Комитет MAUD был британской научной рабочей группой, сформированной во время Второй мировой войны . Он был создан для проведения исследований, необходимых для определения возможности создания атомной бомбы . Название MAUD произошло от странной строки в телеграмме датского физика Нильса Бора, в которой упоминалась его экономка Мод Рэй.
Комитет MAUD был основан в ответ на меморандум Фриша–Пайерлса , написанный в марте 1940 года Рудольфом Пайерлсом и Отто Фришем , двумя физиками, бежавшими из нацистской Германии и работавшими в Бирмингемском университете под руководством Марка Олифанта . В меморандуме утверждалось, что небольшая сфера из чистого урана-235 может иметь взрывную силу тысяч тонн тротила .
Председателем комитета MAUD был Джордж Томсон . Исследования были разделены между четырьмя различными университетами: университетом Бирмингема , университетом Ливерпуля , университетом Кембриджа и университетом Оксфорда , каждый из которых имел отдельного директора программы. Были рассмотрены различные способы обогащения урана , а также проектирование ядерного реактора , свойства урана-235, использование тогдашнего гипотетического элемента плутония и теоретические аспекты проектирования ядерного оружия.
После пятнадцати месяцев работы исследование завершилось двумя отчетами: «Использование урана для бомбы» и «Использование урана в качестве источника энергии», известными под общим названием Отчет MAUD. В отчете обсуждалась осуществимость и необходимость атомной бомбы для военных нужд. В ответ британцы создали проект ядерного оружия под кодовым названием Tube Alloys . Отчет MAUD был предоставлен Соединенным Штатам, где он подстегнул американские усилия, которые в конечном итоге стали Манхэттенским проектом . Отчет также был раскрыт Советскому Союзу его атомными шпионами и помог начать советский проект атомной бомбы .
Нейтрон был открыт Джеймсом Чедвиком в Кавендишской лаборатории Кембриджского университета в феврале 1932 года. [1] [2] Два месяца спустя его коллеги из Кавендиша Джон Кокрофт и Эрнест Уолтон расщепили атомы лития ускоренными протонами . [3] [4] [5] В декабре 1938 года Отто Ган и Фриц Штрассман в лаборатории Гана в Берлин-Далеме бомбардировали уран медленными нейтронами, [6] и обнаружили, что был получен барий . [7] Ган написал своей коллеге Лизе Мейтнер , которая вместе со своим племянником Отто Фришем доказала , что ядро урана было расщеплено. Они опубликовали свое открытие в журнале Nature в 1939 году. [8] Это явление было новым типом ядерного распада и было более мощным, чем любое из виденных ранее. Фриш и Мейтнер подсчитали, что энергия, выделяемая при каждом распаде, составляла приблизительно 200 мегаэлектронвольт [МэВ] (32 пДж). По аналогии с делением биологических клеток они назвали этот процесс « делением ». [9]
Нильс Бор и Джон А. Уилер применили модель жидкой капли, разработанную Бором и Фрицем Калькаром, для объяснения механизма ядерного деления. [10] [11] У Бора было озарение, что деление при низких энергиях происходит главным образом из-за изотопа урана-235 , в то время как при высоких энергиях оно происходит в основном из-за более распространенного изотопа урана-238 . [12] Первый составляет всего 0,7% природного урана, в то время как второй составляет 99,3%. [13] Фредерик Жолио-Кюри и его парижские коллеги Ганс фон Хальбан и Лев Коварски подняли вопрос о возможности ядерной цепной реакции в статье, опубликованной в журнале Nature в апреле 1939 года. [14] [15] Многим ученым было очевидно, что, по крайней мере теоретически, можно создать чрезвычайно мощное взрывчатое вещество, хотя большинство по-прежнему считало атомную бомбу невозможной. [16] Этот термин уже был знаком британской публике по произведениям Герберта Уэллса , в его романе 1913 года «Освобожденный мир» . [17]
В Великобритании ряд ученых рассматривали вопрос о том, практична ли атомная бомба. В Ливерпульском университете Чедвик и польский ученый-беженец Джозеф Ротблат занялись этой проблемой, но их расчеты оказались неубедительными. [18] В Кембридже лауреаты Нобелевской премии по физике Джордж Пейджет Томсон и Уильям Лоуренс Брэгг хотели, чтобы правительство предприняло срочные меры по приобретению урановой руды . Основным источником этого было Бельгийское Конго , и они беспокоились, что она может попасть в руки немцев. Не зная, как это сделать, они поговорили с сэром Уильямом Спенсом , магистром колледжа Корпус-Кристи в Кембридже . В апреле 1939 года он обратился к сэру Кеннету Пикторну , местному члену парламента , который донес их опасения до секретаря Комитета по имперской обороне , генерал-майора Гастингса Исмея . Исмей, в свою очередь, попросил сэра Генри Тизарда высказать свое мнение. Как и многие ученые, Тизард скептически относился к вероятности создания атомной бомбы, оценивая шансы на успех как 100 000 к 1. [19]
