Комитет MAUD - MAUD Committee

Первая страница отчета комитета МАУД, март 1941 г.

В Комитет MAUD была британской научной рабочей группой, сформированной во время Вторая мировая война. Он был создан для проведения исследования, необходимого для определения наличия Атомная бомба было возможно. Название MAUD произошло от странной строчки в телеграмме датского физика. Нильс Бор Имеется в виду его домработница Мод Рэй.

Комитет MAUD был основан в ответ на Меморандум Фриша-Пайерлса, который был написан в марте 1940 г. Рудольф Пайерлс и Отто Фриш, два физика, бежавшие из нацистская Германия работая в Бирмингемский университет под руководством Марк Олифант. В меморандуме утверждалось, что небольшая сфера чистого уран-235 мог иметь взрывную силу тысяч тонн TNT.

Председателем комитета МАУД был Джордж Томсон. Исследования были разделены между четырьмя разными университетами: Бирмингемский университет, Ливерпульский университет, Кембриджский университет и Оксфордский университет, у каждого из которых есть отдельный программный директор. Различные средства обогащение урана были исследованы, как и ядерный реактор конструкция, свойства урана-235, использование тогда гипотетического элемента плутоний, и теоретические аспекты проектирования 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 осуществимость 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, официально названный Трубные сплавы. Отчет MAUD был предоставлен Соединенным Штатам, где он стимулировал американские усилия, которые в конечном итоге стали Манхэттенский проект. Отчет передан в Советский союз своим атомные шпионы, и помог начать Советский проект атомной бомбы.

Происхождение

Открытие деления

В нейтрон был обнаружен Джеймс Чедвик на Кавендишская лаборатория на Кембриджский университет в феврале 1932 г.[1][2]Два месяца спустя его коллеги из Кавендиша Джон Кокрофт и Эрнест Уолтон расколоть литий атомы с ускоренными протоны.[3][4][5] В декабре 1938 г. Отто Хан и Фриц Штрассманн в лаборатории Хана в Берлин-Далем засыпанный уран с медленными нейтронами,[6] и обнаружил, что барий был произведен.[7] Хан написал своему коллеге Лиз Мейтнер, которая с племянником Отто Фриш, доказано что уран ядро был разделен. Они опубликовали свое открытие в Природа в 1939 г.[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 примерно 200 мегаэлектронвольт [МэВ] (32 пДж). По аналогии с деление биологических клеток, они назвали процесс "деление ".[9]

Нильс Бор и Джон А. Уиллер применил модель капли жидкости разработан Бором и Фрицем Калькаром для объяснения механизма ядерного деления.[10][11] Бору пришло в голову прозрение, что деление при низких энергиях происходит главным образом из-за уран-235 изотопа, а при высоких энергиях - в основном за счет более обильных уран-238 изотоп.[12] Первый составляет всего 0,7% природного урана, а второй - 99,3%.[13] Фредерик Жолио-Кюри и его парижские коллеги Ганс фон Хальбан и Лью Коварски поднял возможность ядерная цепная реакция в статье, опубликованной в Природа в апреле 1939 г.[14][15] Для многих ученых было очевидно, что, по крайней мере теоретически, можно создать чрезвычайно мощное взрывчатое вещество, хотя большинство из них все еще считалось Атомная бомба невозможность.[16] Этот термин был уже знаком британской публике по трудам Х. Г. Уэллс в его романе 1913 года Освобожденный мир.[17]

Британский ответ

В Великобритании ряд ученых рассматривали возможность использования атомной бомбы. На Ливерпульский университет, Чедвик и польский ученый-беженец Джозеф Ротблат решили проблему, но их расчеты оказались безрезультатными.[18] В Кембридже, Нобелевская премия по физике лауреаты Джордж Пэджет Томсон и Уильям Лоуренс Брэгг хотел, чтобы правительство приняло срочные меры по приобретению урановая руда. Основным источником этого был Бельгийское Конго, и они боялись, что он может попасть в руки немцев. Не зная, как это сделать, они поговорили с сэром Уильям Спенс, то владелец из Колледж Корпус-Кристи, Кембридж. В апреле 1939 года он обратился к сэру Кеннет Пикторн, местный Член парламента, которые сообщили о своих опасениях секретарю Комитет имперской обороны, Генерал майор Гастингс Исмей. Исмей в свою очередь спросил сэра Генри Тизард для мнения. Как и многие ученые, Тизард скептически относился к вероятности создания атомной бомбы, считая, что шансы на успех равны 100000 к 1.[19]

