Летом 1945 года Вторая мировая война завершилась атомной бомбардировкой японских городов Хиросима и Нагасаки. Однако первым открытием деления ядра был немецкий учёный. Так почему же война не закончилась атомной бомбардировкой Лондона? Другими словами:почему немцам не удалось создать атомную бомбу, а союзникам удалось?
<блок-цитата>«Мы хотели бы обратить ваше внимание на новейшие разработки в области ядерной физики, позволяющие вызвать взрыв, во много раз превышающий взрыв всех известных видов оружия. Страна, которая первой воспользуется этим, имеет неоспоримое преимущество над остальными».
Это ясные слова немецкого химика Пауля Хартека в письме Эриху Шуману от 24 апреля 1939 года. Шуман, руководивший отделом немецкой армии, занимавшимся исследованиями новых вооружений, прекрасно это понимал.
Хартек сослался на исследования Отто Хана, химика из Берлина, который несколькими месяцами ранее случайно открыл деление ядра. Хан бомбардировал уран нейтронами в своей лаборатории в Берлине, что, к его удивлению, привело к уменьшению атомных ядер. Он понял, что, видимо, таким способом можно разбить атомное ядро – точнее:разделить его. – в более мелких атомных ядрах. Более того, при этом ядерном делении высвободилось большое количество энергии.
Чуть позже выяснилось, что при делении одного ядра урана образуется несколько нейтронов, так что возможна цепная реакция. Количество энергии, которое могло бы высвободиться, было потенциально огромным. В то время как Хартек проинформировал об этом немецких военных, американский физик Джордж Пеграм сделал то же самое с американскими военными. Это была отправная точка гонки за атомной бомбой.
Гейзенберг
Летом 1939 года немцы основали Уранферайн. (Урановый клуб) op. Клуб состоял из ученых, которым предстояло исследовать возможность создания атомной бомбы. Среди членов были Курт Дибнер, Пауль Хартек, Отто Хан, Ганс Гейгер (известный своим счетчиком Гейгера, прибором для измерения радиоактивности), Карл Фридрих фон Вайцзеккер и Вальтер Боте.
«Если есть хоть малейший шанс, что возможно создать атомную бомбу, мы должны над этим работать», — заявил Боте на первой встрече. Еще до того, как Германия вторглась в Польшу 1 сентября 1939 года, расследование возможного применения ядерного оружия уже было серьезно воспринято высшим военным и политическим руководством.
25 сентября Уранферейн . называемый также Вернер Гейзенберг op. Гейзенберг был одним из выдающихся ученых, которые все еще оставались в рядах Третьего рейха. В 1932 году он был удостоен Нобелевской премии по физике за новаторские работы в области квантовой механики.
Критическая масса
Вскоре после этого Гейзенберг присоединился к Uranverein. он взял на себя научное руководство проектом. Первой технической проблемой была нехватка урана. В распоряжении немцев был только один урановый рудник, и находился он в Иоахимстале на территории современной Чехии.
Гейзенберг знал, что уран может делиться только в том случае, если в его ядре, называемом ураном-235, содержится 92 протона и 143 нейтрона. Но в природной урановой руде урана-235 мало. Большая его часть состоит из урана-238 (с еще тремя нейтронами в ядре), и этот изотоп не расщепляется при бомбардировке нейтронами.
Гейзенберг считал, что для создания работающей бомбы нужны тонны урана-235. Речь шла о так называемой «критической массе»:минимальном количестве урана, необходимом для поддержания цепной реакции. Теперь мы знаем, что критическая масса урана составляет всего 52 килограмма; Таким образом, Гейзенберг сильно ошибся в своей оценке. В 1940 году Отто Фриш и Рудольф Пайерлс пришли к более реалистичной оценке:700 граммов.
Для американцев это небольшое количество урана, которое требовалось, подтвердило, что создание атомной бомбы в принципе осуществимо. Несмотря на свое знакомство с работами Фриша и Пайерлса, Гейзенберг, однако, продолжал поддерживать критическую массу в несколько тонн урана. Это сделало их излишне трудными:откуда у вас столько урана? Позже, в немецком отчете от 1942 года, критическая масса упоминается от 10 до 100 килограммов, но неясно, кто и как это придумал. Похоже, немцы не смогли правильно рассчитать точное значение критической массы.
Тяжелая вода или графит?
Но независимо от того, была ли известна точная критическая масса или нет, задача заключалась в том, чтобы найти способ отделить уран-235 из природной урановой руды от урана-238. Непростая задача, поскольку элементы имеют одинаковые химические свойства. Уранферейн также поставил перед собой цель построить ядерный реактор. Это позволило бы им создать работающую цепную реакцию, чего раньше никто не делал.
Уранферейн отдал приоритет строительству реактора, поскольку он мог работать и на природном уране. Разделение изотопов урана-235 и урана-238 в этом случае не потребовалось. Одной из важнейших ошибок немцев стал выбор так называемого замедлителя для строящегося реактора.
Замедлитель — это материал, который ингибирует высвобождение нейтронов в результате реакций деления. Это необходимо для поддержания цепной реакции. Два модератора были очевидны:«тяжелая вода» и графит. Тяжелая вода — это форма воды, в которой два атома водорода в молекуле воды заменены двумя атомами дейтерия. Это атомы водорода с (лишним) нейтроном в ядре.
Немцы в конечном итоге выбрали тяжелую воду, отчасти благодаря Вальтеру Боте. После экспериментов он пришел к выводу, что графит непригоден в качестве замедлителя. Но его вывод оказался неверным:он проверил графит со слишком большим количеством примесей. Графитовый замедлитель должен был быть максимально чистым. Выбор в пользу тяжелой воды вызвал у немцев массу дополнительных проблем. Тяжелая вода могла быть получена только – и в небольших количествах – на заводе в Норвегии. В результате реализация немецкого проекта сильно затянулась.