Даже при таких неблагоприятных обстоятельствах опасность была достаточно велика, чтобы воспринимать ее всерьез. Лорд Чартфилд , министр по координации обороны , проверил казначейство и министерство иностранных дел и обнаружил, что бельгийский конголезский уран принадлежал компании Union Minière du Haut Katanga . Ее британский вице-президент лорд Стоунхейвен организовал встречу с бельгийским президентом компании Эдгаром Сенжье . Поскольку руководство Union Minière было дружелюбно по отношению к Великобритании, не было сочтено необходимым немедленно приобретать уран, но Комитету Тизарда по научному исследованию воздушной войны (CSSAW) было поручено продолжить исследования осуществимости атомных бомб. [19] Томсону из Имперского колледжа Лондона и Марку Олифанту , австралийскому физику из Бирмингемского университета , было поручено провести серию экспериментов с ураном. К февралю 1940 года группе Томсона не удалось создать цепную реакцию в природном уране, и он решил, что это не стоит того. [20]
В Бирмингеме команда Олифанта пришла к другому выводу. Олифант делегировал задачу Фришу и Рудольфу Пайерлсу , двум немецким ученым-беженцам, которые не могли работать над проектом радара Олифанта, поскольку были вражескими пришельцами и, следовательно, не имели необходимого допуска к секретной информации. [21] Фрэнсис Перрен определил критическую массу урана как наименьшее количество, способное поддерживать цепную реакцию, [22] и рассчитал, что она составляет около 40 тонн (39 длинных тонн; 44 коротких тонны). Он подсчитал, что если вокруг него разместить отражатель нейтронов , то это количество можно будет уменьшить до 12 тонн (12 длинных тонн; 13 коротких тонн). В теоретической статье, написанной в 1939 году, Пайерлс попытался упростить задачу, используя быстрые нейтроны, получаемые при делении, таким образом, опустив рассмотрение замедлителя нейтронов . Он также считал, что критическая масса сферы урана составляет «порядка тонн». [23]
Однако Бор утверждал, что изотоп урана-235 с гораздо большей вероятностью будет захватывать нейтроны и делиться даже из нейтронов с низкими энергиями, производимыми делением. Фриш начал экспериментировать с обогащением урана посредством термодиффузии . Прогресс был медленным; необходимое оборудование отсутствовало, и проект радара в первую очередь требовал имеющихся ресурсов. [24] Он задавался вопросом, что произойдет, если он сможет произвести сферу из чистого урана-235. Когда он использовал формулу Пайерлса для расчета ее критической массы, он получил поразительный ответ: потребуется менее 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 однокилограммовая бомба будет впечатляющей. [27] Из-за возможных радиоактивных осадков они считали, что британцы могут счесть это морально неприемлемым. [28]
Олифант отвез меморандум Фриша-Пайерлса Тизарду в марте 1940 года. Тот передал его Томсону, который обсудил его с Кокрофтом и Олифантом. Они также услышали от Жака Алье из французского Deuxième Bureau , который участвовал в вывозе всего запаса тяжелой воды из Норвегии. Он рассказал им об интересе, проявленном немцами к тяжелой воде, и о деятельности французских исследователей в Париже. Были предприняты немедленные действия: Министерству экономической войны было поручено обеспечить безопасность запасов оксида урана , которые могли быть захвачены немцами; британским разведывательным агентствам было поручено расследовать деятельность немецких ученых-атомщиков; а А. В. Хиллу , британскому научному атташе в Вашингтоне, было поручено выяснить, чем занимаются американцы. Хилл сообщил, что у американцев есть ученые, расследующие этот вопрос, но они не думают, что будут найдены какие-либо военные применения. [29]
