сделал», — сказал Эйнштейн в интервью Newsweek в 1947 году. ядерное деление для военных применений. Но работы по созданию атомного оружия всерьез не начинались до 1942, на фоне опасений, что союзники участвовали в «гонке» с немцами в разработке бомбы. (На самом деле нацисты и близко не подошли к разработке ядерного оружия.
Посчитав, что это осуществимо, они решили сосредоточить свою программу ядерных исследований на разработке реактора.)
Усилия США по созданию атомной бомбы были сотрудничество с промышленностью и научными учреждениями, включающее многочисленные объекты по всей стране. Площадка Манхэттенского проекта в Лос-Аламосе была назначена главной лабораторией и сборочным предприятием.
Грибовидное облако атомной бомбы видно над Нагасаки, Япония, 9 августа 1945 года. Это была вторая бомба, сброшенная США на страну, и последнее применение такого оружия.
Галерея Bilderwelt / Getty Images
По мере развития мировой войны сверхсекретный Манхэттенский проект получил от правительства США наивысший приоритет среди всех проектов военного времени. В его рамках были трудоустроены сотни тысяч человек по всей стране, и он получил более 2 миллиардов долларов финансирования. В конце концов Великобритания и Канада начали сотрудничать в этом проекте, и ученые из обеих этих стран переехали в Соединенные Штаты, чтобы поддержать эти усилия.
До 1943 года усилия по разработке бомбы носили в основном теоретический характер и основывались на различных экспериментах, проводившихся по всей стране. Но в том же году в Лос-Аламосе начались работы по созданию боеспособного оружия.
К лету 1945 года первое в мире атомное оружие было готово к испытаниям. 6 июля того же года бомба была взорвана на бесплодных равнинах полигона Аламогордо, примерно в 210 милях к югу от Лос-Аламоса.
В так называемом испытании Тринити участвовало оружие на основе плутония с взрывной мощностью, эквивалентной примерно 18 000 тонн тротила, и оно было взорвано на вершине 100-футовой стальной башни незадолго до рассвета, по данным Министерства энергетики США.
Взрыв произвел яркую вспышку света, видимую на расстоянии 200 миль, волну тепла и мощную ударную волну, испарившую башню и превратившую окружающий асфальт и песок в стекло. Согласно Британской энциклопедии, он также создал грибовидное облако, которое поднялось в воздух на высоту около 40 000 футов.
Успешное испытание означало, что США теперь готовы применить атомное оружие. В августе 1945 года бомбы, произведенные в рамках Манхэттенского проекта, были сброшены на Хиросиму и Нагасаки, опустошив города и их население.
После окончания войны США продолжали испытания и разработку ядерного оружия, а несколько других стран — Советский Союз, Великобритания, Франция, Китай, Индия, Пакистан, Северная Корея и (неофициально) Израиль — в конце концов начали разрабатывать свои собственные.
Пик количества ядерного оружия пришелся на 1980-е годы и составил более 60 000 единиц в разгар холодной войны. С тех пор уровни упали, но считается, что сегодня во всем мире насчитывается более 12 000 единиц ядерного оружия, которыми обладают девять стран, сказала Дженнифер Нокс, политический и исследовательский аналитик Программы глобальной безопасности Союза обеспокоенных ученых.0013 Newsweek . Это оружие представляет огромный риск для будущего человечества.
«И Соединенные Штаты, и Россия держат сотни ядерных зарядов в состоянии повышенной боевой готовности, что означает, что они всегда готовы к запуску в течение нескольких минут.
Одно ядерное оружие может разрушить город и унести миллионы жизней», — сказал Нокс. .
«Человеческие издержки использования атомной энергии немыслимы, и возникающие в результате социальные, политические и экономические потрясения навсегда изменят мир», — сказала она. «Пока мы полагаемся на это оружие, мы рискуем глобальной гуманитарной катастрофой».
Кристофер Нолан создал ядерный взрыв для «Оппенгеймера» без CGI
Кристофер Нолан в 2018 году.
Anne-Christine Poujoulat/AFP/Getty Images
Си-Эн-Эн
—
Режиссер Кристофер Нолан создал для «Оппенгеймера» вид ядерного взрыва без использования компьютерной графики.
Нолан объяснил в новом интервью Total Film, как он воссоздал разрушения первой атомной бомбы.
«Я думаю, что воссоздание теста Trinity без использования компьютерной графики было огромной проблемой», — сказал он изданию. «Эндрю Джексон — мой супервайзер по визуальным эффектам, я привлек его к работе на раннем этапе — искал, как мы можем практически реализовать многие визуальные элементы фильма, от представления квантовой динамики и квантовой физики до самого теста Тринити и воссоздания, с моей командой в Лос-Аламосе на плато в Нью-Мексико в необыкновенную погоду, которая была необходима для фильма, с точки зрения очень суровых условий там — были огромные практические проблемы».
Нолан также использовал вращающийся коридор для съемок большой сцены боя в «Начале» вместо компьютерной графики.