Теперь до немецких ученых наконец стало доходить, почему они были задержаны союзниками после поражения нацистской Германии.
В течение следующих часов немцы продолжали с горечью обсуждать услышанные новости. Доктор Коршинг заметил, что американские ученые, несомненно, были единодушны в работе над проектом, каждый старался внести свой посильный вклад в общее дело. «У нас, где каждый пытается доказать, насколько он умнее и важнее своего коллеги, такое было бы невозможно». – «Я считаю, что причиной того, что мы не изобрели такое оружие, было то, что все наши ученые просто не хотели иметь его, – возразил фон Вайцзеккер и добавил: – Если бы мы все хотели победы Германии в этой войне, мы бы сделали его».
Такое заявление потрясло всех. Действительно ли немецкий ядерный проект с самого начала саботировался изнутри? Вскоре после описанных выше событий один из немецких физиков написал: «…Нам приходилось вести постоянную борьбу с собственным руководством, которое не верило в возможность выделения изотопов (урана) и своими действиями едва ли не вставляло нам палки в колеса. В то же время внутри нас существовала своя внутренняя оппозиция из числа видных ученых, которые не могли или просто не желали пошевелить пальцем для выделения чистого урана-235. А это уже слишком для нормальной работы». Выполнявший с начала 1944 года обязанности полномочного представителя рейхсмаршала Геринга в группе ядерного проекта профессор Герлах сильнее других переживал провал немецких ученых. А доктор Багге прямо заявил: «Я считаю, что со стороны фон Вайцзеккера абсурдно говорить о том, что мы не хотели добиться успеха. Может быть, его слова справедливы для него самого, но не для всех нас».
Глубокой ночью, перед тем как отправиться спать, профессор фон Лауэ признался доктору Багге: «В детстве я всегда мечтал заниматься физикой, чтобы изменить мировую историю. Что ж, теперь я могу сказать, что занимался физикой и наблюдал, как меняется мир. То же самое я смогу повторить и перед смертью».
В ту ночь фон Лауэ не мог заснуть. В два часа ночи он постучал в дверь комнаты Багге и сказал: «Нужно что-то делать. Я очень беспокоюсь за Отто Гана. Новость настолько шокировала его, что я опасаюсь худшего».
Вдвоем они открыли дверь в спальню Гана. Тот лежал в своей кровати и не мог заснуть от волнения. Только убедившись в том, что усталость взяла свое и Ган заснул, двое ученых оставили свой пост.
Английский физик Джордж Томсон (сын знаменитого Джозефа Джона Томсона, открывшего в 1897 году электрон) в числе первых обратил внимание на один из грандиозных феноменов природы, заключающийся во взрывном выбросе огромного количества энергии при делении атомного ядра. Данный процесс основан на существовании в природе сверхтяжелых ядер таких элементов, как, например, уран или торий. Эти чрезвычайно нестабильные химические элементы тем не менее смогли пережить все пять миллионов лет существования Солнечной системы. И все же, будь они чуть менее стабильными, мир никогда не узнал бы имен Энрико Ферми, Отто Гана, Фрица Штрасмана и самого Джорджа Томсона; будь они более стабильны, и сам процесс деления атомного ядра стал бы невозможен.