Даже при таких больших шансах опасность была достаточно велика, чтобы к ней относились серьезно. Лорд чартфилд, тоМинистр по координации обороны, проверил с Казначейство и Иностранный офис, и обнаружил, что уран Бельгийского Конго принадлежал Union Minière du Haut Katanga Компания. Его британский вице-президент, Лорд стоунхейвен, организовал встречу с бельгийским президентом компании, Эдгар Сенгье. С Union Minière руководство относилось к Британии дружественно, немедленно приобретать уран не считалось необходимым, но Тизард Комитет по научному обзору боевых действий в воздухе (CSSAW) было поручено продолжить исследования возможности создания атомных бомб.[19] Томсон, в Имперский колледж Лондон, и Марк Олифант, австралийский физик из Бирмингемский университет, каждому 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

Основная статья: Меморандум Фриша-Пайерлса

В Бирмингеме команда Олифанта пришла к другому выводу. Олифант передал задачу Фришу и Рудольф Пайерлс, двое немецких ученых-беженцев, которые не смогли работать над исследованием Олифанта. радар проект, потому что они были вражеские пришельцы, и поэтому не имел необходимого допуска.[21] Фрэнсис Перрин определил критическая масса урана - наименьшее количество, способное выдержать цепную реакцию,[22] и рассчитал, что он составляет около 40 тонн (39 длинных тонн; 44 коротких тонны). Он считал, что если отражатель нейтронов были 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]

В Пойнтинг Здание физики на Бирмингемский университет, где Пайерлс и Фриш написали Меморандум Фриша – Пайерлса

Однако Бор утверждал, что изотоп урана-235 с гораздо большей вероятностью будет захватывать нейтроны и деление даже от нейтронов с низкой энергией, производимых делением. Фриш начал экспериментировать с обогащение урана через термодиффузия. Прогресс был медленным; необходимого оборудования не было, и радиолокационный проект сначала использовал доступные ресурсы.[24] Он задавался вопросом, что произойдет, если он сможет 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 создали Меморандум Фриша – Пайерлса в марте 1940 г.[26] В нем они сообщили, что пятикилограммовая бомба будет эквивалентна нескольким тысячам тонн динамита, и даже килограммовая бомба будет впечатляющей.[27] Из-за потенциала радиоактивные осадки 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 слышали от Жака Алье из Франции Бюро Deuxieme, который принимал участие в удалении всего запаса тяжелая вода 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 оксид урана в опасности быть захваченным немцами; Британские спецслужбы попросили исследовать деятельность немецких ученых-ядерщиков; и А. В. Хилл, 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

Комитет был создан в ответ на меморандум Фриша-Пайерлса.[30] Первое заседание Совета состоялось 10 апреля 1940 г. в главном зале заседаний комитета на первом этаже здания. Королевское общество в Берлингтон Хаус В Лондоне.[31] Его собрания неизменно проходили там. Первоначальными участниками были Томсон, Чедвик, Кокрофт, Олифант и Филип Мун; Патрик Блэкетт, Чарльз Эллис и Норман Хаворт впоследствии были добавлены вместе с представителем директора по научным исследованиям Министерство 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 г., и Комитет MAUD перешел непосредственно в MAP. Томсон возглавил комитет и сначала выступил в роли 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 МАУД. Многие считали MAUD аббревиатурой, но это не так. Название MAUD возникло необычным образом. 9 апреля 1940 г. Германия вторглась 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, спрятанный в анаграмма. 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 разрешили участвовать в комитете MAUD, потому что во время войны считалось угрозой безопасности иметь вражеских пришельцев, 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, названный Комитетом по политике MAUD и Техническим комитетом MAUD. В отличие от двух первоначальных комитетов, у них был письменный круг ведения.[37] Круг ведения политического комитета MAUD:

  1. Руководить от имени директора по научным исследованиям МАП расследованием возможности использования урана в военных усилиях; 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. Его членами были: Блэкетт, Чедвик, Кокрофт, Эллис, Хауорт, Франц Симон, Томсон и директор по научным исследованиям МАП. В состав технического комитета MAUD входили: Моисей Блэкман, Эгон Бретчер, Норман Перо, Фриш, Халбан, К. Х. Джонсон, Коварски, Уилфрид Манн, Луна, Невилл Мотт, Олифант, Пайерлс и Томсон. На его заседаниях обычно присутствовали Уинстон Черчилль научный руководитель, Фредерик Линдеманн, или его представитель, и представитель Imperial Chemical Industries (ICI). Бэзил Дикинс из МАП исполнял обязанности секретаря Технического комитета. Томсон возглавлял оба комитета.[37]

Мероприятия

Исследование комитета MAUD было разделено между четырьмя разными университетами: Бирмингемский университет, Ливерпульский университет, Кембриджский университет и Университет. Оксфордский университет. Первоначально исследования оплачивались из средств университетов. Только в сентябре 1940 г. стало доступно государственное финансирование.[38] MAP подписал контракты, по которым Кавендишской лаборатории в Кембридже было передано 3000 фунтов стерлингов (позже увеличено до 6500 фунтов стерлингов), 1000 фунтов стерлингов (позже увеличено до 2000 фунтов стерлингов) - Лаборатория Кларендона в Оксфорде, 1500 фунтов стерлингов в Бирмингем и 2000 фунтов стерлингов в Ливерпуль. Университетам возместило расходы 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 сумму 5000 фунтов стерлингов на 5 кг (11 фунтов) гексафторид урана с ICI. 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, необходимых ученым.[39]

Также была нехватка рабочей силы, так как химики и физики были заняты военными работами. По необходимости в университетах работало 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 защищал некоторых от интернирование, и предоставил допуски безопасности. 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, - писал историк. Маргарет Гоуинг «величайшая из всех тайн военного времени была доверена ученым, исключенным из соображений безопасности из других военных работ».[41]

Ливерпульский университет

Королевский форт и физический факультет Бристольский университет

Отделение комитета MAUD в Ливерпуле возглавлял Чедвик, которому помогали Фриш, Ротблат, Джерри Пикаванс, Морис Прайс и Джон Райли Холт. Дивизион в Ливерпуле также контролировал небольшую команду на Бристольский университет это включало Алан Нанн Мэй и Сесил Франк 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. Что это можно использовать как средство разделение изотопов был впервые продемонстрирован Клаус Клузиус и Герхард Дикель в Германии в 1938 году, который использовал его для разделения изотопов неон. Они использовали аппарат, называемый «колонной», состоящий 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 сечение 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 опубликовано французскими исследователями в 1939 г.[46][47] но данные, опубликованные американцами в выпусках американского журнала от 15 марта и 15 апреля 1940 г. Физический обзор указал, 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 г. Альфред Ниер удалось произвести микроскопическое количество чистого урана-235 в Соединенных Штатах, и команда под руководством Мерл Тув на Институт Карнеги Вашингтона измерял 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 скорости 1.4×109 см / сек. Основная часть цепной реакции будет завершена в порядке 10×10−8 сек (десять "трясет За это время расщепится от 1 до 10 процентов делящегося материала, но даже атомная бомба с эффективностью 1 процент высвободит энергию, в 180 000 раз превышающую ее вес в тротиловом эквиваленте. [50]

Оксфордский университет

Лаборатория Кларендона в Оксфорде

Отделение 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] Команда Оксфорда состояла в основном из небританских ученых, в том числе Николас Курти, Курт Мендельсон, Генрих Кун, Генри Шулл Армс и Хайнц Лондон. Они сосредоточились на разделении изотопов методом, известным как газовая диффузия.[52][42]

Это основано на Закон Грэма, в котором говорится, что скорость излияние газа через пористый барьер обратно пропорционально квадратному корню из газовой молекулярная масса. В контейнере с пористым барьером, содержащем смесь двух газов, более легкие молекулы будут выходить из контейнера быстрее, чем более тяжелые. Газ, выходящий из контейнера, немного обогащен более легкими молекулами, а 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, смесь углекислый газ и водяной пар использовался для проверки.[54]