Комитет был создан в ответ на меморандум Фриша-Пайерлса. [30] Он провел свое первое заседание 10 апреля 1940 года в главном зале комитета на первом этаже Королевского общества в Берлингтон-хаусе в Лондоне. [31] Его заседания неизменно проводились там. Первоначальными членами были Томсон, Чедвик, Кокрофт, Олифант и Филипп Мун ; впоследствии были добавлены Патрик Блэкетт , Чарльз Эллис и Норман Хоуорт , а также представитель директора научных исследований Министерства авиационной промышленности (MAP). Комитет MAUD провел свои первые два заседания в апреле 1940 года, прежде чем он был официально сформирован CSSAW. CSSAW был упразднен в июне 1940 года, и затем комитет MAUD перешел непосредственно в подчинение MAP. Томсон возглавлял комитет и первоначально также исполнял обязанности его секретаря, записывая протоколы от руки на листе бумаги, пока MAP не предоставил секретаря. [32]
.jpg/1280px-Burlington_House_(5125727595).jpg)
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, однако это не так. Название MAUD появилось необычным образом. 9 апреля 1940 года, в день вторжения Германии в Данию , Нильс Бор отправил телеграмму Фришу. Телеграмма заканчивалась странной строкой «Скажите Кокрофту и Мод Рэй Кент». [32] [34] Сначала считалось, что это код, касающийся радия или другой важной информации, связанной с атомным оружием, скрытый в анаграмме . Одним из предложений было заменить «y» на «i», получив «радий взят». 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 MAUD. Хотя аббревиатура ничего не означала, официально это был Комитет MAUD, а не Комитет Мод. [32] [34]
Из-за совершенно секретного аспекта проекта рассматривались только ученые, родившиеся в Британии. Даже несмотря на их ранние вклады, Пайерлсу и Фришу не разрешили участвовать в Комитете MAUD, поскольку во время войны считалось угрозой безопасности иметь вражеских инопланетян во главе чувствительного проекта. [35] В сентябре 1940 года был сформирован Технический подкомитет, членами которого стали Пайерлс и Фриш. Однако Халбан не воспринял свое исключение из Комитета MAUD так же благосклонно, как Фриш и Пайерлс. [36] В ответ на это в марте 1941 года были созданы два новых комитета, чтобы заменить Комитет MAUD и Технический подкомитет, названные Политический комитет MAUD и Технический комитет MAUD. В отличие от первоначальных двух комитетов, у них были письменные полномочия. [37] Полномочия Политического комитета MAUD были следующими:
В состав Технического комитета MAUD входили:
Политический комитет MAUD был небольшим и включал только одного представителя от каждой университетской лаборатории. Его членами были: Блэкетт, Чедвик, Кокрофт, Эллис, Хаворт, Франц Саймон , Томсон и директор по научным исследованиям в MAP. Членами технического комитета MAUD были: Мозес Блэкман , Эгон Бретшер , Норман Фезер , Фриш, Халбан, CH Джонсон , Коварски, Уилфрид Манн , Мун, Невилл Мотт , Олифант, Пайерлс и Томсон. На его заседаниях обычно присутствовали научный консультант Уинстона Черчилля Фредерик Линдеманн или его представитель, а также представитель Imperial Chemical Industries (ICI). Бэзил Дикинс из MAP выступал в качестве секретаря Технического комитета. Томсон возглавлял оба комитета. [37]
Исследования комитета MAUD были разделены между четырьмя различными английскими университетами: Бирмингемским университетом , Ливерпульским университетом , Кембриджским университетом и Оксфордским университетом . Сначала исследования оплачивались из фондов университетов. Только в сентябре 1940 года стало доступно государственное финансирование. [38] MAP подписал контракты, по которым 3000 фунтов стерлингов были выделены Кавендишской лаборатории в Кембридже (позже эта сумма была увеличена до 6500 фунтов стерлингов), 1000 фунтов стерлингов (позже эта сумма была увеличена до 2000 фунтов стерлингов) Кларендонской лаборатории в Оксфорде, 1500 фунтов стерлингов Бирмингему и 2000 фунтов стерлингов Ливерпулю. Университетам были возмещены расходы MAP, который также начал выплачивать часть зарплаты сотрудникам университетов. Однако Чедвик, Пайерлс, Саймон и другие профессора, а также некоторые научные сотрудники по-прежнему получали зарплату из университетских фондов. Правительство также разместило заказ на 5000 фунтов стерлингов на 5 килограммов (11 фунтов) гексафторида урана в ICI. Оксид урана был куплен у компании Brandhurt Company, которая получила его из Америки. Дефицит военного времени повлиял на многие области исследований, заставив MAP писать фирмам с просьбой о приоритете для предметов, необходимых ученым. [39]
