Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Первая страница отчета комитета МАУД, март 1941 г.

Комитет MAUD был британской научной рабочей группой , образованной во время Второй мировой войны . Он был создан для проведения исследований, необходимых для определения возможности создания атомной бомбы . Имя MAUD произошло из странной строчки в телеграмме датского физика Нильса Бора, в которой говорилось о его экономке Мод Рэй.

Комитет MAUD был основан в ответ на меморандум Фриша-Пайерлса , который был написан в марте 1940 года Рудольфом Пайерлсом и Отто Фришем , двумя физиками, беженцами из нацистской Германии, работавшими в Университете Бирмингема под руководством Марка Олифанта . В меморандуме утверждалось, что небольшая сфера из чистого урана-235 может обладать взрывной мощностью в тысячи тонн тротила .

Председателем комитета MAUD был Джордж Томсон . Исследования были разделены между четырьмя разными университетами: Бирмингемским, Ливерпульским , Кембриджским и Оксфордским университетами , у каждого из которых был отдельный директор по программам. Были изучены различные способы обогащения урана , а также конструкция ядерного реактора , свойства урана-235, использование тогда еще гипотетического элемента плутония и теоретические аспекты конструкции ядерного оружия.

После пятнадцати месяцев работы исследование завершилось выпуском двух отчетов: «Использование урана для бомбы» и «Использование урана в качестве источника энергии», известных под общим названием «Отчет MAUD». В этих отчетах обсуждалась возможность и необходимость атомной бомбы для военных действий и ее потенциал для замены угля или нефти в качестве источника энергии. В ответ англичане создали проект ядерного оружия под официальным названием Tube Alloys . Отчет MAUD был предоставлен Соединенным Штатам, где он стимулировал усилия американцев, которые в конечном итоге превратились в Манхэттенский проект . Отчет был передан Советскому Союзу его атомными шпионами и помог начать проект советской атомной бомбы .

Истоки [ править ]

Открытие деления [ править ]

Нейтрон был обнаружен Джеймс Чедвик в Кавендишской лаборатории в Кембриджском университете в феврале 1932 года [1] [2] Два месяца спустя, его Кавендиш коллеги Джон Кокрофт и Эрнест Уолтон разделить литиевые атомов с ускоренными протонами . [3] [4] [5] В декабре 1938 года Отто Хан и Фриц Штрассманн в лаборатории Хана в Берлине-Далеме бомбардировали уран медленными нейтронами [6] и обнаружили, чтобарий был произведен. [7] Hahn написал своему коллеге Л. Мейтнер , который, с племянником Отто Фриш , доказал , что уран ядро было расколото. Они опубликовали свое открытие в журнале Nature в 1939 году. [8] Это явление было новым типом ядерного распада, и оно было более мощным, чем когда-либо ранее. Фриш и Мейтнер подсчитали, что энергия, выделяемая при каждом распаде, составляла приблизительно 200 мегаэлектронвольт [МэВ] (32 пДж). По аналогии с делением биологических клеток процесс они назвали « делением ». [9]

Нильс Бор и Джон А. Уиллер применили модель жидкой капли, разработанную Бором и Фрицем Калькаром, для объяснения механизма ядерного деления. [10] [11] Бор понял, что деление при низких энергиях происходило главным образом из -за изотопа урана-235 , а при высоких энергиях - из-за более распространенного изотопа урана-238 . [12] Первый составляет всего 0,7% природного урана, а второй - 99,3%. [13] Фредерик Жолио-Кюри и его парижские коллеги Ханс фон Хальбан и Лью Коварски подняли вопрос о возможности ядерной цепной реакции.в статье, опубликованной в журнале Nature в апреле 1939 года. [14] [15] Для многих ученых было очевидно, что, по крайней мере теоретически, можно создать чрезвычайно мощное взрывное устройство, хотя большинство из них все еще считало атомную бомбу невозможной. [16] Этот термин был уже знаком британской публике по трудам Герберта Уэллса в его романе 1913 года «Освобожденный мир» . [17]

Британский ответ [ править ]

В Великобритании ряд ученых рассматривали возможность использования атомной бомбы. В Ливерпульском университете Чедвик и польский ученый-беженец Йозеф Ротблат взялись за решение этой проблемы, но их расчеты оказались безрезультатными. [18] В Кембридже, Нобелевская премия по физике Лауреаты Джордж Педжета Томсон и Уильям Лоренс Брэгг хотел правительство принять срочные меры , чтобы приобрести урановой руды . Основным источником этого было Бельгийское Конго , и они опасались, что оно может попасть в руки Германии. Не зная, как это сделать, они поговорили с сэром Уильямом Спенсом , мастером.из Корпус - Кристи - колледже в Кембридже . В апреле 1939 года он подошел сэр Кеннет Пикторн , местный член парламента , который принял свою озабоченность в Секретарю Комитета по Имперской обороны , генерал - майор Гастингс Исмей . Исмей, в свою очередь, спросил мнение сэра Генри Тизарда . Как и многие ученые, Тизард скептически относился к вероятности создания атомной бомбы, считая, что шансы на успех составляют 100 000 к 1. [19]

Даже при таком большом разногласии опасность была достаточно велика, чтобы к ней относились всерьез. Лорд Чартфилд , министр по координации обороны , проверил в министерстве финансов и иностранных дел и обнаружил, что уран бельгийского Конго принадлежит компании Union Minière du Haut Katanga . Ее британский вице-президент лорд Стоунхейвен организовал встречу с бельгийским президентом компании Эдгаром Сенгье . Поскольку руководство Union Minière было дружественно настроено по отношению к Великобритании, не было сочтено необходимым немедленно приобретать уран, но Комитет Тизарда по научному исследованию воздушной войны(CSSAW) было поручено продолжить исследования возможности создания атомных бомб. [19] Томсону из Имперского колледжа Лондона и Марку Олифанту , австралийскому физику из Университета Бирмингема , было поручено провести серию экспериментов с ураном. К февралю 1940 года команде Томсона не удалось создать цепную реакцию в природном уране, и он решил, что ее не стоит продолжать. [20]

Меморандум Фриша-Пайерлса [ править ]

