3.18. Сообщения о точке зрения англичан, включая и первый набросок английского доклада, содержащего обзор вопроса, стали неофициально известны Бушу и Конанту в течение лета 1941 г.; официальный же английский доклад от 15 июля был впервые передан Конанту Дж. П. Томсоном 3 октября. Но так как Национальная Академия Наук не имела в своем распоряжении английского обзора, то в ее докладах и в докладах англичан давались совершенно независимые оценки перспектив производства атомных бомб.
3.19. Наряду с официальными и полуофициальными совещаниями, состоялось много неофициальных обсуждений, из которые одно было связано с приездом из Англии в США летом 1941 года М. Л. Э. Олифанта. В качестве примера такого неофициального обсуждения можно упомянуть беседы между Конантом, Комптоном и Лоуренсом, имевшие место в сентябре 1941 года во время празднования пятидесятилетия Чикагского университета. Все были убеждены в необходимости ускорить осуществление программы, и эта мысль в разных вариантах сообщалась рядом лиц Бушу.
3.20. Осенью 1941 года Юри и Пеграм были командированы в Англию для того, чтобы из первоисточника узнать, как там обстояло дело. Это был первый случай, когда кто-либо из американцев был в Англии специально в связи с проблемами урана. Доклад, представленный Юри и Пеграмом, подтверждал и расширял сведения, полученные раньше.
РЕШЕНИЕ О РАСШИРЕНИИ И РЕОРГАНИЗАЦИИ
3.21. В результате докладов, которые были представлены Комитетом Национальной Академии Наук. британскими учеными и Юри и Пеграмом, а также по настоянию ряда физиков. Буш, как начальник Управления Научно-Исследовательских работ (ОСРД) (Office of Scientific Research and Development), в которое НДРК входит, как часть, решил, что работу по вопросам урана необходимо продвинуть вперед более энергично.
3.22. Прежде чем был составлен третий доклад Национальной Академии Наук и до того, как Пеграм и Юри посетили Англию, Буш передал все вопросы, связанные с ураном, на рассмотрение президенту Рузвельту и вице-президенту Уоллесу. Буш кратко изложил им сущность английской точки зрения, которая в общем была оптимистичной, и отметил ненадежность предсказаний. Президент согласился, что необходимо расширить программу работ, обеспечить иную организацию, изыскать средства из специального источника и осуществить обмен подробной информацией с англичанами. Было принято решение поручить обсуждение вопросов общей политики следующей группе: президент, вице-президент, военный министр, начальник генерального штаба, Буш и Конант. Эта группа часто упоминалась под названием Высшей Политической Группы (Top Policy Group).
3.23. Ко времени представления Национальной Академией третьего доклада и возвращения Юри и Пеграма из Англии начал вырисовываться общий план реорганизации. Как указывал Буш в письме к президенту Рузвельту от 27 ноября 1941 г., доклад Академии был сдержаннее, чем доклад англичан. Тем не менее, он был достаточно оптимистичен, чтобы поддержать план расширения работ. Предложенная реорганизация обсуждалась на собрании секции урана непосредственно перед нападением на Пирл Харбор, и описана в главе V.
3.24. На возможное военное значение деления урана уже через несколько недель после открытия явления, в марте 1939 г., было обращено внимание правительства. Осенью 1939 г. был создан первый правительственный комитет по урану. Весной 1940 г. был создан аппарат для ограничения публикации статей, имеющих значение в данной области. Когда в июне 1940 г. был учрежден НДРК, Урановый комитет был преобразован и передан НДРК. Однако, вплоть до осени 1941 г. общие затраты были сравнительно малы. В декабре 1941 г., после представления доклада Национальной Академией Наук и получения информации от англичан, было принято решение об изменении и расширении программы.
Глава IV. Развёртывание работ по декабрь 1941 г.
4.1. В главе II были изложены общие проблемы, связанные с получением цепной реакции и применением ее для военных нужд. В начале лета 1940 года наибольшую важность приобрели следующие вопросы:
(1) Возможно ли найти такие условия, при которых происходила бы цепная реакция?(2) Можно ли добиться выделения изотопа U-235 в промышленном масштабе?(3) Можно ли получить замедлитель и другие материалы достаточной чистоты и в нужном количестве?
Эти три вопроса, как видно из дальнейшего, предопределили ход работ за последующие восемнадцать месяцев, хотя и было много других второстепенных задач.
