Манхеттенский проект

Манхеттенский проект

СОДЕРЖАНИЕ.

Введение 3

1. История создания ядерного оружия. 3

2. Предпосылки создания атомного оружия в США 7

3. Испытания атомного оружия 11

4. Применение первого атомного оружия 12

5. Манхэттенский проект глазами его участников 13

Заключение 17

Литература 19

Введение

Научные знания могут служить и целям гуманным, благородным, и целям

варварским. Все зависит от того, в чьих руках находится наука и добытые ею

результаты, кто и по каким соображениям занимается научной деятельностью,

каковы моральные устои и социальные воззрения людей науки. Эти вопросы

возникли перед человечеством именно в тот момент, когда атомная бомба стала

реальной угрозой.

За годы, отделяющие нас от того дня, когда была взорвана первая

атомная бомба, история ее создания успела обрасти легендами. Об этом

событии были написаны десятки книг, правдивых и ничего общего с

исторической правдой не имеющих.

В истории человечества отдельные события становятся эпохальными.

Создание атомного оружия и его применение было вызвано желанием подняться

на новую ступень в овладении совершенным методом уничтожения. Парадокс

заключался в том, что первые применения этого оружия поставили

окончательную точку в последней мировой войне и, по ряду причин, до сих пор

не позволили начаться следующей... Как и любое событие, создание атомного

оружия имеет свою историю.

1. История создания ядерного оружия.

1902 – 1903. Начало пути: А. Беккерель, Ф.Содди, Э. Резерфорд

Первые сигналы о том, что внутри атомов скрыты огромные запасы

энергии, поступили как раз от того элемента, который впоследствии и

подсказал способ ее извлечения. В самом конце XIX века Антуан Анри

Беккерель, пытавшийся обнаружить рентгеновское излучение при флю оресценции

солей урана, открыл явление радиоактивности – беккерелевы лучи.

Открытие А. Беккереля заинтересовало многих. Имен большинства история

не сохранила, остались только те, кто добился заметных успехов: во Франции

ими были, помимо самого Беккереля, Мария и Пьер Кюри, Поль Виллар, в Англии

– Эрнест Резерфорд и Фридерик Содди, в Германии и Австрии – Эгон Швейтлер,

Стефен Майер, чуть позже – Отто Ган.

Но первыми до конца осознали, что попало им в руки, были все-таки Ф.

Содди и Э. Резерфорд. И произошло это не позже 1902-1903 годов, потому что

уже в 1903 году Ф. Содди написал: "Атомная энергия, по всей вероятности,

обладает несравненно большей мощностью, чем молекулярная энергия, и

сознание этого факта должно заставить нас рассматривать планету, на которой

мы живем, как склад взрывчатых веществ, обладающих невероятной взрывной

силой". (Спустя пять лет Ф. Содди писал о возможности с помощью атомной

энергии "превратить всю планету в цветущий сад", но это не имело никакого

значения, главные слова уже были сказаны.)

1905. Релятивистский аргумент А. Эйнштейна в пользу атомной энергии

К началу испытаний первой атомной бомбы в Соединенных Штатах был

подготовлен к печати так называемый "Отчет Смита", который увидел свет в

том же 1945 году, но уже после Хиросимы и Нагасаки и под названием

"Официальный отчет о разработке атомной бомбы под наблюдением правительства

США". Введение к этой книге начиналось с фразы о том, что эйнштейновское

соотношение E=mc2 "выбрано в качестве руководящего принципа изложения"

всего дальнейшего.

Да и сам Эйнштейн полагал, что это фундаментальное следствие теории

относительности, разрабатываемой им в 1905 году, найдет экспериментальное

подтверждение именно при изучении радиоактивных веществ.

