Летом 2013 года в распоряжении ученых Мэрилендского университета оказался куб урана с ребром длиной пять сантиметров и весом 2,2 килограмма. Предмет сопровождался запиской: «Взято из реактора, который пытался построить Гитлер. Подарок от Неннингера». Исследователи подтвердили, что куб действительно был частью экспериментального ядерного реактора, над которыми работали немецкие ученые, включая Гейзенберга. «Лента.ру» рассказывает об этом и других «ядерных артефактах», символизирующих начало атомной эпохи.
Ядерный век начался с испытания ядерного оружия «Тринити», которое было проведено 16 июля 1945 года в штате Нью-Мексико в рамках Манхэттенского проекта. Разработка ядерного оружия велась США с конца 1943 года под руководством Роберта Оппенгеймера в ответ на опасения, что нацистская Германия первая получит оружие массового поражения нового типа. Немецкие ученые во времена Второй Мировой войны действительно работали над созданием тестового ядерного реактора, который должен был стать первым в мире. Однако попытка нацистов приручить ядерную энергию оказалась неудачной, хотя и стала своеобразным катализатором будущих исследований деления ядра.
Одним из физиков, работавших над немецкой ядерной программой, был теоретик Вернер Гейзенберг, создатель квантовой механики и лауреат Нобелевской премии по физике. В отличие от американских ученых, занятых Манхэттенским проектом под единым руководством Оппенгеймера и генерала Лесли Гровса, немецкие атомщики были разделены на три отдельные группы, каждая проводила собственные эксперименты. Командам были присвоены кодовые названия в соответствии с городом, где они находились: Берлин (B), Готтоу (G) и Лейпциг (L). Хотя они начали свою работу за два года до американцев, продвижение к поставленной цели в виде устойчивого ядерного реактора было очень медленным.
Сказывалась конкуренция за ограниченные ресурсы, ожесточенное соперничество среди ученых и неэффективный менеджмент. Зимой 1944 года, когда союзные войска начали вторжение в Германию, Гейзенберг и остальные отчаянно и безуспешно пытались добиться критичности реактора — условия, при котором в активной зоне поддерживается постоянная плотность нейтронов. Немцы подозревали, что Германия проиграет войну, но надеялись сохранить репутацию своего научного сообщества, добившись самоподдерживающейся цепной ядерной реакции. При этом они не знали о значительных успехах Манхэттенского проекта, сделанных к тому времени.
Научная группа во главе с Гейзенбергом переехала на юг страны, где обосновалась в пещере под замком в городе Хайгерлох. Здесь был проведен последний, восьмой эксперимент B-VIII. Нобелевский лауреат описывал установку в своей книге «Ядерная физика» 1953 года. Она состояла из 664 кубиков урана, которые были подвешены на авиационных кабелях. Они погружались в колодец с тяжелой водой со стенками из графита. Несмотря на то, что создание установки было большим шагом вперед, ядерщикам не удалось добиться критичности.
Куб, попавший в Мэрилендский университет, был одним из тех, что использовался в эксперименте B-VIII. На это указывают пустоты на гранях, оставшиеся от пузырьков во время литья, что характерно для методов первичной обработки радиоактивного металла. Два ребра имеют тщательно обработанные вручную выемки для подвешивания на кабеле. Результаты гамма-спектроскопии показали, что изотопный состав куба идентичен изотопному составу природного урана, не обедненного и не обогащенного. Они также подтвердили, что куб не достигал критичности и не содержал таких продуктов деления как цезий-137.
Исследователи также проследили путь куба из Германии в США. В 1944 году, когда союзные войска начали продвигаться вглубь оккупированной нацистами территории, Лесли Гровс инициировал миссию «Алсос» по сбору информации о состоянии немецких научных разработок, начиная с микроскопов и заканчивая аэронавтикой. Но больше всего его интересовала немецкая урановая программа. Одним из участников и руководителем научной группы был доктор Сэмюэл Гаудсмит, будущий основатель научного журнала Physical Review Letters. В конце апреля 1945 года «Алсос» прибыла в Хайгерлох. Немецкие физики вместе с Гейзенбергом были арестованы и допрошены.
Американцы узнали, что при приближении союзных войск к югу Германии немцы быстро разобрали экспериментальный реактор, кубы захоронили в ближайшем поле, тяжелую воду разлили по бочкам, а некоторые документы спрятали в уборной. 659 урановых кубов были выкопаны и отправлены вместе с тяжелой водой в Париж, а затем и в США. Это было сделано в том числе и для того, чтобы Советский Союз не получил достаточного количества ядерного вещества для разработки собственной программы.
Хотя считается, что немецкие ученые не могли создать работающий ядерный реактор из-за недостаточного количества урана, исследователи наткнулись на недавно рассекреченные документы, где говорилось, что в распоряжении Германии было гораздо больше кубов. При этом, если бы немцы поместили в реактор на 50 процентов больше урана, то они достигли бы критичности. От успешного завершения нацистской ядерной программы мир уберегло то, что Германия разделяла свои ресурсы, а не объединяла их. Каким-то чудом нацисты не догадались добавить больше урана, хотя Гейзенберг предполагал, что в ином случае его группу ждал бы успех.
Несмотря на усилия США, кубы попали на черный рынок и оказались в Советском Союзе. Некоторые из тех, что были перевезены в США, очутились в руках частных лиц, в том числе Роберта Неннингера. Этот человек был временным управляющим имуществом в районе Мюррей Хилл в Манхэттене, куда был отправлен уран из Европы.
Однако не только урановые кубы стали одним из символов начала атомного века. Другим ядерным артефактом, получившим печальную известность, стали плутониевые сферы или «заряды-демоны».
Манхэттенский проект окончился созданием ядерных бомб, две из которых были сброшены на Хиросиму и Нагасаки в 1945 году. Когда Япония объявила о своей капитуляции, ученые-ядерщики в Лос-Аламосской лаборатории поняли, что сфера очищенного плутония и галлия весом 6,2 килограмма, которая должна была стать сердцем третьей атомной бомбы, не будет использована в военных действиях. Ее оставили для дальнейших исследований и экспериментов по достижению критического состояния.
Первый несчастный случай произошел менее чем через неделю после того, как Япония сдалась. 21 августа 1945 года Гарри Даглян проводил эксперимент, в ходе которого в непосредственной близости от плутониевой сферы ставились блоки из карбида вольфрама, играющие роль отражателей нейтронов. Даглян случайно коснулся блоком сферы, в результате чего началась цепная ядерная реакция, и ученый получил смертоносную дозу излучения. Он умер через 25 дней.
Второй инцидент случился 21 мая 1946 года, когда Луи Злотин проводил похожий опыт, который был прозван «дерганием дракона за хвост» из-за своей чрезвычайной опасности. Плутониевое ядро помещалось между бериллиевыми полусферами, служившими изоляторами, после чего верхняя полусфера опускалась на ядро, оставляя зазор. Однако полусфера случайно выскользнула из рук физика и полностью накрыла ядро. Злотин быстро убрал полусферу, чем спас других ученых в лаборатории. Сам он также получил смертельную дозу от излучения и умер через девять дней.
Ценой своей жизни оба ученых показали эффективность плутониевой сферы в качестве оружия, а их эксперименты стали основой для создания более мощных атомных бомб.