Результатом этой работы стал отчет Саймона об «оценке размера действующей разделительной 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

В Кавендишская лаборатория в Кембриджском университете

Подразделение 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 не входил в команду.[42] 19 июня 1940 г. Немецкое вторжение во Францию, Халбан, Коварски и другие французские ученые и их семьи вместе с их драгоценными запасами тяжелой воды были доставлены в Англию Граф Саффолк и майор Ардейл Голдинг на пароходе Broompark.[56] Тяжелая вода, оцененная в 22000 фунтов стерлингов, первоначально хранилась в Скрабы HM Prison Wormwood Scrubs, но позже тайно хранилась в библиотеке на Виндзорский замок. Французские ученые переехали в Кембридж,[57] где они провели эксперименты, которые окончательно показали, что ядерная цепная реакция может быть произведена 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] Письмо Эдвин Макмиллан и Филип Абельсон опубликовано в Физический обзор 15 июня 1940 г. заявил, что он распался до элемента с атомный номер 93, а затем до единицы с атомным номером 94 и массой 239, которая, хотя и была радиоактивной, была довольно долгоживущей.[60] То, что письмо на столь щекотливую тему все еще может быть опубликовано, разозлило Чедвика, и он попросил направить 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 ядерный реактор, и отделение от урана могло быть химическим путем, поскольку это был другой элемент, что позволяет избежать необходимости разделения изотопов. Кеммер предположил, что поскольку уран был назван в честь планеты Уран, элемент 93 можно назвать нептуний и 94 плутоний 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 торий может произвести новый изотоп урана, уран-233, который также может быть подвержен делению как быстрыми, так и медленными нейтронами.[59] Помимо этой работы, Эрик Райдил изучил разделение изотопов через центрифугирование.[37]

Бирмингемский университет

Физический корпус Poynting в Университете Бирмингема. Синяя мемориальная доска посвящена работе Пайерлса и Фриша.

Отделение комитета MAUD в Бирмингеме возглавил Пайерлс. Ему помогали Хауорт, Джонсон, а с 28 мая 1941 г. Клаус Фукс.[42] Хауорт руководил химиками в изучении свойств гексафторида урана. В его пользу было то, 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 затвердевал при температуре 120 ° F (49 ° C), был коррозионным и реагировал 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 с Лорд Мелчетт, директор ICI, чтобы заставить ICI производить гексафторид урана в промышленных масштабах. ICI's плавиковая кислота Завод был выведен из строя и требовал капитального ремонта, поэтому цена за 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 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 США был получен документ, в котором Георгий Кистяковский утверждал, что ядерное оружие нанесет очень небольшой урон, 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. Г. Кинч разработали гидродинамика опровергнуть довод Кистяковского.[65] В июне 1941 года Тейлор выпустил доклад «Образование взрывной волны в результате очень сильного взрыва».[64]

Отчеты

Первый проект окончательного отчета комитета MAUD был написан Томсоном в июне 1941 г. и распространен среди членов 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 высвобождение атомной энергии в больших масштабах возможно и что можно выбрать такие условия, которые сделали бы 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 в отношении разрушительного воздействия 1800 тоннам тротила, а также высвободит большие количества радиоактивных веществ, которые будут сделать места вблизи места 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 бы 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 и Галифакс взрыв в 1917 году, который разрушил все в 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 могут использоваться в качестве заменителей радий. Тяжелая вода или, возможно, графит может 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]

Исход

объединенное Королевство

Основные статьи: Трубные сплавы и Британский вклад в Манхэттенский проект

В ответ на отчет комитета MAUD была запущена программа создания ядерного оружия. Для координации усилий было создано новое управление с заведомо вводящим в заблуждение названием Трубные сплавы в целях безопасности. сэр Джон Андерсон, то Лорд Президент Совета, стал ответственным министром и Уоллес Эйкерс от ICI был назначен директором Tube Alloys.[70] Трубные сплавы и Манхэттенский проект обменялись информацией, но изначально не объединили 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 это время был Джон Кэрнкросс, член пресловутой Cambridge Five, который работал личным секретарем Лорд хэнки, министр без портфеля в Военный кабинет. Кэрнкросс предоставил НКВД с информацией 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 американской помощи, 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 исход война в европе.[75]