1911 – 1913. Открытие атомного ядра Э. Резерфордом и возникновение

ядерной физики

Гипотезу о ядерном строении атома выдвинул в 1904 году Хантаро

Нагаока, один из основателей японской физики. В 1908 – 1909 годах

работавшие в Манчестере у Э. Резерфорда Ханс Гейгер и Эрнест Марсден

установили, что при прохождении альфа-частиц сквозь тонкие пластинки из

металлической фольги подавляющее большинство пролетает навылет, но

единичные частицы отклоняются на углы больше 90о, или, попросту говоря,

отражаются. Отсюда Э. Резерфорд в 1911 году делает вывод о том, что такое

возможно лишь в случае, если "атом содержит центральный заряд,

распределенный в очень малом объеме". Масса этого заряда равняется половине

атомного веса.

Голландец Антониус Ван Ден Брук на основе работ Резерфорда, Гейгера и

Марсдена находит: заряд ядра элемента совпадает с его порядковым номером в

Периодической системе.

В том же 1913 году Нильс Бор, работавший в Манчестере у Э. Резерфорда,

положил ядерную модель в основу своей квантовой теории атома, что объясняло

ряд непонятных до этого спектральных закономерностей и вместе с тем

устойчивость "ядерного атома". Так, можно сказать, ядерная структура атомов

обрела статус научного факта (а развитие теории Бора в двадцатые годы

привело к возникновению квантовой механики).

1919 – 1920. Э. Резерфорд расщепляет ядро и предсказывает нейтрон

Э. Резерфорд, переехав в Кембридж, делает несколько важных открытий.

Во-первых, что при воздействии альфа-частиц на атомы легких газов

происходят ядерные превращения, а значит, их можно вызвать искусственно. Во

вторых, при этом в ряде случаев испускаются положительно заряженные

частицы, которые служат основными структурными элементами ядер (Э.

Резерфорд назвал их протонами). И наконец, логика подсказывает, что должен

существовать еще один структурный элемент ядра, а точнее – нейтральная

частица с массой, равной массе протона, и эта частица, как пророчески

заметил Э. Резерфорд, должна "свободно проникать в структуру атомов", а

поэтому стать "новым эффективным инструментом ее исследования".

1932. "Год чудес" в "Великое трехлетие" ядерной физики (1932-1934)

В 1932 году Джеймс Чэдвик наконец открывает нейтрон, предсказанный Э.

Резерфордом, его учителем по Кембриджу. И едва исследователи получили в

руки этот "эффективный инструмент", как открытия хлынули лавиной.

Дмитрий Дмитриевич Иваненко (СССР) и Вернер Гейзенберг (Германия)

создают протонно-нейтронную модель атомного ядра. Ученики Э. Резерфорда

Джон Кокрофт и Эрнест Уолтон расщепляют ядра лития протонами, ускоренными с

помощью электростатического ускорителя. В США Гаролд Юри с сотрудниками

открывают дейтерий, тяжелый протон водорода. Еще один американец, Карл

Андерсон, открывает в космических лучах позитрон, положительно заряженный

аналог электрона.

В 1933 году Патрик Блэкетт и Джузеппе Оккиалини подтверждают открытие

Андерсона. Гилберт Льюис и Р. Макдональд в США открывают тяжелую воду.

Сразу во Франции (Ирен и Фредерик Жолио-Кюри), в Англии (Блэкетт, Оккиалини

и Чэдвик), в США (Андерсон) и в Германии (Л. Мейтнер) обнаруживают рождение

электронно позитронных пар из жестких гамма квантов вблизи ядер достаточно

тяжелых элементов.

В 1934 году Энрико Ферми, добавив гипотезу Вольфганга Паули о нейтрино

(безмассовой нейтральной частице, вылетающей при бета-распаде) к протонно-

нейтронной модели ядра, создает теорию бета-распада. Тот же Ферми публикует

первые работы по облучению урана медленными нейтронами, где приходит к

выводу, что ему удалось получить новые элементы номер 93 и 94 (их

химическую идентификацию провести Ферми не удалось – не было достаточного

количества для анализа).

Ирен и Фредерик Жолио-Кюри экспериментально открывают явление

искусственной радиоактивности химических элементов.

Ида Ноддак (Германия) теоретически предсказывает возможность деления

ядер урана.

Лео Сциллард в Англии высказывает мысль о цепной ядерной реакции при

облучении бериллия нейтронами, что, как он считает, можно использовать для

получения мощной взрывчатки нового типа.

