«В декабре 1938 года немецкий ученый Отто Ган открыл явление деления ядер урана. В апреле 1939 года он созвал совещание шести физиков – профессоров Жооса, Ганля, Гейгера, Маттауха, Боте и Гофмана. Это совещание и положило начало возникновению Уранового клуба (UranVerein)».
Сэмюэль Гоудсмит «Миссия «Алсос»
Несмотря на звание нобелевского лауреата, со страниц журнала Вальтер Герлах призовёт к финансированию научной алхимии, а позднее станет одним из руководителей германского атомного проекта Uranverein ("Урановый клуб"), выходцем из его лаборатории будет будущий академик АН СССР Исаак Кикоин, автор центробежного метода разделения изотопов урана.
Исторически более справедливо все-таки начать описание участников «мирового уранового клуба» с 1895 года, когда Вильгельм Рентген обнаружил «икс-лучи», которые уже через год стали применять при диагностике переломов, а также для лечения туберкулёза и рака, что впрочем, не спасло от этой болезни самого первооткрывателя. В следующем году, когда от радиационного ожога умер помощник Эдисона, демонстрировавший в построенном изобретателем аппарате руку в светящемся излучении, стало очевидно двоякое воздействие этого излучения, названного по имени его открывателя. Также в 1896 году Анри Беккерель обнаружил, что соли урана испускают излучение, которое способно засветить фотопластинку сквозь картон. Изучавшие явление знаменитые Мария и Пьер Кюри дали ему название «радиоактивность». Из их лаборатории выйдет советская «Кюри» - Зинаида Ершова, выпускница МГУ 1929 года, начальник лаборатории по производству плутония, первая в мире получившая металлический уран в самый критически важный момент «атомной гонки».
Эрнст Резерфорд и Фредерик Содди обнаружили, что в основе лежит процесс распада радиоактивного элемента, в результате которого часть его атомов превращается в атомы другого элемента. В 1907 году Резерфорд вместе с Гансом Гейгером по испускаемым вспышкам посчитали, что излучатель в одну тысячную грамма радия излучает 130 тысяч альфа-частиц, так что можно сказать, что первым «счётчиком Гейгера» был сам Гейгер, по его утверждению вручную пересчитавший «в общей сложности миллион альфа-частиц». Попытка пересчитать частицы, преодолевшие тонкую золотую пластинку Марсденом привело к пониманию модели атома в 1911 году, по которой положительно заряженные частицы (протоны) сосредоточены в тяжелом центре атома, а отрицательно заряженные (электроны) находятся на орбите ядра, на довольно большом расстоянии от него. Силы, действующие внутри атома представляли собой складское хранилище скрытой энергии, на существование которой указывало уравнение Эйнштейна, на что ранее обращал внимание Содди: «Радий, научил нас, что запасам энергии, необходимой для поддержания жизни, которой в мире нет предела, за исключением ограниченности наших знаний».
Сын лондонского купца Бенджамина и Ханны Содди, Фредерик был соратником Резерфорда и соавтором теории распада радиоактивных элементов, Нобелевский лауреат по химии «за вклад в химию радиоактивных веществ и за проведенное им исследование природы и происхождения изотопов» 1921 года.
Продолжив опыты в 1919 году, Эрнест Резерфорд расщепил атомное ядро, бомбардируя его альфа-частицами, испускаемыми радием и обнаружил, что осколки обладали таким же зарядом ядра и химическими свойствами, но имели другой вес. Предположение Резерфорда о том, что радий образуется из урана, было очень скоро подтверждено радиохимиком Б. Болтвудом - так пал древнегреческий постулат о неделимости атомного ядра, которого придерживались до сих пор. Науку о превращении одних элементов в другие Резерфорд назвал современной алхимией, конечно в шутку, в официальный оборот вошло понятие «ядерная физика», задачей которой было получить «атомную энергию»:
«А теперь перед нами открываются в явлениях радиоактивности источники атомной энергии, в миллионы раз превышающие все те источники сил, какие рисовались человеческому воображению … владение большими запасами радия дает владельцам его силу и власть, несравнимо большую, чем та, которую имеют владеющие золотом, землей или капиталом». В.И. Вернадский, выступление на собрании Академии Наук 1910 г.