Бывает так, что феномен закона природы основан на парадоксе; часто такие законы открываются вследствие цепи случайностей и совпадений. Так случилось и с открытием Отто Ганом деления уранового ядра, которому предшествовали четыре года ошибок, заблуждений и ложных гипотез. Истоки этого открытия лежат в начале 30-х годов, когда выдающийся итальянский физик Энрико Ферми предположил, что путем бомбардировки нейтронами (массивными незаряженными элементарными частицами), открытыми в 1932 году профессором Чедвиком, тяжелых химических элементов возможно получение искусственным путем их радиоактивных изотопов. Оказалось, что в тяжелые ядра, несущие большой электрический заряд, легче проникают нейтроны, нежели ядра атома гелия, так называемые альфа-частицы, которые использовали в те годы в своих экспериментах по изучению искусственной радиоактивности супруги Фредерик Жолио и Ирен Кюри. Согласно закону отталкивания одноименных зарядов, положительно заряженные альфа-частицы не могут преодолеть положительный заряд бомбардируемых ими ядер. В то же время нейтроны даже на относительно небольших скоростях легко проникают внутрь атомного ядра. Фактически случайно Ферми обнаружил, что, если источник нейтронов окружить слоем некоего вещества с высоким содержанием водорода, например твердым парафином, возможности нейтронов по воздействию на ядра некоторых тяжелых химических элементов значительно возрастают. Он доказал, что обладающие высокой скоростью нейтроны при столкновении с содержащимися в парафине легкими атомами водорода «замедляются». Такие медленные нейтроны быстрее захватываются атомным ядром.
Уран является самым тяжелым из существующих в природе химических элементов; он представляет собой чрезвычайно прочный металл белого цвета, ковкий и вязкий. Температура плавления урана значительно ниже по сравнению с другими металлами, обладающими сходными химическими свойствами, – вольфрамом, хромом и молибденом. Порядковый номер урана в таблице химических элементов 92, а номер его самого тяжелого изотопа 238. Это означает, что его ядро состоит из 92 протонов, уравновешенных 146 нейтронами. Однако в природе, кроме урана-238, в соотношении примерно 1000:7 существует его более легкий изотоп уран-235. Изотопы урана обладают одинаковыми химическими, но различными физическими свойствами. Если бы не было этой разницы физических свойств, не было бы ни возможности, ни необходимости их разделения.
Когда Ферми и его коллеги в своей лаборатории в Риме бомбардировали природный уран нейтронами, они пришли к выводу, что в результате захвата нейтрона атомом урана-238 образуется нестабильный изотоп урана-239. Затем вновь образовавшийся атом выделяет один (отрицательно заряженный) электрон и из химического элемента под номером 92 превращается в неизвестный в те времена элемент тяжелее урана, помещенный в таблице под номером 93. Для того чтобы доказать, что он действительно получил новый «трансурановый» элемент, Ферми провел серию химических реакций со всеми продуктами, полученными в результате его опыта, и к своему удовлетворению убедился в том, что хотя бы один из них по своим химическим свойствам отличается от остальных химических элементов, по крайней мере от всех существующих элементов тяжелее свинца. Как физик, он не видел смысла в сравнении свойств вновь полученного элемента с элементами, стоящими в периодической таблице ниже свинца. Ферми обосновал свой вывод тем, что полученный им новый элемент должен быть тяжелее имеющего самую большую массу из известных в то время химических элементов урана. Кроме того, он обосновал то, что в результате уже известного процесса радиоактивного распада атом урана не мог настолько уменьшиться в массе, чтобы занять в таблице место рядом со свинцом. Немецкий химик Ида Ноддак выступила против выводов Ферми: экспериментальным путем она доказала, что в результате бомбардировки нейтронами происходит деление ядра урана, а не его радиоактивный распад. Однако Ноддак отказалась от дальнейших исследований в этом направлении, поэтому ее предположение осталось незамеченным в мировой физике.
Заявление Ферми о существовании целого ряда «трансурановых» элементов не прошло незамеченным; у него сразу же появились многочисленные оппоненты. В 1934 году, практически сразу же после его открытия, в журналах «Nuovo Cimento» и «Nature» были опубликованы статьи австрийской ученой Лизы Мейтнер и знаменитого немецкого радиохимика Отто Гана, с которым Мейтнер в начале 20-х годов вместе работала над открытием мезотория и протактиния. Они вернулись к совместным исследованиям в области «трансурановых» элементов, на существовании которых настаивал Ферми. К Гану, в то время возглавлявшему лабораторию в Институте химии имени кайзера Вильгельма в Берлин-Далеме, присоединился молодой ученый доктор Фриц Штрасман, блестящий специалист в области неорганической химии и анализа, уже к тому времени хорошо знакомый с проблемами радиохимии.