Также ощущалась нехватка рабочей силы, поскольку химики и физики были перенаправлены на военные работы. По необходимости университеты нанимали много иностранцев или бывших иностранцев. MAP изначально выступал против их найма по соображениям безопасности, особенно потому, что большинство из них были из вражеских или оккупированных стран. Их найм стал возможным только потому, что они были наняты университетами, а не MAP, которому не разрешалось нанимать вражеских иностранцев. MAP постепенно смирился с тем, чтобы принять их на работу в проекте. Он защитил некоторых от интернирования и предоставил допуски к секретной информации. Существовали ограничения на то, где могли работать и жить вражеские иностранцы, и им не разрешалось владеть автомобилями, поэтому требовались разрешения на посещение других университетов. [40] «И поэтому», писала историк Маргарет Гоуинг , «величайший из всех военных секретов был доверен ученым, исключенным по соображениям безопасности из других военных работ». [41]
Подразделение Комитета MAUD в Ливерпуле возглавлял Чедвик, которому помогали Фриш, Ротблат, Джерри Пикаванс , Морис Прайс и Джон Райли Холт . Подразделение в Ливерпуле также контролировало небольшую группу в Университете Бристоля , в которую входили Алан Нанн Мэй и Сесил Фрэнк Пауэлл . [42] В Ливерпуле они сосредоточились на разделении изотопов посредством термодиффузии, как 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 конце. То, что это может быть использовано в качестве средства разделения изотопов, было впервые продемонстрировано Клаусом Клузиусом и Герхардом Диккелем в Германии в 1938 году, которые использовали его для разделения изотопов неона . Они использовали аппарат, называемый «колонна», состоящий из вертикальной трубки с горячей проволокой по центру. [43] Преимущество этой техники заключалось в том, что она была проста по конструкции и не имела движущихся частей. Но для достижения равновесия могли потребоваться месяцы, требовалось много энергии и требовались высокие температуры, которые могли вызвать проблемы с гексафторидом урана. [44]
Другим направлением исследований в Ливерпуле было измерение сечения деления урана-235, на котором 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 опубликовано французскими исследователями в 1939 году, [46] [47] но данные, опубликованные американцами в выпусках американского журнала Physical Review от 15 марта и 15 апреля 1940 года, показали, что оно было намного меньше. [45] [48]
Чистого урана-235 не было, поэтому эксперименты в Ливерпуле проводились с природным ураном. Результаты были неубедительными, но, как правило, подтверждали Фриша и Пайерлса. [45] К марту 1941 года Альфреду Ниру удалось получить микроскопическое количество чистого урана-235 в Соединенных Штатах, и группа под руководством Мерла Туве в Институте Карнеги в Вашингтоне измеряла поперечное сечение. Уран-235 был слишком ценным, чтобы отправлять 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 ядерная цепная реакция в атомной бомбе, прежде чем она взорвется. [49] Он подсчитал, что поскольку нейтроны, образующиеся при делении, имеют энергию около 1 МэВ (0,16 пДж), это соответствует скорости1,4 × 10 9 см/с . Основная часть цепной реакции будет завершена в порядке10 × 10−8 с (десять « встрясок »). За это время расщепится от 1 до 10 процентов делящегося материала; но даже атомная бомба с эффективностью в 1 процент выделит столько энергии, сколько в 180 000 раз больше ее веса в тротиловом эквиваленте. [ 50]
Подразделение Комитета MAUD в Оксфорде возглавлял Саймон. Будучи немецким эмигрантом, 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, включая Николаса Курти , Курта Мендельсона , Генриха Куна , Генри Шулла Армса и Хайнца Лондона . Они сосредоточились на разделении изотопов методом, известным как газовая диффузия . [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, покидающий контейнер, слегка обогащен более легкими молекулами, в то время как остаточный газ слегка обеднен. [53] Команда Саймона провела эксперименты с медной сеткой в качестве барьера. Поскольку гексафторид урана, единственный известный газ, содержащий уран, был редким и сложным в обращении, для его испытания использовалась смесь углекислого газа и водяного пара. [54]