Основная статья: меморандум Фриша-Пайерлса

В Бирмингеме команда Олифанта пришла к другому выводу. Олифант поручил эту задачу Фришу и Рудольфу Пайерлсам , двум немецким ученым-беженцам, которые не могли работать над радарным проектом Олифанта, потому что они были вражескими пришельцами и, следовательно, не имели необходимого допуска. [21] Фрэнсис Перрен определил критическую массу урана как наименьшее количество урана, которое может выдержать цепную реакцию [22], и рассчитал, что она составляет около 40 тонн (39 длинных тонн; 44 коротких тонны). Он считал, что если отражатель нейтроновбыли размещены вокруг него, это могло быть уменьшено до 12 тонн (12 длинных тонн; 13 коротких тонн). В теоретической статье, написанной в 1939 году, Пайерлс попытался упростить проблему, используя быстрые нейтроны, образующиеся при делении, тем самым не рассматривая замедлитель нейтронов . Он тоже считал, что критическая масса урановой сферы «порядка тонны». [23]

Здание Poynting Physics в Университете Бирмингема , где Пайерлс и Фриш написали меморандум Фриша-Пайерлса.

Однако Бор утверждал, что изотоп урана-235 с гораздо большей вероятностью улавливает нейтроны и деление даже от нейтронов с низкой энергией, производимых делением. Фриш начал экспериментировать с обогащением урана посредством термодиффузии . Прогресс был медленным; необходимого оборудования не было, и радиолокационный проект в первую очередь задействовал имеющиеся ресурсы. [24] Он задавался вопросом, что бы произошло, если бы он смог произвести сферу из чистого урана-235. Когда он использовал формулу Пайерлса для вычисления его критической массы, он получил поразительный ответ: потребуется меньше килограмма. [25] Фриш и Пайерлс подготовили меморандум Фриша-Пайерлса в марте 1940 года. [26]В нем они сообщили, что пятикилограммовая бомба будет эквивалентна нескольким тысячам тонн динамита, и даже килограммовая бомба будет впечатляющей. [27] Из-за возможных радиоактивных осадков они думали, что британцы могут счесть это морально неприемлемым. [28]

Олифант принес меморандум Фриша-Пайерлса Тизарду в марте 1940 года. Он передал его Томсону, который обсудил его с Кокрофтом и Олифантом. Они также получили известие от Жака Алье из французского бюро Deuxieme , который принимал участие в вывозе всех запасов тяжелой воды из Норвегии. Он рассказал им об интересе, проявленном немцами к тяжелой воде, и о деятельности французских исследователей в Париже. Были приняты немедленные меры: министерство экономической войны попросили обеспечить запасы оксида урана, которые могут быть захвачены немцами; Британские спецслужбы попросили расследовать деятельность немецких ученых-ядерщиков; и AV Hill, британского научного атташе в Вашингтоне, попросили выяснить, чем занимаются американцы. Хилл сообщил, что у американцев есть ученые, занимающиеся этим вопросом, но они не думали, что какое-либо военное применение будет найдено. [29]

Организация [ править ]

Комитет был создан в ответ на меморандум Фриша-Пайерлса. [30] Оно провело свое первое собрание 10 апреля 1940 года в главном зале заседаний Комитета на первом этаже Королевского общества в Берлингтон-Хаусе в Лондоне. [31] Его собрания неизменно проходили там. Первоначальными участниками были Томсон, Чедвик, Кокрофт, Олифант и Филип Мун ; Впоследствии были добавлены Патрик Блэкетт , Чарльз Эллис и Норман Хаворт , а также представитель директора по научным исследованиям Министерства авиастроения.(КАРТА). Комитет MAUD провел свои первые два заседания в апреле 1940 г., прежде чем он был официально учрежден CSSAW. CSSAW был упразднен в июне 1940 года, и комитет MAUD перешел непосредственно в MAP. Томсон возглавил комитет и первоначально также выступал в качестве его секретаря, записывая протоколы от руки на бумаге, пока МАП не предоставило секретаря. [32]

Берлингтон-хаус в Лондоне, где заседал комитет MAUD

Сначала новый комитет был назван Комитетом Томсона в честь его председателя [33], но вскоре его заменили на более скромное название - Комитет MAUD. Многие считали MAUD аббревиатурой, но это не так. Название MAUD возникло необычным образом. 9 апреля 1940 года, в день вторжения Германии в Данию , Нильс Бор отправил Фришу телеграмму. Телеграмма закончилась странной строкой: «Скажи Кокрофту и Мод Рэй Кент». [32] [34] Сначала считалось, что это код, касающийся радия или другой важной информации, связанной с атомным оружием, скрытой в анаграмме.. Одно из предложений заключалось в том, чтобы заменить «y» на «i», чтобы получить «взятый радий». Когда Бор вернулся в Англию в 1943 году, было обнаружено, что сообщение было адресовано Джону Кокрофту и экономке Бора Мод Рэй, которая была из Кента. Таким образом, комитет был назван Комитетом МАУД. Хотя инициалы ничего не значили, официально это был комитет МАУ, а не комитет Мод. [32] [34]

Из-за совершенно секретного аспекта проекта рассматривались только ученые британского происхождения. Даже несмотря на их ранний вклад, Пайерлс и Фриш не были допущены к участию в комитете MAUD, потому что во время войны считалось угрозой безопасности иметь вражеских инопланетян, отвечающих за чувствительный проект. [35] В сентябре 1940 года был сформирован Технический подкомитет, в который вошли Пайерлс и Фриш. Однако Халбан не воспринял свое исключение из комитета МАУД так же хорошо, как Фриш и Пайерлс. [36]В ответ на это в марте 1941 г. были созданы два новых комитета, которые заменили Комитет MAUD и Технический подкомитет, названные Комитетом по политике MAUD и Техническим комитетом MAUD. В отличие от двух первоначальных комитетов, у них был письменный круг ведения. [37] Круг ведения комитета по политике MAUD:

  1. Руководить от имени директора по научным исследованиям МАП расследованием возможности использования урана в военных действиях; и
  2. Принять во внимание рекомендации Технического комитета MAUD и дать соответствующие рекомендации директору по научным исследованиям. [37]

Технический комитет MAUD:

  1. Рассмотреть проблемы, возникающие при исследовании урана;
  2. Рекомендовать Комитету по политике MAUD экспериментальную работу, необходимую для определения технических возможностей; и
  3. Обеспечить сотрудничество между различными группами следователей. [37]