На Квебекская конференция в августе 1943 г. Черчилль и Рузвельт подписали Квебекское соглашение, объединившие два национальных проекта.[76] Квебекское соглашение установило Объединенный политический комитет и Комбинированный фонд развития координировать свои усилия.[77] Соглашение о Гайд-парке от 19 сентября 1944 года расширило коммерческое и военное сотрудничество на послевоенный период.[78]

Британская миссия во главе с Акерсом оказала помощь в разработке газодиффузионной технологии на SAM лаборатории в Нью-Йорке.[79] Другой, возглавляемый Олифантом, помогал электромагнитное разделение процесс на Радиационная лаборатория Беркли.[80] Кокрофт стал директором совместного британо-канадского Монреальская лаборатория.[81] Британская миссия в Лос-Аламосская лаборатория во главе с Чедвиком, а затем и Пайерлсом, в который входили несколько самых выдающихся ученых Великобритании.[82][83] В качестве генерального главы британской миссии Чедвик наладил тесные и успешные партнерские отношения.[84] и обеспечил полное и искреннее участие Великобритании.[85]

Соединенные Штаты

Основная статья: Исполнительный комитет S-1

В ответ на 1939 г. Письмо Эйнштейна-Сциларда, Президент Франклин Д. Рузвельт создал Консультативный комитет по урану в октябре 1939 г. под председательством Лайман Бриггс. 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), с Ванневар Буш как его директор, лично ответственный перед Президентом.[86] Урановый комитет стал урановым отделом ОСРД, который вскоре был переименован в секцию S-1 по соображениям безопасности.[87][88]

Буш помолвлен Артур Комптон, лауреат Нобелевской премии и Национальная Академия Наук. Его отчет был выпущен 17 мая 1941 года. В нем говорилось о более сильных усилиях, но не затрагивались детали конструкции или изготовления бомбы.[89] Информация от комитета MAUD поступила от британских ученых, отправившихся в Соединенные Штаты, в частности Миссия Тизарда, а также от американских наблюдателей на заседаниях комитета МАУД в апреле и июле 1941 г.[90] Кокрофт, участвовавший в миссии Тизарда, сообщил, что американский проект отстал от британского и не продвигается так быстро.[91]

Британия находилась в состоянии войны и чувствовала необходимость создания 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 обсуждения радиолокационной программы, а на самом деле для того, 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 тем, что практически не получили комментариев. Я позвонил Бриггсу в Вашингтон только для того, чтобы узнать, что это невнятное и невыразительное человек положил отчеты в свой сейф и не показал их членам своего комитета. Я был поражен и огорчен ».[93]

Олифант встретился с представителями Секции S-1. Сэмюэл К. Эллисон был новым членом комитета, физиком-экспериментатором и протеже Комптона в Чикагский университет. 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 навестил своего друга Эрнест Лоуренс, американский лауреат Нобелевской премии, чтобы объяснить срочность. Лоуренс связался с Комптоном и Джеймс Б. Конант, который получил копию окончательного отчета MAUD от Томсона 3 октября 1941 г. 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 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 в рамках Манхэттенского проекта была взорвана первая атомная бомба в Ядерное испытание троицы.[99]

Советский союз

Основная статья: Советский проект атомной бомбы

Советский Союз получил подробную информацию о британских исследованиях от своих атомные шпионы Фукс, Энгельберт Брода и Кэрнкросс. Лаврентий Берия, глава НКВД, выступил с докладом в Генеральный секретарь Коммунистической партии Советского Союза, Иосиф Сталин, в марте 1942 г., который включал отчеты MAUD и другие британские документы, переданные Кэрнкроссом.[100] В 1943 году НКВД получил копию заключительного отчета комитета МАУД. Это заставило Сталина отдать приказ о начале советской программы, но с очень ограниченными ресурсами. Игорь Курчатов позже в том же году был назначен директором зарождающейся программы.[101] 29 августа 1949 года Советский Союз испытал атомную бомбу.[102]