Результатом этой работы стал отчет Саймона «Оценка размера фактического разделительного завода» в декабре 1940 года. Он описал промышленный завод, способный производить килограмм урана, обогащенного до 99 процентов урана-235, в день. Завод будет использовать 70 000 квадратных метров (750 000 квадратных футов) мембранных барьеров в 18 000 разделительных установок на 20 этапах. Завод будет занимать 40 акров (16 га), оборудование будет весить 70 000 длинных тонн (71 000 т) и потреблять 60 000 кВт электроэнергии. Он подсчитал, что на его строительство уйдет от 12 до 18 месяцев, его стоимость составит около 4 миллионов фунтов стерлингов, для работы потребуется 1200 рабочих, а эксплуатационные расходы составят 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, учитывая ее цель, не является чрезмерно затратной по времени, деньгам и усилиям». [55]
Подразделение Комитета MAUD в Кембридже совместно возглавляли Брэгг и Кокрофт. [37] В него входили Бретшер, Фезер, Халбан, Коварски, Герберт Фрейндлих и Николас Кеммер . Поль Дирак помогал в качестве консультанта, хотя формально не входил в состав команды. [42] 19 июня 1940 года, после немецкого вторжения во Францию , Халбан, Коварски и другие французские ученые и их семьи вместе с их драгоценным запасом тяжелой воды были доставлены в Англию графом Саффолком и майором Ардейлом Голдингом на пароходе Broompark . [56] Тяжелая вода, стоимостью 22 000 фунтов стерлингов, первоначально хранилась в тюрьме Ее Величества Вормвуд-Скрабс , но позже тайно хранилась в библиотеке Виндзорского замка . Французские ученые переехали в Кембридж, [57] где провели эксперименты, которые окончательно показали, что ядерная цепная реакция может быть получена 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 Филиппа Абельсона, опубликованном в Physical Review 15 июня 1940 года, говорилось, что он распадается на элемент с атомным номером 93, а затем на элемент с атомным номером 94 и массой 239, который, хотя и остается радиоактивным, довольно долгоживущим. [60] То, что письмо на такую деликатную тему все еще может быть опубликовано, раздражало Чедвика, и он попросил направить американцам официальный протест, что и было сделано. [61]
Бретшер и Фезер утверждали, исходя из теоретических соображений, что этот элемент может быть способен делиться как быстрыми, так и медленными нейтронами, как уран-235. Если это так, то это обещало другой путь к атомной бомбе, поскольку его можно было бы получить из более распространенного урана-238 в ядерном реакторе , а отделение от урана могло бы быть химическим путем, поскольку это был другой элемент, тем самым избегая необходимости разделения изотопов. Кеммер предположил, что, поскольку уран был назван в честь планеты Уран , элемент 93 можно было бы назвать нептунием , а элемент 94 — плутонием в честь следующих двух планет. Позже было обнаружено, что американцы независимо друг от друга приняли те же названия, следуя той же логике. Бретшер и Фезер пошли дальше, предположив, что облучение тория может привести к образованию нового изотопа урана, уран-233 , который также может быть подвержен делению как быстрыми, так и медленными нейтронами. [59] В дополнение к этой работе Эрик Ридеал изучал разделение изотопов посредством центрифугирования . [37]
Отделение Комитета MAUD в Бирмингеме возглавлял Пайерлс. Ему помогали Хаворт, Джонсон и, с 28 мая 1941 года, Клаус Фукс . [42] Хаворт руководил химиками, изучавшими свойства гексафторида урана. Одним из преимуществ фтора было то, что у него есть только один изотоп, поэтому любая разница в весе между двумя молекулами обусловлена исключительно разным изотопом урана. [62]
В противном случае гексафторид урана был далек от идеала. Он затвердевал при 120 °F (49 °C), был едким и реагировал со многими веществами, включая воду. Поэтому с ним было трудно и опасно обращаться. Однако поиск химиков в Бирмингеме не привел к обнаружению другого газообразного соединения урана. Линдеманн использовал свое влияние на лорда Мелчетта , директора ICI, чтобы заставить ICI производить гексафторид урана в промышленных масштабах. Завод ICI по производству плавиковой кислоты был выведен из эксплуатации и требовал масштабного ремонта, поэтому смета на килограмм гексафторида урана составила 5000 фунтов стерлингов. Тем не менее, заказ был размещен в декабре 1940 года. ICI также исследовала методы производства чистого металлического урана. [62]