Американцы же экспериментировали с чистым графитом. Графит был гораздо более доступен, чем тяжелая вода. Результат:к декабрю 1942 года американцы в Чикаго построили первый в мире работающий реактор с замедлителем из чистого графита. В конце концов, немцам не удалось построить работающий реактор. Свою лучшую попытку они добились в марте 1945 года – хотя уже давно было ясно, что Германия погибнет – в пещере под городом Хайгерлох. Число выпущенных нейтронов было самым высоким на данный момент, но еще недостаточным для продолжения цепной реакции.
Плутоний
Тот факт, что немцы не подошли к критическому реактору, возможно, помешал им экспериментировать с плутонием. Плутоний — это элемент, который может образоваться в результате реакций распада урана-238. U-238 может захватить нейтрон и превратиться в уран-239. Впоследствии нейтрон может дважды превратиться в протон посредством бета-распада, после чего образуется плутоний-239. Этот элемент столь же расщеплен, как и уран-235, отметил американский физик Луи Тернер, и идея вскоре достигла Германии через фон Вайцзеккера. Преимущество плутония в том, что его легче отделить от урана. Таким образом, вы можете начать работу с природным ураном, не отделяя от него уран-235.
Гейзенберг, вероятно, также видел преимущества плутония. Однако, зная о трудностях, с которыми столкнулись немцы при строительстве реактора, он полагал, что создание плутониевой бомбы не станет реальной возможностью до отдаленного будущего, когда война уже давно назрела. Поэтому он решил не обсуждать публично плутониевую альтернативу во время конференции в министерстве летом 1942 года.
Гейзенберг был убежден, что науке нужно время, чего Гитлер и его правая рука Альберт Шпеер, будучи неучеными, никогда бы не поняли. Гейзенберг не хотел, чтобы на него оказывали неприятное давление с целью получения результатов. Однако американцы очень энергично взялись за работу с плутонием, о чем свидетельствует вторая атомная бомба на Нагасаки, работавшая на плутонии.
Рекомендовано редакторами
МедицинаЧто микропластик делает в моем солнцезащитном креме?!
АстрономияСолнце, море и наука
БиологияЭкспедиция на тающую землю
'Тотальная война'
Немецким исследователям приходилось решать не только чисто научные проблемы. Летом 1941 года началось то, чего Гитлер ждал годами:нападение на Советский Союз. Поначалу наступление шло хорошо, но зимой немецкое наступление безнадежно застряло в суровой русской зиме. Немецкие солдаты массово умирали от холода, голода и истощения. Но Гитлер хотел продолжать. Он должен был победить своего врага Сталина и должен был победить его.
Германия готовилась к «тотальной войне»:все общество, включая гражданское население, было задействовано в войне.
Тот факт, что даже Карл Фридрих фон Вайцзеккер и Вальтер Боте были призваны на военную службу, показал, что немецкие лидеры не ожидали многого от Uranverein. К счастью, благодаря своим хорошим связям, Гейзенберг смог предотвратить вынужденное увольнение этих двоих из его проекта.
Однако, поскольку выяснилось, что Уранферейн не будет помогать нацистской Германии ядерным оружием в обозримом будущем, Heereswaffenamt решило – Немецкое оружейное подразделение – передать весь проект нацистскому Министерству образования в начале 1942 года.
Более того, финансирование грозило иссякнуть. Однако Гейзенберг смог убедить Альберта Шпеера продолжать поддерживать исследования. В общем, немецким исследователям не было предоставлено достаточно места для работы над атомной бомбой, что значительно замедлило их прогресс.
Неуместное чувство превосходства
Немецкий подход резко контрастировал с тем, как американцы работали над своим Манхэттенским проектом. В сверхсекретном проекте в пустыне Невада, который в конечном итоге привел к созданию атомной бомбы в США, были заняты десятки тысяч человек, а правительство инвестировало в него миллиарды долларов. Гейзенберг, вероятно, никогда не осознавал, что путь к практически применимому ядерному оружию потребует столько денег и участия такого количества людей.
Американцы знали, что нацисты пытались инициировать ядерное деление. Например, в 1940 году разведывательная служба знала, что немцы усилили наблюдение за заводом Norsk Hydro, расположенным недалеко от города Верморк в оккупированной Норвегии. Norsk Hydro в то время была единственной фабрикой в мире, производившей тяжелую воду. Союзники предприняли несколько попыток диверсии на заводе, но все они провалились.
Немцы же не знали об американском проекте, отчасти из-за недостатка разведки. На самом деле у них было – ошибочное – чувство превосходства, что они были на много миль впереди и никто не мог их обогнать. Ярким примером этого является тот факт, что, когда немецкие ученые после войны узнали об американской бомбе в Хиросиме, они подумали, что это мистификация. . мыть.
Из-за отсутствия у Гейзенберга знаний о критической массе и изоляции урана-235, нехватки сырья и низкого приоритета, который урановый проект получил после начала «тотальной войны», неудивительно, что Гейзенберг считал, что действующая атомная бомба не станет реалистичным вариантом до тех пор, пока не закончится война. Ему никогда не приходилось принимать моральное решение относительно того, следует ли ему помогать Гитлеру с оружием массового поражения.
- Бор, Гейзенберг и бомба
- Обнаружен самый старый материал ядерного оружия.
- Суперкомпьютер имитирует ядерный взрыв.
- Как работает атомная бомба (atomicarchive.com)