Примечания

  1. ^ Кларк 1961, п. 9.
  2. ^ Чедвик, Джеймс (1932). «Возможное существование нейтрона» (PDF). Природа. 129 (3252): 312. Bibcode:1932Натура. 129Q.312C. Дои:10.1038 / 129312a0.
  3. ^ Гоуинг 1964 С. 17–18.
  4. ^ Кокрофт, Дж. Д.; Уолтон, Э. Т. С. (1 июня 1932 г.). «Эксперименты с высокоскоростными положительными ионами. (I) Дальнейшие разработки метода получения высокоскоростных положительных ионов». Труды Лондонского королевского общества A: математические, физические и инженерные науки. 136 (830): 619–630. Bibcode:1932RSPSA.136..619C. Дои:10.1098 / rspa.1932.0107. ISSN  1364-5021.
  5. ^ Кокрофт, Дж. Д.; Уолтон, Э. Т. С. (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. Дои:10.1098 / rspa.1932.0133. ISSN  1364-5021.
  6. ^ Кларк 1961, п. 5.
  7. ^ Кларк 1961, п. 11.
  8. ^ Бернштейн 2011, п. 240.
  9. ^ Фриш 1979 С. 113–117.
  10. ^ Бор, Нильс; Уилер, Джон А. (Сентябрь 1939 г.). «Механизм ядерного деления». Физический обзор. Американское физическое общество. 56 (5): 426–450. Bibcode:1939ПхРв ... 56..426Б. Дои:10.1103 / PhysRev.56.426.
  11. ^ Bphr, M .; Кальчар, Н. (1937). «О трансмутации ядер атомов при ударе материальных частиц. I. Общие теоретические замечания» (PDF). Mathematisk-fysiske Meddelelser. XIV (10): 1–40. ISSN  0023-3323. Получено 24 мая 2020.
  12. ^ Уилер, Джон А. (1 ноября 1967 г.). «Открытие деления - механизм деления». Физика сегодня. 20 (11): 49–52. Bibcode:1967ФТ .... 20к..43Ф. Дои:10.1063/1.3034021.
  13. ^ Гоуинг 1964, п. 389.
  14. ^ Кларк 1961 С. 18–21.
  15. ^ фон Хальбан, Х.; Жолио, Ф.; Коварски, Л. (22 апреля 1939 г.). «Число нейтронов, высвобождающихся при делении ядер урана». Природа. 143 (3625): 680. Bibcode:1939Натура.143..680В. Дои:10.1038 / 143680a0.
  16. ^ Кларк 1961 С. 25–29.
  17. ^ Фармело 2013 С. 15–24.
  18. ^ Фармело 2013 С. 123–125.
  19. ^ а б Гоуинг 1964 С. 34–36.
  20. ^ Гоуинг 1964 С. 37–39.
  21. ^ Сас 1992, стр. 3–5.
  22. ^ Кларк 1961, п. 42.
  23. ^ Кларк 1961 С. 42–43.
  24. ^ Фриш 1979 С. 122–125.
  25. ^ Фриш 1979 С. 125–126.
  26. ^ Пайерлс 1985 С. 154–155.
  27. ^ Гоуинг 1964, п. 41.
  28. ^ Сас 1992, п. 4.
  29. ^ Гоуинг 1964 С. 43–44.
  30. ^ Лаухт 2012, п. 41.
  31. ^ Кларк 1961, п. 65.
  32. ^ а б c Гоуинг 1964, п. 45.
  33. ^ Кларк 1961 С. 74–76.
  34. ^ а б Кларк 1961 С. 76–77.
  35. ^ Гоуинг 1964, п. 46.
  36. ^ Гоуинг 1964, п. 47.
  37. ^ а б c d е ж Гоуинг 1964, п. 48.
  38. ^ а б Лаухт 2012, п. 42.
  39. ^ Гоуинг 1964 С. 52–53.
  40. ^ Гоуинг 1964 С. 53–54.
  41. ^ Гоуинг 1964, п. 54.
  42. ^ а б c d Гоуинг 1964, п. 53.
  43. ^ Смит 1945 С. 161–162.