ПРОГРАММА, ПРЕДЛОЖЕННАЯ 15 ИЮНЯ 1940 г
4.2. В июне 1940 г. почти вся работа по вопросам цепной реакции была сосредоточена в Колумбии под общим руководством Пеграма и при ближайшем участии Ферми и Сциларда. Было установлено, что самыми благоприятными условиями для цепной реакции являются, вероятно, те, в которых деление происходит в неоднородной смеси графита и урана под действием тепловых нейтронов. Весной 1940 года Ферми, Сцилард и Г.Л. Андерсон повысили точность измерения поперечного сечения захвата нейтронов углеродом, резонансного поглощения нейтронов (промежуточных скоростей) изотопом U-238 и более детально изучили замедление нейтронов в углероде.
4.3. Пеграм, в записке Бригсу от 14 августа 1940 года писал: «Не очень легко измерять эти величины с большой точностью, не применяя больших количеств веществ. Результаты этих опытов весною 1940 года свидетельствовали о том, что возможность цепной реакции с достоверностью не доказана, хотя еще меньше можно считать ее полностью опровергнутой. В целом полученный указания были более благоприятны, чем выводы, сделанные из предыдущих результатов.»
4.4. На собрании 15 июня (см. главу III) были обсуждены эти результаты и было рекомендовано, чтобы: (А) были проведены дальнейшие измерения ядерных постоянных и (В) были произведены опыты над решетками из урана и углерода, содержащими уран в количествах 1/3-1/4 вычисленных критических количеств.
РЕЗУЛЬТАТЫ, ДОСТИГНУТЫЕ К 15 ФЕВРАЛЯ 1941 г
4.5. Доклад Пеграма от 15 февраля 1941 г. показывает, что большая часть работ, выполненных к этому времени, относилась к пункту (А), тогда как работы по пункту (В) — так называемому промежуточному эксперименту — задерживались из-за недостатка материалов.
4.6. Перефразируя доклад Пеграма, можно представить главные результаты в следующем виде:
(а) Замедление нейтронов в графите было исследовано путем изучения интенсивности активации различных детекторов (родий, индий, йод), расположенных различным образом внутри прямоугольной графитовой колонны, имеющей размеры 338 футов, когда в нее помещался источник нейтронов. Подбирая соответствующие кадмиевые экраны, можно было исследовать действия резонансных и тепловых нейтронов в отдельности.[2]
Математический анализ экспериментальных данных, основанный на теории диффузии, позволил предсказать результаты, ожидаемые в других расположениях. Эти результаты в сочетании с теоретическим изучением диффузии тепловых нейтронов послужили основой для расчета числа тепловых и резонансных нейтронов, обнаруживаемых в какой-нибудь точке в массе графита заданной формы, если источник нейтронов помещается в определенном положении внутри графита или вблизи него.
(b) Число нейтронов, испускаемых при делении. Опыты по замедлению нейтронов показали, что практически почти все нейтроны, обладающие большой энергией (быстрые), как, например, нейтроны, получающиеся при делении, снижают свою энергию до тепловой, проходя через слой графита толщиною в 40 см или более. Уран, помещенный в область образования тепловых нейтронов, поглощает их и — поскольку происходит деление — сам испускает быстрые нейтроны, легко отличимые от тепловых нейтронов. Производя ряд измерений, в присутствии урана и без него, с помощью разного рода детекторов и поглотителей можно получить значение константы η — числа нейтронов, испускаемых на один тепловой нейтрон, поглощенный ураном. Эта величина не есть число испускаемых нейтронов, приходящихся на деление, она несколько меньше этого числа, так как не каждое поглощение вызывает деление урана.
(c) Теория решетки. Производились обширные вычисления ожидаемого числа нейтронов, вылетающих за пределы решеток различных конструкций и размеров. Эти вычисления служили основой для так называемого промежуточного эксперимента, упомянутого выше в пункте (В).
НАЧАЛО ВЫПОЛНЕНИЯ НОВЫХ ПРОГРАММ
4.7. Интерес, проявленный отдельными учеными институтов в Принстоне, Чикаго и Калифорнии к проблеме цепной реакции, привел к постановке ряда исследований в этих институтах. С тех пор работа этих групп согласовывалась с работой в Колумбии, образуя части единой большой программы.