Пайерлс и его команда работали над теоретическими проблемами ядерной бомбы. По сути, они отвечали за выяснение технических особенностей 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 термической диффузии. [63]
Из Соединенных Штатов была получена статья, в которой Джордж Кистяковски утверждал, что ядерное оружие нанесет очень небольшой ущерб, поскольку большая часть энергии будет потрачена на нагревание окружающего воздуха. Химическое взрывчатое вещество генерирует очень горячие газы в замкнутом пространстве, но ядерный взрыв этого не сделает. [64] Пайерлс, Фукс, Джеффри Тейлор и Дж. Г. Кинч разработали гидродинамику, чтобы опровергнуть аргумент Кистяковски. [65] Тейлор подготовил статью «Формирование взрывной волны очень интенсивным взрывом» в июне 1941 года . [64]
Первый черновик окончательного отчета Комитета MAUD был написан Томсоном в июне 1941 года и распространен среди членов комитета 26 июня с инструкциями, что на следующем заседании 2 июля он будет обсуждаться. Значительное количество редактирования было сделано, в основном Чедвиком. На этом 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, которые завершил Комитет MAUD. [66] Отчет начинался с заявления о том, что:
Мы хотели бы подчеркнуть в начале этого отчета, что мы вошли в проект с большим скептицизмом, чем верой, хотя мы чувствовали, что это вопрос, который необходимо исследовать. По мере того, как мы продвигались, мы все больше и больше убеждались, что высвобождение атомной энергии в больших масштабах возможно и что можно выбрать условия, которые сделают ее очень мощным оружием войны. Теперь мы пришли к выводу, что можно будет сделать эффективную урановую бомбу, которая, содержащую около 25 фунтов активного материала, будет эквивалентна по разрушительному эффекту 1800 тоннам тротила, а также высвободит большое количество радиоактивных веществ, которые сделают места вблизи места взрыва бомбы опасными для жизни людей в течение длительного периода. [67]
В первом отчете сделан вывод о том, что бомба осуществима. Он описывал ее в технических подробностях и давал конкретные предложения по ее разработке, включая сметы расходов. Завод по производству одного килограмма урана-235 в день оценивался в 5 миллионов фунтов стерлингов и требовал большой квалифицированной рабочей силы, которая также была нужна для других частей военных усилий. Он мог быть доступен всего через два года. Объем ущерба, который он мог бы нанести, был оценен как аналогичный взрыву в Галифаксе в 1917 году, который опустошил все в1/4радиус 0,40 км. [66] В докладе предупреждалось, что Германия проявила интерес к тяжелой воде, и хотя она не считалась полезной для создания бомбы, оставалась вероятность, что Германия также могла работать над созданием бомбы. [68]
Второй отчет был короче. В нем рекомендовалось, чтобы Халбан и Коварски переехали в США, где были планы по производству тяжелой воды в больших масштабах. Плутоний может быть более подходящим, чем уран-235, и исследования плутония должны были продолжаться в Великобритании. В нем был сделан вывод, что контролируемое деление урана может быть использовано для получения тепловой энергии для использования в машинах и обеспечения больших количеств радиоизотопов, которые могут быть использованы в качестве заменителей радия . Тяжелая вода или, возможно, графит могли бы служить замедлителем для быстрых нейтронов. В заключение, однако, хотя ядерный реактор имел значительные перспективы для будущего мирного использования, комитет посчитал, что его не стоит рассматривать во время настоящей войны. [69]
В ответ на доклад Комитета MAUD была запущена программа по созданию 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 Эйкерс из ICI был назначен директором Tube Alloys. [70] Tube Alloys и Манхэттенский проект обменивались информацией, но изначально не объединяли свои усилия, [71] якобы из-за опасений по поводу американской безопасности. 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 печально известной Кембриджской пятерки , работавший личным секретарем лорда Хэнки , министра без портфеля в военном кабинете . Кэрнкросс предоставлял НКВД информацию из Комитета MAUD. [73]