Политический комитет MAUD был небольшим и включал только по одному представителю от каждой университетской лаборатории. В его состав входили: Блэкетт, Чедвик, Кокрофт, Эллис, Хаворт, Франц Саймон , Томсон и директор по научным исследованиям МАП. В состав технического комитета MAUD входили: Мозес Блэкман , Эгон Бретчер , Норман Фезер , Фриш, Халбан, С.Х. Джонсон, Коварски, Уилфрид Манн , Мун, Невилл Мотт , Олифант, Пайерлс и Томсон. На его собраниях обычно присутствовал научный советник Уинстона Черчилля Фредерик Линдеманн или его представитель и представитель Imperial Chemical Industries.(ICI). Бэзил Дикинс из МАП исполнял обязанности секретаря Технического комитета. Томсон возглавил оба комитета. [37]

Деятельность [ править ]

Исследование комитета MAUD было разделено между четырьмя разными университетами: Бирмингемским университетом, Ливерпульским университетом, Кембриджским университетом и Оксфордским университетом . Первоначально исследования оплачивались из средств университетов. Только в сентябре 1940 г. стало доступно государственное финансирование. [38] MAP подписал контракты, по которым Лаборатории Кавендиша в Кембридже было передано 3000 фунтов стерлингов (позже увеличено до 6500 фунтов стерлингов), 1000 фунтов стерлингов (позже увеличено до 2000 фунтов стерлингов) лаборатории Кларендона.в Оксфорде, 1500 фунтов стерлингов в Бирмингем и 2000 фунтов стерлингов в Ливерпуль. Университеты получили компенсацию расходов от МАП, которое также начало выплачивать часть заработной платы сотрудникам университетов. Однако Чедвик, Пайерлс, Саймон и другие профессора, а также некоторые исследователи все еще получали зарплату из университетских фондов. Правительство также разместило заказ на поставку 5 кг (11 фунтов) гексафторида урана в компании ICI на сумму 5000 фунтов стерлингов . Оксид урана был приобретен у компании Brandhurt, которая получила его из Америки. Дефицит военного времени повлиял на многие области исследований, из-за чего МАП должно было написать фирмам с просьбой о приоритете предметов, требуемых учеными. [39]

Также ощущалась нехватка рабочей силы, так как химики и физики были заняты военными работами. По необходимости университеты наняли много иностранцев или бывших иностранцев. Первоначально ПДЧ выступало против их использования по соображениям безопасности, тем более что большинство из них были из вражеских или оккупированных стран. Их трудоустройство стало возможным только потому, что они работали в университетах, а не в МАП, которому не разрешалось нанимать вражеских иностранцев. МАП постепенно согласилась принять участие в проекте. Он защитил некоторых от интернирования и обеспечил доступ к секретным объектам. Существовали ограничения на то, где вражеские инопланетяне могли работать и жить, и им не разрешалось владеть автомобилями, поэтому требовалось разрешение на посещение других университетов. [40]«Итак, - писала историк Маргарет Гоуинг , - величайшие из всех секретов военного времени были доверены ученым, отстраненным по соображениям безопасности от других военных работ». [41]

Ливерпульский университет [ править ]

Королевский форт и физический факультет Бристольского университета

Подразделение комитета MAUD в Ливерпуле возглавил Чедвик, которому помогали Фриш, Ротблат, Джерри Пикаванс , Морис Прайс и Джон Райли Холт . Дивизион в Ливерпуле также контролировал небольшую команду в Бристольском университете, в которую входили Алан Нанн Мэй и Сесил Фрэнк Пауэлл . [42] В Ливерпуле они сосредоточились на разделении изотопов посредством термодиффузии, как это было предложено в меморандуме Фриша-Пайерлса. [38]

Этот процесс был основан на том факте, что когда смесь двух газов проходит через температурный градиент, более тяжелый газ имеет тенденцию концентрироваться на холодном конце, а более легкий - на теплом. То, что это можно использовать в качестве средства разделения изотопов, было впервые продемонстрировано Клаусом Клузиусом и Герхардом Дикелем в Германии в 1938 году, которые использовали его для разделения изотопов неона . Они использовали устройство, называемое «колонной», состоящее из вертикальной трубы с горячей проволокой по центру. [43]Достоинством техники было то, что она была проста по конструкции и не содержала движущихся частей. Но для достижения равновесия могут потребоваться месяцы, требуется много энергии и высокие температуры, которые могут вызвать проблемы с гексафторидом урана. [44]

Еще одним направлением исследований в Ливерпуле было измерение сечения деления урана-235, от которого зависели расчеты Фриша и Пайерлса. Они предполагали, что почти каждое столкновение нейтрона любой энергии с ядром урана-235 приведет к делению. [45] Значение, которое они использовали для сечения деления, было таким, которое было опубликовано французскими исследователями в 1939 г. [46] [47], но данные, опубликованные американцами в выпусках американского журнала Physical Review от 15 марта и 15 апреля 1940 г., показали, что он был намного меньше. [45] [48]

Чистого урана-235 не было, поэтому эксперименты в Ливерпуле проводились с природным ураном. Результаты были неубедительными, но, как правило, поддерживали Фриша и Пайерлса. [45] К марту 1941 года Альфреду Ниеру удалось произвести микроскопическое количество чистого урана-235 в Соединенных Штатах, и группа под руководством Мерла Туве из Института Карнеги в Вашингтоне измеряла поперечное сечение. Уран-235 был слишком ценным, чтобы отправить образец в Великобританию, поэтому Чедвик отправил американцам список измерений, которые он хотел, чтобы они провели. Окончательный результат заключался в том, что поперечное сечение было меньше, чем предполагали Фриш и Пайерлс, но полученная критическая масса все еще составляла всего около восьми килограммов. [49]

Тем временем Прайс исследовал, как долго будет продолжаться неконтролируемая цепная ядерная реакция в атомной бомбе, прежде чем она разорвется на части. [49] Он подсчитал, что, поскольку нейтроны, образующиеся при делении, имеют энергию около 1 МэВ (0,16 пДж), это соответствует скорости1,4 × 10 9  см / сек . Основная часть цепной реакции будет завершена в порядке10 × 10 −8  сек (десять « встряхиваний »). За это время расщепится от 1 до 10 процентов делящегося материала; но даже атомная бомба с эффективностью 1% высвободит энергию, в 180 000 раз превышающую ее вес в тротиловом эквиваленте. [50]

