Всё, что движется. Прогулки по беспокойной Вселенной от космических орбит до квантовых полей - [65]

. Ключевое слово – «удерживаются». Чтобы разобрать ядро на части, требуется затратить некоторую энергию. Эта энергия служит мерой дефекта массы: она оказывается равной «пропавшей» массе, умноженной на квадрат абсолютной скорости.

E = mc²

Возможно, при каком-то другом стечении исторических случайностей этот факт сначала открыли бы экспериментально, изучая ядерные превращения. Но получилось так, что его предсказали теоретически на основе размышлений о свойствах движения при наличии абсолютной скорости, вне всякой связи с атомными ядрами – про которые, кстати, на тот момент не было известно вообще ничего. Знание, выглядевшее весьма абстрактным, оказалось более чем практическим через тридцать с лишним лет, когда с его помощью стали рассчитывать энергию, выделяемую при ядерных превращениях: теоретическое положение о том, что масса, умноженная на скорость света в квадрате, есть энергия, появилось в статье Эйнштейна «Зависит ли инерция тела от содержащейся в нем энергии?» в 1905 г. [66], а сообщение Гана и Штрассмана, что ядра урана делятся («Об обнаружении и свойствах щелочно-земельных металлов, полученных облучением урана нейтронами» [77]), было опубликовано 6 января 1939 г. Первое же испытание атомной бомбы было произведено 16 июля 1945 г.

Я не могу сдержаться и не отвлечься от мира фундаментальных явлений на мир людей. Продолжая эту прогулку, вы можете пропустить длинную цитату из книги [22] и отправиться сразу в начало следующего раздела этой главы. Контекст, необходимый для понимания описываемого момента: радиоактивность – превращение атомного ядра в одно из соседних по Периодической таблице за счет испускания «малой» частицы – была хорошо известна, но никто не думал, что ядро может разделиться примерно пополам, выделяя при этом энергию.

Поздно вечером 21 декабря 1938 г. Отто Ган и Фриц Штрассман закончили статью, в которой вынуждены были признать, что при облучении урана медленными нейтронами возникают элементы барий, лантан и церий. В тот вечер Отто Ган вряд ли в полной мере предвидел все последствия своего открытия, хотя и чувствовал безошибочно их важность. Пауль Розбауд, издатель еженедельника Naturwissenschaften, вставил статью в готовый к выходу номер (как станет ясно после войны – не случайно), и уже через три недели, 6 января 1939 г., она была напечатана. Эта статья оказалась тем камнем, который увлекает за собой лавину: только в течение 1939 г. было опубликовано свыше ста работ по проблеме деления урана. ‹…›

[3 января 1939 г.] из Кунгалва в Копенгаген возвратился Отто Фриш и сообщил Бору об открытиях последних недель, сделанных Ганом и Штрассманом, а также им самим и его тетей Лизе Мейтнер. «Какими же идиотами мы все были!» – воскликнул Бор, хлопнув себя по лбу. Через три дня после этого увидела свет статья Гана и Штрассмана, но Бор уже не успел ее прочесть. 7 января вместе со своим многолетним сотрудником Леоном Розенфельдом он отплывал на 3 месяца в Соединенные Штаты Америки. В понедельник утром 16 января он сошел с корабля в Нью-Йоркском порту. ‹…›

На пирсе в Нью-Йорке Бора встретили его ученик Джон Уилер, а также Энрико и Лаура Ферми. Бор не сразу стал рассказывать о новостях, которые ему успел сообщить Отто Фриш перед отплытием (он не знал, что статья об открытии деления урана была за день до его отплытия опубликована), но Леон Розенфельд не был столь щепетилен и в тот же вечер 16 января сообщил об этом всем на семинаре в Принстоне. Уже в течение следующей недели открытие деления ядер было подтверждено по крайней мере в пяти лабораториях США, а затем в этом убедились десятки исследователей по всему миру.

26 января в Вашингтоне открылась конференция по теоретической физике, на которой Нильс Бор рассказал о захватывающих событиях последних месяцев. (В этот же день в Нью-Йорк пришел журнал со статьей Гана и Штрассмана, а Жолио-Кюри в далеком Париже не только повторил опыт Фриша, но, кроме того, и убедился в том, что деление ядер урана сопровождается испусканием нейтронов.) Всеобщее возбуждение, охватившее физиков, требовало выхода, и они немедленно принялись исследовать новое и необычное явление природы. Сам Бор совместно с Уилером уже через три месяца (за то время, пока Бор находился в США) подготовил обстоятельную статью, которая стала основой последующих работ по физике деления ядер. (Их статья «Механизм деления ядер» была напечатана 1 сентября 1939 г. – в день начала Второй мировой войны.)

Выступая вслед за Бором, Энрико Ферми обратил внимание на то, что при делении ядер урана, кроме двух ядер-осколков, должно испускаться несколько нейтронов, которые, в свою очередь, могут вызвать последующие деления, т. е. в уране возможна цепная реакция с выделением огромной энергии. Заключение Ферми было очень естественным (хотя в то время и не вполне очевидным: сами Фриш и Мейтнер, например, не заметили этого следствия своей гипотезы), однако противоречило наблюдаемым фактам: никто никогда не видел, чтобы кусок урана взрывался при облучении его нейтронами.

Дальше напряжение только нарастает. Кусок урана, взрывающийся при облучении его нейтронами, еще предстояло приготовить. (28 января Президиум Академии наук СССР, имея в виду примерно эту задачу, обратился в Совет народных комиссаров с предложением «Об организации работ по изучению атомного ядра».) Выделяемая таким куском урана энергия – впервые появившаяся в поле зрения в начале 1939 г. – это часть массы. Решительно никто не представлял себе этого в 1905 г., когда не было известно даже о существовании атомного ядра, а связь массы и энергии была довольно абстрактным знанием, полученным (что вообще-то удивительно) из