Кстати, Резерфорд никогда не скрывал, что его любимым учеником был Петр Капица, благодаря чему у Советского правительства окажется полный комплект оборудования из кембриджской лаборатории. Изучение радиоактивных минералов в России началось благодаря Вернадскому в 1911 году с экспедиций на Урал, Кавказ и в Среднюю Азию. Радий содержался в рудах, извлекаемых «Ферганской компанией», но она переправляла его в Германию, не предоставляя к нему доступа русских учёных, а зря в 1926-27 гг. академиком Н.Н. Семеновым была создана теория цепных разветвленных реакций. После 1917 года часть запасов содержащей радий руды, остававшейся в Петербурге была передана вновь созданному отделу Академии Наук под руководством Вернадского. Во время интервенции запасы были эвакуированы в Вятскую губернию, где русский химик Виталий Хлопин собственным оригинальным методом извлекает из руды радий. Показательный пример важности открытия: когда Мария Кюри посетила США, на сборы американских женщин ей подарили один грамм выработанного радия, стоимостью сто тысяч долларов.
В. Хлопин станет заместителем Вернадского, а позднее директором Радиевого института, возглавит созданную в 1940 году «урановую комиссию». Основываясь на построениях теории альфа-распада сотрудника его института Георгия Гамова экспериментаторы Кавендишской лаборатории Джон Кокрофт и Е.Т.С. Уолтон в 1932 году расщепили ядро лития на две альфа-частицы. В своё время, отклонив предложение Рентгена о продолжении работы в Германии, советский академик Абрам Иоффе с конца двадцатых годов организовал создание физико-технических институтов в крупных промышленных городах. Физики Украинского физико-технического института в шутку будут называть себя «детским садом профессора Иоффе», решая при этом совсем недетсадовские задачи: они сразу же смогли повторить английский эксперимент. Через четыре года к работе первой в СССР ядерной лаборатории при институте подключится изобретатель центрифужного метода разделения изотопов консультант компаний AEG и I.G. Farben Фриц Ланге, до этого экспериментировавший в Швейцарских Альпах с установкой по улавливанию молний, энергия которых должна была быть направлена на расщепление атомного ядра.
В 1932 году еще один ученик Резерфорда - Джеймс Чедвик добавит картину строения ядра описанием нейтрона, на изучение которого у последнего ушло более пятнадцати лет. После обучения у Резерфорда Чедвик планировал продолжить в лаборатории Ганса Гейгера, но из-за начавшейся Первой Мировой Войны оказался военнопленным, содержащимся в конюшнях потсдамского ипподрома. Берлинская компания Auergesellschaft имела запасы тория, который добавляла в производимую зубную пасту «Дорамад» в качестве отбеливателя. Джеймс Чедвик договаривался с охранниками и экспериментировал с радиоактивным зубным отбеливателем.
Для того чтобы извлечь атомную энергию необходимо было приложить энергию для разгона альфа-частиц так, чтобы преодолеть энергию связей, обеспечивающих целостность ядра. Шагом в этом направлении стал циклотрон Эрнеста Орландо Лоуренса, в котором, используя магнитные силы, частица была вынуждена разгоняться соразмерно диаметру циклотрона. Так появился «адам» андронного коллайдера, в начале 1939 года Эрнест задумал создать установку, размеры которой позволяли разгонять частицы достаточно, чтобы разорвать связи в атоме. Летом 1935 года к Эрнесту приехал его брат Джон, имевший медицинское образование и преподававший в Йеле. Благодаря ему, а также фондам Мейси и Рокфеллера, с циклотроном стали экспериментировать в медицинских целях. Компания коллег и аспирантов забавлялась тем, что после того как доброволец выпивал водный раствор изотопа, братья с помощью пощелкивающего счётчика Гейгера демонстрировали как выпитое движется по телу.