  44. ^ Гоуинг 1964, п. 57.
  45. ^ а б c Гоуинг 1964 С. 60–61.
  46. ^ Бернштейн 2011, п. 443.
  47. ^ Goldstein, L.A .; 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:1939Натура.144..201Г. Дои:10.1038 / 144201a0. ISSN  0028-0836.
  48. ^ Хьюлетт и Андерсон, 1962 г., п. 22.
  49. ^ а б Гоуинг 1964 С. 67–68.
  50. ^ Гоуинг 1964 С. 401–402.
  51. ^ Гоуинг 1964 С. 46–47.
  52. ^ Лаухт 2012, п. 45.
  53. ^ Джонс 1985, п. 152.
  54. ^ Кларк 1961 С. 90–91.
  55. ^ Гоуинг 1964, п. 59.
  56. ^ Мартин, Рой. «Миссия Саффолк Голдинг, значительная услуга» (PDF). Получено 30 декабря 2016.
  57. ^ Кларк 1961 С. 95–103.
  58. ^ Гоуинг 1964 С. 50–52.
  59. ^ а б Гоуинг 1964 С. 59–60.
  60. ^ Макмиллан, Эдвин; Абельсон, Филипп (1940). «Радиоактивный элемент 93». Физический обзор. 57 (12): 1185–1186. Bibcode:1940ПхРв ... 57.1185М. Дои:10.1103 / PhysRev.57.1185.2.
  61. ^ Гоуинг 1964, п. 60.
  62. ^ а б Гоуинг 1964 С. 62–63.
  63. ^ Лаухт 2012, п. 44.
  64. ^ а б Кларк 1961 С. 92–93.
  65. ^ Пайерлс 1985 С. 176–177.
  66. ^ а б Гоуинг 1964, п. 77.
  67. ^ Гоуинг 1964, п. 394.
  68. ^ Гоуинг 1964, п. 395.
  69. ^ Гоуинг 1964 С. 79–80.
  70. ^ Гоуинг 1964 С. 108–111.
  71. ^ Бернштейн 1976 С. 206–207.
  72. ^ Пол 2000, п. 26.
  73. ^ Родос 1995 С. 52–53.
  74. ^ Бернштейн 1976 С. 206–208.
  75. ^ Гоуинг 1964 С. 162–165.
  76. ^ Хьюлетт и Андерсон, 1962 г., п. 277.
  77. ^ Хьюлетт и Андерсон, 1962 г. С. 285–286.
  78. ^ Гоуинг 1964 С. 340–342.
  79. ^ Гоуинг 1964 С. 250–256.
  80. ^ Гоуинг 1964 С. 226–227, 256–258.
  81. ^ Джонс 1985 С. 246–247.
  82. ^ Сас 1992 С. 148–151.
  83. ^ Гоуинг 1964 С. 260–268.
  84. ^ Гоуинг 1964 С. 236–239.
  85. ^ Гоуинг 1964, п. 242.
  86. ^ Шрейдер 2006, п. 14.
  87. ^ Хьюлетт и Андерсон, 1962 г., п. 41.
  88. ^ Гоуинг 1964 С. 121–122.
  89. ^ Хьюлетт и Андерсон, 1962 г. С. 29, 37–38.
  90. ^ Хьюлетт и Андерсон, 1962 г. С. 40–43.
  91. ^ Гоуинг 1964 С. 65–66.
  92. ^ Хьюлетт и Андерсон, 1962 г. С. 43–44.
  93. ^ Олифант, Марк (Декабрь 1982 г.). «Начало: Чедвик и нейтрон». Бюллетень ученых-атомщиков. 38 (10): 14–18. ISSN  0096-3402. Получено 3 мая 2012.
  94. ^ Родос 1986, п. 373.
  95. ^ Хьюлетт и Андерсон, 1962 г., стр. 29, 43–44.
  96. ^ Хьюлетт и Андерсон, 1962 г. С. 45–49.
  97. ^ Гоуинг 1964 С. 77–80.
  98. ^ Гоуинг 1964, п. 85.
  99. ^ Родос 1986 С. 671–676.
  100. ^ Гордин 2009 С. 111–115.
  101. ^ Гэннон 2001, п. 224.
  102. ^ "Разведка США и обнаружение первого советского ядерного испытания, сентябрь 1949 г.". Архив национальной безопасности. Получено 18 апреля 2017.

Рекомендации

внешняя ссылка