У Великобритании не было ни рабочей силы, ни ресурсов Соединенных Штатов, и, несмотря на ранний и многообещающий старт, Tube Alloys отставала от своего американского аналога и была затмеваема им. [74] Британцы рассматривали возможность создания атомной бомбы без американской помощи, но проект требовал бы первоочередного внимания, предполагаемая стоимость была ошеломляющей, срыв других военных проектов был неизбежен, и вряд ли он был готов вовремя, чтобы повлиять на исход войны в Европе . [75]
На Квебекской конференции в августе 1943 года Черчилль и Рузвельт подписали Квебекское соглашение , которое объединило два национальных проекта. [76] Квебекское соглашение учредило Комитет по объединенной политике и Фонд объединенного развития для координации их усилий. [77] Соглашение в Гайд-парке от 19 сентября 1944 года распространило как торговое, так и военное сотрудничество на послевоенный период. [78]
Британская миссия во главе с Эйкерсом помогала в разработке технологии газовой диффузии в лабораториях SAM в Нью-Йорке. [79] Другая, во главе с Олифантом, помогала в разработке процесса электромагнитного разделения в Радиационной лаборатории Беркли . [80] Кокрофт стал директором совместной британо-канадской Монреальской лаборатории . [81] Британскую миссию в Лос-Аламосскую лабораторию возглавлял Чедвик, а позже Пайерлс, в которую вошли несколько самых выдающихся ученых Великобритании. [82] [83] Будучи общим руководителем британской миссии, Чедвик наладил тесное и успешное партнерство, [84] и обеспечил, чтобы британское участие было полным и искренним. [85]
В ответ на письмо Эйнштейна-Сциларда 1939 года президент Франклин Д. Рузвельт создал Консультативный комитет по урану в октябре 1939 года 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), директором которого стал Ванневар Буш , лично ответственный перед президентом. [86] Урановый комитет стал Урановой секцией OSRD, которая вскоре была переименована в Секцию S-1 по соображениям безопасности. [87] [88]
Буш привлек Артура Комптона , лауреата Нобелевской премии, и Национальную академию наук . Его отчет был опубликован 17 мая 1941 года. Он одобрил более активные усилия, но не рассматривал детально проектирование или изготовление бомбы. [89] Информация от Комитета MAUD поступила от британских ученых, путешествовавших 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 Тизарда, сообщил, что американский проект отставал от британского и продвигался не так быстро. [91]
Британия находилась в состоянии войны и считала, что атомная бомба была срочной, но США еще не были в состоянии войны. Именно Олифант подтолкнул американскую программу к действию. Он вылетел в Соединенные Штаты в конце августа 1941 года, якобы для обсуждения программы радара, но на самом деле, чтобы 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, не получив практически никаких комментариев. Я позвонил Бриггсу в Вашингтон, только чтобы узнать, что этот невнятный и невыразительный человек положил отчеты в свой сейф и не показал их членам своего комитета. Я был поражен и расстроен». [93]
Олифант встретился с секцией S-1. Сэмюэл К. Эллисон был 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 над электростанциями или чем-либо, кроме бомбы. Бомба будет стоить 25 миллионов долларов, сказал он, а у Британии нет ни денег, ни рабочей силы, так что все зависит от нас». [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, чтобы получить дополнительную информацию. [95] В январе 1942 года OSRD было уполномочено заниматься крупными инженерными проектами 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 Манхэттенский проект взорвал первую атомную бомбу в ходе ядерного испытания Trinity . [99]
Советский Союз получил подробности британских исследований от своих атомных шпионов Клауса Фукса , Энгельберта Броды и Кэрнкросса. Лаврентий Берия , глава НКВД, в марте 1942 года представил доклад Генеральному секретарю Коммунистической партии Советского Союза Иосифу Сталину , в который вошли отчеты MAUD и другие британские документы, переданные Кэрнкроссом. [100] В 1943 году НКВД получил копию окончательного отчета Комитета MAUD. Это привело к тому, что Сталин отдал приказ о начале советской программы, хотя у нее были очень ограниченные ресурсы. Позже в том же году директором зарождающейся программы был назначен Игорь Курчатов . [101] Шесть лет спустя, 29 августа 1949 года, Советский Союз испытал атомную бомбу. [102]