Оксфордский университет [ править ]

Лаборатория Кларендона в Оксфорде

Подразделение комитета MAUD в Оксфорде возглавил Саймон. Как немецкий эмигрант, он смог принять участие только после того, как Пайерлс поручился за него, указав, что Саймон уже начал исследования по разделению изотопов, что дало бы проекту фору благодаря его участию. [51] Оксфордская команда в основном состояла из небританских ученых, в том числе Николаса Курти , Курта Мендельсона , Генриха Куна , Генри Шалля Армса и Хайнца Лондона . Они сосредоточились на разделении изотопов методом газовой диффузии . [52] [42]

Это основано на законе Грэма , который гласит, что скорость истечения газа через пористый барьер обратно пропорциональна квадратному корню из молекулярной массы газа . В контейнере с пористым барьером, содержащем смесь двух газов, более легкие молекулы будут выходить из контейнера быстрее, чем более тяжелые молекулы. Газ, выходящий из контейнера, немного обогащен более легкими молекулами, в то время как остаточный газ немного обеднен. [53] Команда Саймона провела эксперименты с медной сеткой в ​​качестве барьера. Поскольку гексафторид урана, единственный известный газ, содержащий уран, был дефицитным и трудным в обращении, для его испытания использовалась смесь диоксида углерода и водяного пара.[54]

Результатом этой работы стал отчет Саймона об «оценке размера действующей сепарационной установки» в декабре 1940 года. Он описал промышленную установку, способную производить килограмм в день урана, обогащенного до 99 процентов урана-235. Завод будет использовать 70 000 квадратных метров (750 000 квадратных футов) мембранных барьеров в 18 000 разделительных установок в 20 ступеней. Завод будет занимать 40 акров (16 га), оборудование будет весить 70 000 длинных тонн (71 000 т) и потреблять 60 000 кВт электроэнергии. По его оценкам, на строительство потребуется от 12 до 18 месяцев, что обойдется примерно в 4 миллиона фунтов стерлингов, потребует 1200 рабочих для работы и будет стоить 1,5 миллиона фунтов стерлингов в год. «Мы уверены, что разделение может быть выполнено описанным способом», - заключил он, - «и мы даже считаем, что эта схема с учетом ее цели,не требует чрезмерных затрат времени, денег и усилий ».[55]

Кембриджский университет [ править ]

Кавендиш лаборатория в Кембриджском университете

Отделение комитета MAUD в Кембридже совместно возглавляли Брэгг и Кокрофт. [37] В него вошли Брещер, Перо, Халбан, Коварски, Герберт Фрейндлих и Николас Кеммер . Поль Дирак помогал в качестве консультанта, хотя формально он не входил в команду. [42] 19 июня 1940 года, после немецкого вторжения во Францию , Хальбан, Коварски и другие французские ученые и их семьи вместе с их драгоценными запасами тяжелой воды были доставлены в Англию графом Саффолком и майором Ардейлом Голдингом на берегу моря. пароход Broompark . [56] Тяжелая вода стоимостью 22 000 фунтов стерлингов первоначально хранилась вHM Prison Wormwood Scrubs , но позже тайно хранилась в библиотеке Виндзорского замка . Французские ученые переехали в Кембридж [57], где они провели эксперименты, которые убедительно показали, что цепная ядерная реакция может происходить в смеси оксида урана и тяжелой воды. [58]

В статье, написанной вскоре после прибытия в Англию, Халбан и Коварски предположили, что медленные нейтроны могут поглощаться ураном-238, образуя уран-239. [59] В письме Эдвина Макмиллана и Филипа Абельсона, опубликованном в Physical Review 15 июня 1940 г., говорилось, что он распался на элемент с атомным номером 93, а затем на элемент с атомным номером 94 и массой 239, который , хотя и радиоактивный, был довольно долгоживущим. [60] То, что письмо на столь деликатную тему все еще может быть опубликовано, раздражало Чедвика, и он попросил послать официальный протест американцам, что и было сделано. [61]

Бретшер и Фезер на теоретических основаниях утверждали, что этот элемент может делиться как быстрыми, так и медленными нейтронами, такими как уран-235. Если так, это обещало еще один путь к атомной бомбе, поскольку ее можно было бы вывести из более распространенного урана-238 в ядерном реакторе , а отделение от урана могло быть химическим путем, поскольку это был другой элемент, что позволило избежать необходимости. для разделения изотопов. Кеммер предположил, что, поскольку уран был назван в честь планеты Уран , элемент 93 можно было бы назвать нептунием, а 94 - плутонием.после следующих двух планет. Позже выяснилось, что американцы независимо взяли те же имена, следуя той же логике. Бретчер и Фезер пошли дальше, предположив, что облучение тория может привести к образованию нового изотопа урана, урана-233 , который также может быть восприимчив к делению как быстрыми, так и медленными нейтронами. [59] В дополнение к этой работе Эрик Ридил изучал разделение изотопов с помощью центрифугирования . [37]

Бирмингемский университет [ править ]

Физический корпус Пойнтинга в Бирмингемском университете. Синяя табличка посвящена творчеству Пайерлса и Фриша.