Маркус Олифант, Пол Хартек и Эрнест Резерфорд открывают тритий,

сверхтяжелый изотоп водорода.

Прорыв в ядерной физике за эти три года оказался таким значительным,

что, уже в 1934 году физики имели все теоретические предпосылки для

создания атомной бомбы – деление урана, цепной характер этого деления и, по

сути, уже открытый плутоний.

Однако потребовалось еще несколько лет исследований физиков в

содружестве с химиками, чтобы открыть феномен деления урана с помощью

медленных нейтронов.

1938 – 1939. "Томный" характер атомной энергии

На этот раз вперед вышли немцы. Отто Ган и Фриц Штрассман уверенно

фиксируют, что при бомбардировке атомов урана медленными нейтронами

некоторые ядра расщепляются на две примерно равные части с высвобождением

большого количества ядерной энергии. А теоретическое объяснение явлению

дают Лизе Мейтнер и Отто Фриш, вынужденные эмигрировать из фашистской

Германии в Швецию. Они же в очередной раз, но теперь не умозрительно, а

строго доказательно, указывают на то, что деление ядер должно

сопровождаться высвобождением огромного количества энергии, что Фриш

подтверждает экспериментально.

С начала 1939 года новое явление изучают сразу в Англии, Франции, США

и Советском Союзе. Нильс Бор и Джон Уилер в Соединенных Штатах и Яков Ильич

Френкель в СССР предлагают теорию деления ядер, и почти сразу выясняется

цепной характер деления (В. Цинн и Лео Сциллард (США), Яков Борисович

Зельдович и Юлий Борисович Харитон (СССР)). Появляется понятие крической

массы урана, при достижении которой начинается процесс деления (Френсис

Перрен, Франция). Выясняется решающая роль изотопа урана-235 (актиноурана,

как тогда говорили), составляющего в природной урановой смеси всего 0,71%

(Нильс Бор). Открывают два трансурановых элемента, 93-й и 94-й – нептуний и

плутоний (Эдвин Макмиллан, Филипп Абельсон, Гленн Сиборг, США), и

устанавливают, что плутоний так же хорошо делится под действием нейтронов,

как и уран-235 (Джозеф Кеннеди, Сиборг, Эмилио Сегре, Артур Валь, США).

Таким образом, окончательно стало известно все необходимое для

извлечения атомной энергии. Позже Содди предлагал назвать эту энергию как

полагается: "томной", то есть "делительной" (слово "атомная" означает как

раз "неделимую"). Но неологизм Ф. Содди не привился.

1939 – 1945. Финишный рывок

Европа была накануне Второй мировой войны, и потенциальное обладание

таким мощным оружием подталкивало милитаристские круги на быстрейшее его

создание, но тормозом стала проблема наличия большого количества урановой

руды для широкомасштабных исследований. Над созданием атомного оружия

трудились физики Германии, Англии, США, Японии. Понимая, что без

достаточного количества урановой руды невозможно вести работы, США в

сентябре 1940 года закупили большое количество требуемой руды по подставным

документам у Бельгии, что и позволило им вести работы над созданием

ядерного оружия полным ходом. В Лос-Аламосе был создан научный центр по

разработке ядерного оружия (Манхэттенский проект). Возглавил его генерал

Лесли Гровс, а руководителем научного проекта был назначен Роберт

Оппенгеймер.

В 1939 году началась Вторая мировая война. Но еще на ее пороге физики-

ядерщики, похоже, окончательно осознали, к чему на самом деле могут

привести их открытия. 2 августа 1939 года Альберт Эйнштейн (после

настоятельных уговоров Лео Сцилларда и Юджина Вигнера) пишет письмо

президенту Рузвельту, и в США в октябре 1939 года появляется первый

правительственный комитет по атомной энергии. Понимая, к каким последствиям

для человека может привести создание ядерного оружия, датский физик Нильс

Бор (лауреат Нобелевской премии 1913 года, автор модели строения атома)

обратился к правительствам стран и народам с воззванием о запрещении

применения ядерной энергии в военных целях, но к его голосу никто не

прислушался, и разработки ядерного оружия продолжались полным ходом,

слишком заманчива была цель – стать обладателем такого мощного оружия.