В 1931 году Гарольд Юри из Колумбийского Университета продемонстрировал существование дейтерия, за что стал лауреатом Нобелевской премии. В 1933 Гилберт Льюис и американский физико-химик Роналд Макдональд в результате длительного электролиза обычной воды получили оксид дейтерия - тяжелую воду. Используя её свойства, физик Итальянской академии наук Энрико Ферми предложил альтернативный способ проникновения в ядро атома, не разгоняя, а замедляя нейтроны. Тяжелая вода великолепно замедляла нейтроны настолько, что они «размазываясь» в пространстве зацепляли ядро, что позволяло слегка изменять его форму и заставляло испускать малую толику энергии. «Итальянец Ферми первым доказал большое значение нейтронов для возбуждения ядерных реакций, выдвинув предположение, что эти незаряженные частицы смогут проникнуть в ядра атомов, не отталкиваясь их положительным зарядом. Ферми и его сотрудники поэтому облучали нейтронами элементы почти всей периодической системы. …Итальянские исследователи довели свои опыты до урана, элемента с наибольшим тогда порядковым числом», - напишет в своей автобиографии Отто Ган. В его лаборатории работала Лиза Мейтнер, родившаяся в Вене и планировавшая продолжить обучение у Макса Планка. Совместно с Фрицем Штрасманом они облучали потоком медленных нейтронов самый тяжелый из природных элементов – уран, получив результат, который "противоречит всем прежним представлениям ядерной физики" – как написали сами ученые в номере "Ди Натурвиссеншафтен" от 6 января 1939 г. Вместо того, чтобы набирать массу, поглощая нейтроны, уран-235 распадается на элементы, находящиеся в середине периодической таблицы, что было невозможно, потому что нейтрон не обладал энергией, достаточной для расщепления атома.
Несмотря на участие в Первой Мировой в качестве санитарки, согласно расовых законов Лиза Мейтнер в 1938 году покинула Германию и переехала в Стокгольм, куда Отто Ган направил ей письмо с просьбой «предложить какое-нибудь фантастическое объяснение». Ранее по той же причине в Институт Нильса Бора к его основателю в Данию перебрался её племянник Роберт Фриш, гуляя с которым по лесу Мейтнер рассчитала, что расщепление атома урана-235 питается собственной энергией ядра, равной массе, умноженной на квадрат скорости света - E=mc2. Научная общественность в лице Н. Бора в Дании, Я. Френкеля в СССР, А. Уилера в США дала подробное объяснение процесса распада. «Новая форма ядерной реакции высвобождает огромное количество энергии» - подтвердил будущий руководитель «атомного проекта» СССР И. Курчатов на семинаре ЛФТИ.
Идея появления энергии из исчезающей массы открывало столь захватывающие перспективы, что когда бывший студент Отто Гана и Лизы Мейтнер, ныне возглавлявший отдел исследования упомянутой фирмы Auergesellschaft Николаус Риль обратил на него внимание Управления военных материалов Германии, то оно переподчинило себе Физический институт кайзера Вильгельма, а его директором стал нобелевский лауреат Вернер Гейзенберг, независимо и одновременно с советским физиком Д.Д. Иваненко, развивавшем идею о протонах и нейтронах в составе атомного ядра. Примечательно то, что Гейзенберг много занимался высотным космическим излучением, открытие которого с помощью измерений на воздушном шаре сделало нобелевским лауреатом Виктора Гесса.
Доклад Гейзенберга стал ключевым на организованном Бором конгрессе ядерщиков в Копенгагене. Попытки уличить Гейзенберга как «белого еврея» были решены на уровне матерей Гиммлера и Гейзенберга, которые были знакомы еще со времён своей молодости, после чего Гейзенберг приступил к созданию атомного реактора в здании лаборатории, обшитом досками и получившим, чтобы отпугнуть любопытных, название «Вирусный дом».
Также: Часть I. «Полезный нацист»