Отделение комитета MAUD в Бирмингеме возглавил Пайерлс. Ему помогали Хауорт, Джонсон и с 28 мая 1941 года Клаус Фукс . [42] Хаворт руководил химиками в изучении свойств гексафторида урана. Одна вещь в его пользу заключалась в том, что у фтора есть только один изотоп, поэтому любая разница в весе между двумя молекулами происходит исключительно из-за разных изотопов урана. [62]

В остальном гексафторид урана был далек от идеала. Он затвердевает при температуре 120 ° F (49 ° C), проявляет коррозию и реагирует со многими веществами, включая воду. Поэтому обращаться с этим было сложно и опасно. Однако поиски, проведенные химиками в Бирмингеме, не обнаружили другого газообразного соединения урана. Линдеманн использовал свое влияние на лорда Мелчетта , директора ICI, чтобы заставить ICI производить гексафторид урана в промышленных масштабах. Завод по производству плавиковой кислоты ICI вышел из строя и требовал капитального ремонта, поэтому цена на килограмм гексафторида урана составила 5000 фунтов стерлингов. Тем не менее, заказ был размещен в декабре 1940 года. ICI также изучала методы производства чистого металлического урана. [62]

Пайерлс и его команда работали над теоретическими проблемами ядерной бомбы. По сути, они отвечали за выяснение технических характеристик бомбы. Вместе с Фуксом Пайерлс также интерпретировал все экспериментальные данные из других лабораторий. Он исследовал различные процессы, с помощью которых они получали изотопы. К концу лета 1940 года Пайерлс предпочел газовую диффузию тепловой диффузии. [63]

Из Соединенных Штатов был получен документ, в котором Джордж Кистяковский утверждал, что ядерное оружие нанесет очень небольшой ущерб, поскольку большая часть энергии будет расходоваться на нагревание окружающего воздуха. Химическое взрывчатое вещество производит очень горячие газы в замкнутом пространстве, но ядерный взрыв этого не сделает. [64] Пайерлс, Фукс, Джеффри Тейлор и Дж. Кинч разработали гидродинамику, чтобы опровергнуть аргумент Кистяковского. [65] В июне 1941 года Тейлор опубликовал доклад «Формирование взрывной волны в результате очень сильного взрыва». [64]

Отчеты [ править ]

Первый проект окончательного отчета комитета MAUD был написан Томсоном в июне 1941 г. и разослан членам комитета 26 июня с указанием, что его обсудит на следующем заседании 2 июля. Значительный объем редактирования был сделан, в основном Чедвиком. На данном этапе он был разделен на два отчета. Первый был на тему «Использование урана для бомбы»; второй - «Использование урана как источника энергии». Они объединили все исследования и эксперименты, выполненные комитетом MAUD. [66] Отчет открывался заявлением, что:

Мы хотели бы подчеркнуть в начале этого отчета, что мы вошли в проект с большим скептицизмом, чем убеждением, хотя мы чувствовали, что это вопрос, который необходимо исследовать. По мере того, как мы продвигались, мы все больше и больше убеждались, что выброс атомной энергии в больших масштабах возможен и что можно выбрать условия, которые сделают ее очень мощным оружием войны. Теперь мы пришли к выводу, что можно будет создать эффективную урановую бомбу, которая, содержащая около 25 фунтов активного материала, будет эквивалентна по разрушительному эффекту 1800 тоннам тротила, а также высвободит большие количества радиоактивных веществ, которые будут сделать места рядом с местом взрыва бомбы опасными для жизни людей на длительный период. [67]

Первый отчет заключил, что бомба была возможна. Он описал его в технических деталях и представил конкретные предложения по его развитию, включая смету расходов. Завод по производству одного килограмма урана-235 в день оценивался в 5 миллионов фунтов стерлингов и потребовал большой квалифицированной рабочей силы, которая также была необходима для других частей военных действий. Он может быть доступен всего через два года. Сумма ущерба, который он нанесет, оценивалась примерно так же, как от взрыва в Галифаксе в 1917 году, который разрушил все в одном месте.1/4-мильный (0,40 км) радиус. [66] В отчете предупреждалось, что Германия проявила интерес к тяжелой воде, и хотя это не считалось полезным для бомбы, оставалась возможность, что Германия также может работать над бомбой. [68]

Второй отчет был короче. Он рекомендовал Халбану и Коварски переехать в США, где были планы по производству тяжелой воды в больших масштабах. Плутоний может быть более подходящим, чем уран-235, и исследования плутония должны продолжаться в Великобритании. Он пришел к выводу, что контролируемое деление урана можно использовать для выработки тепловой энергии для использования в машинах и получения больших количеств радиоизотопов, которые можно использовать в качестве заменителей радия . Тяжелая вода или, возможно, графит могут служить замедлителем быстрых нейтронов. В заключение, хотя ядерный реактор имел значительные перспективы для будущего использования в мирных целях, комитет посчитал, что его не стоит рассматривать во время нынешней войны. [69]

Результат [ править ]

Соединенное Королевство [ править ]

Основные статьи: Трубные сплавы и британский вклад в Манхэттенский проект

В ответ на доклад комитета MAUD была запущена программа создания ядерного оружия. Для координации усилий было создано новое управление с намеренно вводящим в заблуждение названием Tube Alloys в целях безопасности. Сэр Джон Андерсон , лорд-президент Совета , стал ответственным министром, а Уоллес Акерс из ICI был назначен директором Tube Alloys. [70] Tube Alloys и Манхэттенский проект обменялись информацией, но изначально не объединили свои усилия [71] якобы из-за опасений по поводу безопасности Америки. По иронии судьбы, именно в британский проект уже проникли атомные шпионы Советского Союза. [72]Самым значительным из них в то время был Джон Кэрнкросс , член пресловутой Кембриджской пятерки , который работал личным секретарем лорда Хэнки , министра без портфеля в военном кабинете . Кэрнкросс предоставил НКВД информацию от комитета MAUD. [73]

У Соединенного Королевства не было рабочей силы или ресурсов Соединенных Штатов, и, несмотря на свое раннее и многообещающее начало, Tube Alloys отставала от своего американского коллеги и уступала ему в размерах. [74] Британцы рассматривали возможность создания атомной бомбы без помощи Америки, но проект потребовал бы подавляющего приоритета, прогнозируемая стоимость была ошеломляющей, срыв других проектов военного времени был неизбежен, и вряд ли он был готов вовремя, чтобы повлиять на результат. о войне в Европе . [75]

На конференции в Квебеке в августе 1943 года Черчилль и Рузвельт подписали Квебекское соглашение , которое объединило два национальных проекта. [76] В соответствии с Квебекским соглашением был учрежден Комитет по объединенной политике и Объединенный фонд развития для координации их усилий. [77] Соглашение о Гайд-парке от 19 сентября 1944 года продлило как коммерческое, так и военное сотрудничество на послевоенный период. [78]

