Третье. Даже небольшое обогащение природного урана его легким изотопом резко увеличивает реальность цепной реакции. Если повысить концентрацию урана-235 в один и восемьдесят пять сотых раза, то при бесконечном объеме урана возможен ядерный взрыв всей массы. А при повышении концентрации урана-235 в два раза, то есть до одного и четырех десятых процента, уже при сравнительно небольших объемах гарантируется возникновение цепной реакции без замедлителя — на быстрых нейтронах. Чем выше концентрация легкого урана, тем меньше размер критической массы, при которой цепная реакция реальна.
Четвертое. Урановый «котел» с замедлителем поддается регулировке. Работа ядерного реактора на медленных нейтронах в принципе должна протекать вполне безопасно, разумеется, при надлежащем контроле. Повышение же концентрации легкого изотопа без замедлителя делает цепную реакцию неконтролируемой и очень быстро протекающей, то есть ведет к ядерному взрыву.
Курчатов и использовал эти выводы Зельдовича и Харитона в программе ядерных работ, посланной в Академию наук, а также в докладе «Деление тяжелых ядер», прочитанном в ноябре 1940 года на Всесоюзном совещании по физике атомного ядра.
В исследовании Зельдовича и Харитона оставалось неясным, при каком же размере критической массы чистого урана-235 возможен ядерный взрыв, и они привлекли к расчетам работника Радиевого институт Исая Исидоровича Гуревича, незадолго до того защитившего кандидатскую диссертацию, которую высоко оценил Курчатов, — в ней как раз рассматривалось взаимодействие нейтронов с ядрами разных элементов. Трех советских физиков заинтересовала статья Рудольфа Пайерлса «Критические условия процесса размножения нейтронов», появившаяся в октябре 1939 года в протоколах Кембриджского физического общества. Автора статьи они хорошо знали: тридцатидвухлетний эмигрант из фашистской Германии, нашедший пристанище в Англии, часто приезжал в Советский Союз, дружил с Львом Ландау, женился на сотруднице Физтеха. В статье, о которой идет речь, Пайерлс, излагая общие принципы определения критических масс, предлагал пригодные для конкретных расчетов математические уравнения. Непосредственно к тому, что позднее назвали атомной бомбой, он тогда еще свои выкладки не прилагал — это было сделано им несколько месяцев спустя в сотрудничестве с уже известным нам Отто Фришем, переселившимся в начале войны из Дании в Англию. И когда они вдвоем расчет завершили, то были, как признавались потом, потрясены: критическая масса урана-235 по их вычислениям оказалась меньше килограмма, чуть ли не фунт!
Трое советских физиков вели свои расчеты независимо от Пайерлса и Фриша. И получили, что критическая масса чистого урана-235 равна нескольким килограммам, — как мы теперь знаем, величину более точную, чем данные Пайерлса и Фриша. Значит, урановая бомба не только теоретически возможна, но и практически реальна, если удастся наладить сколько-нибудь эффективное разделение изотопов урана.
Судьбы этих выдающихся работ, выполненных практически одновременно советскими учеными и физиками-эмигрантами из Германии, разительно несхожи.
Результаты исследования советских физиков приняли к сведению и положили в сейф: в нашей стране никто и не помышлял тогда о ядерном истребительном оружии. И засекретили: зачем о реальности этого ужасного оружия знать тем, кто вынашивает преступные замыслы, — силы зла еще существуют в мире. Только известия о разработке атомной бомбы в Америке заставили Советский Союз возвратиться к расчетам трех ленинградских ученых, и они сыграли свою роль в организации ядерной защиты наших границ и в изыскании способов безопасного манипулирования с делящимся материалом.
А выводы Пайерлса и Фриша, доложенные английскому правительству, сразу же вызвали у него горячее желание заполучить атомную бомбу. Исследования методов разделения урановых изотопов были значительно ускорены с тем, чтобы побыстрее накопить тот фунт чистого урана-235, который, по расчетам Пайерлса и Фриша, необходим для ее производства. Вскоре, однако, выяснилось, что для критической массы требуется не фунт, а несколько килограммов легкого изотопа. Получить столько в Англии в условиях войны с гитлеровской Германией — задача неосуществимая. Такое под силу лишь Америке. И Черчилль передал расчет атомной бомбы Рузвельту. Ядерные исследования США получили исполинский толчок. Отныне все работы американских физиков были подчинены одной цели — создать ядерную бомбу. Правительство, и до того отпускавшее ядерщикам миллионы долларов, теперь стало сыпать их сотнями миллионов. За три года ассигнования достигли двух миллиардов. Дальнейшее известно всему миру: трагедия Хиросимы и Нагасаки.