Британская миссия во главе с Акерсом оказала помощь в разработке технологии газовой диффузии в лабораториях SAM в Нью-Йорке. [79] Другой, возглавляемый Олифантом, помогал в процессе электромагнитного разделения в Радиационной лаборатории Беркли . [80] Кокрофт стал директором совместной британо-канадской Монреальской лаборатории . [81] Британскую миссию в Лос-Аламосскую лабораторию возглавил Чедвик, а затем и Пайерлс, в которую входили несколько самых выдающихся ученых Великобритании. [82] [83] В качестве генерального главы британской миссии Чедвик наладил тесное и успешное партнерство.[84] и обеспечили полное и искреннее участие британцев. [85]

Соединенные Штаты [ править ]

Основная статья: Исполнительный комитет S-1

В ответ на письмо Эйнштейна-Сциларда 1939 года президент Франклин Д. Рузвельт в октябре 1939 года создал Консультативный комитет по урану под председательством Лаймана Бриггса . Исследования были сосредоточены на медленном делении для производства энергии, но с растущим интересом к разделению изотопов. В июне 1941 года Рузвельт создал Управление научных исследований и разработок (OSRD) во главе с Ванневаром Бушем , лично ответственным перед президентом. [86] Урановый комитет стал урановой секцией OSRD, которая вскоре была переименована в секцию S-1 по соображениям безопасности. [87] [88]

Буш нанял Артура Комптона , лауреата Нобелевской премии, и Национальную академию наук . Его отчет был выпущен 17 мая 1941 года. В нем говорилось о более сильных усилиях, но не рассматривались детали конструкции или изготовления бомбы. [89] Информация из комитета MAUD поступила от британских ученых, путешествующих в Соединенные Штаты, в частности от миссии Тизарда , и от американских наблюдателей на заседаниях комитета MAUD в апреле и июле 1941 года. [90] Кокрофт, который был частью миссии Тизард. , сообщил, что американский проект отстал от британского и продвигается не так быстро. [91]

Великобритания находилась в состоянии войны и чувствовала необходимость атомной бомбы, но США еще не были в состоянии войны. Именно Олифант подтолкнул американскую программу к действию. Он прилетел в Соединенные Штаты в конце августа 1941 года, якобы для того, чтобы обсудить радиолокационную программу, а на самом деле выяснить, почему Соединенные Штаты игнорируют выводы комитета MAUD. [92] Олифант сообщил: «Протоколы и отчеты были отправлены Лайману Бриггсу, который был директором Комитета по урану, и мы были озадачены тем, что практически не получили комментариев. Я позвонил Бриггсу в Вашингтон, только чтобы узнать, что это Невнятный и невпечатляющий человек положил отчеты в свой сейф и не показал их членам своей комиссии. Я был поражен и огорчен ». [93]

Олифант встретился с представителями Секции S-1. Сэмюэл К. Эллисон стал новым членом комитета, физиком-экспериментатором и протеже Комптона в Чикагском университете . Олифант «пришел на встречу», - вспоминает Эллисон, - и недвусмысленно сказал «бомба». Он сказал нам, что мы должны сосредоточить все усилия на бомбе, и сказал, что мы не имеем права работать с электростанциями или чем-то еще, кроме бомбы. По его словам, бомба будет стоить 25 миллионов долларов, а у Британии нет ни денег, ни людских ресурсов, поэтому решать нам ». [94]

Затем Олифант посетил своего друга Эрнеста Лоуренса , американского лауреата Нобелевской премии, чтобы объяснить срочность. Лоуренс связался с Комптоном и Джеймсом Б. Конантом , которые получили копию окончательного отчета MAUD от Томсона 3 октября 1941 года. Гарольд Юри , также лауреат Нобелевской премии, и Джордж Б. Пеграм были отправлены в Великобританию для получения дополнительной информации. [95] В январе 1942 года OSRD было уполномочено участвовать в крупных инженерных проектах в дополнение к исследованиям. [96] Без помощи комитета MAUD Манхэттенский проект начался бы на несколько месяцев позже. Вместо этого они смогли начать думать о том, как создать бомбу, а не о том, возможно ли это. [97]Гоуинг отметил, что «события, которые изменяют временную шкалу всего на несколько месяцев, тем не менее, могут изменить историю». [98] 16 июля 1945 года в рамках Манхэттенского проекта была взорвана первая атомная бомба в ядерном испытании Тринити . [99]

Советский Союз [ править ]

Основная статья: Советский проект атомной бомбы

Советский Союз получил подробную информацию о британских исследованиях от своих атомных шпионов Фукса, Энгельберта Брода и Кэрнкросса. Лаврентий Берия , глава НКВД, дал доклад Генерального секретаря Коммунистической партии Советского Союза , Иосиф Сталин , в марте 1942 года , которая включала доклады MAUD и другие британские документы , принятые Кэрнкросс. [100] В 1943 году НКВД получил копию заключительного отчета комитета МАУД. Это привело к тому, что Сталин отдал приказ о начале советской программы, но с очень ограниченными ресурсами. В том же году Игорь Курчатов был назначен директором зарождающейся программы. [101]29 августа 1949 года Советский Союз испытал атомную бомбу. [102]

Заметки [ править ]

  1. ^ Кларк 1961 , стр. 9.
  2. ^ Чедвик, Джеймс (1932). «Возможное существование нейтрона» (PDF) . Природа . 129 (3252): 312. Bibcode : 1932Natur.129Q.312C . DOI : 10.1038 / 129312a0 . S2CID  4076465 .
  3. ^ Gowing 1964 , стр. 17-18.
  4. ^ Кокрофт, JD ; Уолтон, ETS (1 июня 1932 г.). «Эксперименты с высокоскоростными положительными ионами. (I) Дальнейшее развитие метода получения высокоскоростных положительных ионов» . Труды Лондонского королевского общества A: математические, физические и инженерные науки . 136 (830): 619–630. Bibcode : 1932RSPSA.136..619C . DOI : 10.1098 / rspa.1932.0107 . ISSN 1364-5021 . 
  5. ^ Кокрофт, JD ; Уолтон, ETS (1 июля 1932 г.). "Эксперименты с высокоскоростными положительными ионами. (II) Распад элементов высокоскоростными протонами" . Труды Лондонского королевского общества A: математические, физические и инженерные науки . 137 (831): 229–242. Bibcode : 1932RSPSA.137..229C . DOI : 10.1098 / rspa.1932.0133 . ISSN 1364-5021 . 
  6. ^ Кларк 1961 , стр. 5.
  7. ^ Кларк 1961 , стр. 11.
  8. Перейти ↑ Bernstein 2011 , p. 240.
  9. Перейти ↑ Frisch 1979 , pp. 113–117.
  10. ^ Бор, Нильс ; Уиллер, Джон А. (сентябрь 1939 г.). «Механизм ядерного деления» . Физический обзор . Американское физическое общество. 56 (5): 426–450. Полномочный код : 1939PhRv ... 56..426B . DOI : 10.1103 / PhysRev.56.426 .
  11. ^ Bphr, M .; Кальчар, Н. (1937). «О трансмутации атомных ядер при ударе материальных частиц. I. Общие теоретические замечания» (PDF) . Mathematisk-fysiske Meddelelser . XIV (10): 1–40. ISSN 0023-3323 . Проверено 24 мая 2020 .  
  12. ^ Уилер, Джон А. (1 ноября 1967). «Открытие деления - механизм деления». Физика сегодня . 20 (11): 49–52. Bibcode : 1967PhT .... 20k..43F . DOI : 10.1063 / 1.3034021 .
  13. ^ Gowing 1964 , с. 389.
  14. ↑ Clark, 1961 , стр. 18–21.
  15. ^ фон Халбан, Х .; Жолио, Ф .; Коварски, Л. (22 апреля 1939 г.). «Число нейтронов, выделяющихся при делении ядер урана». Природа . 143 (3625): 680. Bibcode : 1939Natur.143..680V . DOI : 10.1038 / 143680a0 . S2CID 4089039 . 
  16. ↑ Кларк, 1961 , стр. 25–29.
  17. ^ Farmelo 2013 , стр. 15-24.
  18. ^ Farmelo 2013 , стр. 123-125.
  19. ^ a b Гоуинг 1964 , стр. 34–36.
  20. ^ Gowing 1964 , стр. 37-39.
  21. Перейти ↑ Szasz 1992 , pp. 3–5.
  22. ^ Кларк 1961 , стр. 42.
  23. ↑ Кларк, 1961 , стр. 42–43.
  24. Перейти ↑ Frisch 1979 , pp. 122–125.
  25. Перейти ↑ Frisch 1979 , pp. 125–126.
  26. Перейти ↑ Peierls 1985 , pp. 154–155.
  27. ^ Gowing 1964 , с. 41.
  28. Перейти ↑ Szasz 1992 , p. 4.
  29. ^ Gowing 1964 , стр. 43-44.
  30. ^ Laucht 2012 , стр. 41.
  31. ^ Кларк 1961 , стр. 65.
  32. ^ a b c Гоуинг 1964 , стр. 45.
  33. ↑ Кларк, 1961 , стр. 74–76.
  34. ^ a b Кларк 1961 , стр. 76–77.
  35. ^ Gowing 1964 , с. 46.
  36. ^ Gowing 1964 , с. 47.
  37. ^ a b c d e f Гоуинг 1964 , стр. 48.
  38. ^ a b Laucht 2012 , стр. 42.
  39. ^ Gowing 1964 , стр. 52-53.
  40. ^ Gowing 1964 , стр. 53-54.
  41. ^ Gowing 1964 , с. 54.
  42. ^ a b c d Гоуинг 1964 , стр. 53.
  43. Перейти ↑ Smyth 1945 , pp. 161–162.
  44. ^ Gowing 1964 , с. 57.
  45. ^ a b c Гоуинг 1964 , стр. 60–61.
  46. Перейти ↑ Bernstein 2011 , p. 443.
  47. ^ Гольдштейн, Лос-Анджелес; Рогозинский, А .; Вален, Р. Дж. (9 июля 1939 г.). «Рассеяние на ядрах урана быстрых нейтронов и возможное испускание нейтронов в результате деления». Природа . 144 (3639): 201–202. Bibcode : 1939Natur.144..201G . DOI : 10.1038 / 144201a0 . ISSN 0028-0836 . S2CID 4014074 .  
  48. ^ Hewlett & Anderson 1962 , стр. 22.
  49. ^ a b Гоуинг 1964 , стр. 67–68.
  50. ^ Gowing 1964 , стр. 401-402.
  51. ^ Gowing 1964 , стр. 46-47.
  52. ^ Laucht 2012 , стр. 45.
  53. ^ Джонс 1985 , стр. 152.
  54. ↑ Кларк, 1961 , стр. 90–91.
  55. ^ Gowing 1964 , с. 59.
  56. ^ Мартин, Рой. «Миссия Саффолк Голдинг, значительная услуга» (PDF) . Проверено 30 декабря 2016 .
  57. ↑ Clark, 1961 , стр. 95–103.
  58. ^ Gowing 1964 , стр. 50-52.
  59. ^ a b Гоуинг 1964 , стр. 59–60.
  60. ^ Макмиллан, Эдвин ; Абельсон, Филипп (1940). «Радиоактивный элемент 93». Физический обзор . 57 (12): 1185–1186. Полномочный код : 1940PhRv ... 57.1185M . DOI : 10.1103 / PhysRev.57.1185.2 .
  61. ^ Gowing 1964 , с. 60.
  62. ^ a b Гоуинг 1964 , стр. 62–63.
  63. ^ Laucht 2012 , стр. 44.
  64. ^ a b Кларк 1961 , стр. 92–93.
  65. Перейти ↑ Peierls 1985 , pp. 176–177.
  66. ^ a b Гоуинг 1964 , стр. 77.
  67. ^ Gowing 1964 , с. 394.
  68. ^ Gowing 1964 , с. 395.
  69. ^ Gowing 1964 , стр. 79-80.
  70. ^ Gowing 1964 , стр. 108-111.
  71. Перейти ↑ Bernstein 1976 , pp. 206–207.
  72. Перейти ↑ Paul 2000 , p. 26.
  73. Перейти ↑ Rhodes 1995 , pp. 52–53.
  74. Перейти ↑ Bernstein 1976 , pp. 206–208.
  75. ^ Gowing 1964 , стр. 162-165.
  76. ^ Hewlett & Anderson 1962 , стр. 277.
  77. ↑ Hewlett & Anderson 1962 , стр. 285–286.
  78. ^ Gowing 1964 , стр. 340-342.
  79. ^ Gowing 1964 , стр. 250-256.
  80. ^ Gowing 1964 , стр. 226-227, 256-258.
  81. ^ Jones 1985 , стр. 246-247.
  82. ^ Сас 1992 , стр. 148-151.
  83. ^ Gowing 1964 , стр. 260-268.
  84. ^ Gowing 1964 , стр. 236-239.
  85. ^ Gowing 1964 , с. 242.
  86. ^ Shrader 2006 , стр. 14.
  87. ^ Hewlett & Anderson 1962 , стр. 41.
  88. ^ Gowing 1964 , стр. 121-122.
  89. ↑ Hewlett & Anderson 1962 , стр. 29, 37–38.
  90. ↑ Hewlett & Anderson 1962 , стр. 40–43.
  91. ^ Gowing 1964 , стр. 65-66.
  92. ↑ Hewlett & Anderson 1962 , стр. 43–44.
  93. ↑ Олифант, Марк (декабрь 1982 г.). «Начало: Чедвик и нейтрон» . Бюллетень ученых-атомщиков . 38 (10): 14–18. Bibcode : 1982BuAtS..38j..14O . DOI : 10.1080 / 00963402.1982.11455816 . ISSN 0096-3402 . Проверено 3 мая 2012 года . 
  94. Перейти ↑ Rhodes 1986 , p. 373.
  95. ↑ Hewlett & Anderson 1962 , стр. 29, 43–44.
  96. ↑ Hewlett & Anderson 1962 , стр. 45–49.
  97. ^ Gowing 1964 , стр. 77-80.
  98. ^ Gowing 1964 , с. 85.
  99. ^ Rhodes 1986 , стр. 671-676.
  100. Перейти ↑ Gordin 2009 , pp. 111–115.
  101. Перейти ↑ Gannon 2001 , p. 224.
  102. ^ «Разведка США и обнаружение первого советского ядерного испытания, сентябрь 1949 года» . Архив национальной безопасности . Проверено 18 апреля 2017 года .

Ссылки [ править ]

  • Бернштейн, Бартон Дж. (Июнь 1976 г.). «Непростой союз: Рузвельт, Черчилль и атомная бомба, 1940–1945». Ежеквартальный вестерн . Университет Юты. 29 (2): 202–230. DOI : 10.2307 / 448105 . JSTOR  448105 .
  • Бернштейн, Джереми (1 мая 2011 г.). «Меморандум, изменивший мир». Американский журнал физики . 79 (5): 441–446. Bibcode : 2011AmJPh..79..440B . DOI : 10.1119 / 1.3533426 . ISSN  0002-9505 .
  • Кларк, Рональд В. (1961). Рождение бомбы: участие Великобритании в оружии, которое изменило мир . Лондон: Дом Феникса. OCLC  824335 .
  • Фармело, Грэм (2013). Бомба Черчилля: как Соединенные Штаты обогнали Великобританию в первой гонке ядерных вооружений . Нью-Йорк: Основные книги. ISBN 978-0-465-02195-6.
  • Фриш, Отто Роберт (1979). То немногое, что я помню . Кембридж: Издательство Кембриджского университета. ISBN 9780521280105. OCLC  911308407 .
  • Гэннон, Джеймс (2001). Кража секретов, ложь: как шпионы и взломщики кодов помогли сформировать двадцатый век . Вашингтон, округ Колумбия: Брассис. ISBN 9781574883671. OCLC  231880330 .
  • Гордин, Майкл Д. (2009). Красное облако на рассвете: Трумэн, Сталин и конец атомной монополии . Нью-Йорк: Фаррар, Штраус и Жиру. ISBN 978-0-374-25682-1. OCLC  300718864 .
  • Гоуинг, Маргарет (1964). Великобритания и атомная энергия 1939–1945 . Лондон: Макмиллан. OCLC  3195209 .
  • Хьюлетт, Ричард Г .; Андерсон, Оскар Э. (1962). Новый мир, 1939–1946 (PDF) . Университетский парк: Издательство Государственного университета Пенсильвании. ISBN 0-520-07186-7. OCLC  637004643 . Проверено 26 марта 2013 года .
  • Джонс, Винсент (1985). Манхэттен: Армия и атомная бомба (PDF) . Вашингтон, округ Колумбия: Центр военной истории армии США. OCLC  10913875 . Проверено 25 августа 2013 года .
  • Лаухт, Кристоф (2012). Элементарные немцы: Клаус Фукс, Рудольф Пайерлс и создание британской ядерной культуры 1939–59 . Бейзингстоук: Пэлгрейв Макмиллан. ISBN 978-1-137-02833-4.
  • Пол, Септимус Х. (2000). Ядерные соперники: англо-американские атомные отношения, 1941–1952 гг . Колумбус, Огайо: Издательство государственного университета Огайо. ISBN 978-0-8142-0852-6. OCLC  43615254 .
  • Пайерлс, Рудольф (1985). Проходные птицы: Воспоминания физика . Принстон, Нью-Джерси: Издательство Принстонского университета. ISBN 0-691-08390-8. OCLC  925040112 .
  • Родс, Ричард (1986). Создание атомной бомбы . Нью-Йорк: Саймон и Шустер. ISBN 0-671-65719-4.
  • Родс, Ричард (1995). Темное Солнце: Создание водородной бомбы . Нью-Йорк: Саймон и Шустер. ISBN 0-684-80400-X. OCLC  32509950 .
  • Шрейдер, Чарльз Р. (2006). История исследования операций в армии Соединенных Штатов, Том I: 1942–62 . Вашингтон, округ Колумбия: Армия США. ISBN 978-0-16-072961-4. OCLC  73821793 .
  • Смит, Генри ДеВольф (1945). Атомная энергия для военных целей: Официальный отчет о разработке атомной бомбы под эгидой правительства США, 1940–1945 гг . Принстон, Нью-Джерси: Издательство Принстонского университета. OCLC  770285 .
  • Сас, Ференц Мортон (1992). Британские ученые и Манхэттенский проект: годы Лос-Аламоса . Нью-Йорк: Издательство Св. Мартина. ISBN 978-0-312-06167-8. OCLC  23901666 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Отчет MAUD