В Англии, где развертываются работы по военному применению урана-235,

предпочитают не пользоваться эвфемизмами типа "атомная энергия", а называют

вещи своими именами. Летом 1941 года Чэдвик заявляет: "Мы убеждены, что

создание атомной бомбы реально и может сыграть решающую роль в войне".

Аналогичные призывы слышны в Кремле и от советских ученых. Но после 22

июня 1941 года ядерные заботы отошли здесь на второй план.

Но в результате массовых бомбардировок немецкой авиацией городов

Англии атомный проект “Tub Alloys” подвергся опасности, и Англия

добровольно передала США свои разработки и ведущих ученых проекта, что

позволило США занять ведущее положение в развитии ядерной физики и создании

ядерного оружия.

В Германии в 1942 году неудачи на германо-советском фронте повлияли на

сокращение работ из-за недостатка финансирования “уранового проекта”, т.к.

он не давал сиюминутных выгод по созданию ядерного оружия.

А в США работа тем временем идет по двум направлениям: выделение урана-

235 из природной смеси, а точнее – поиск наиболее эффективного метода

разделения изотопов урана, и сооружение ядерного реактора для наработки

плутония-239, который, как и уран-235, годился для "томной" бомбы. Первый в

мире реактор был запущен в США под руководством Энрико Ферми в декабре 1942

года.

Советский Союз под давлением данных разведки тоже вынужден принять

государственную программу по созданию атомной бомбы. В феврале 1943 года в

Москве возникает секретная Лаборатория N2 АН СССР, где под руководством

Игоря Васильевича Курчатова ведут работу по тем же двум направлениям, что и

американцы. При этом разведывательный канал из США продолжал действовать

всю войну и после нее и существенно корректировал советскую программу.

К осени 1944 года, когда работы по созданию атомной бомбы подходили к

завершению, в США был создан 509-й авиаполк “летающих крепостей” "Boeing B-

29 Superfortress", командиром которого был назначен опытный летчик

полковник Тиббетс. Полк приступил к регулярным длительным тренировочным

полетам над океаном на высотах 10-13 тысяч метров.

10 мая 1945 года в “Пентагоне” собрался комитет по выбору целей для

нанесения первых ядерных ударов. Для победного завершения Второй мировой

войны необходимо было разгромить Японию – союзника гитлеровской Германии.

Начало боевых действий было назначено на 10 августа 1945 года. США хотели

продемонстрировать всему миру, каким мощным оружием они обладают, поэтому

первыми целями для ядерных ударов были выбраны японские города (Хиросима,

Нагасаки, Кокура, Ниигата), которые не должны были подвергаться обычной

бомбардировки с воздуха американскими ВВС.

В июле 1945 года американцы испытывают на полигоне в Аламогордо первую

в мире плутониевую бомбу. Наступило время действовать...

Утром 6 августа 1945 г. над Хиросимой было ясное, безоблачное небо.

Как и прежде, приближение с востока двух американских самолетов (один из

них назывался Энола Гей) на высоте 10-13 км не вызвало тревоги ( каждый

день они показывались в небе над Хиросимой). Один из самолетов спикировал и

что-то сбросил, а затем оба самолета повернули и улетели. Сброшенный

предмет на парашюте медленно спускался и вдруг на высоте 600 м над землей

взорвался. Одним ударом город был уничтожен: из 90 тысяч зданий разрушено

65 тысяч, из 250 тысяч жителей убито и ранено 160 тысяч.

1945 – 1957. Ядерный паритет достигнут

3 ноября 1945 года в Пентагон поступил доклад №329 по отбору двадцати

наиболее важных целей на территории СССР для нанесения по ним атомных

ударов (Москва, Ленинград, Горький, Куйбышев, Свердловск, Новосибирск,

Омск, Саратов, Казань, Баку, Ташкент, Челябинск, Нижний Тагил,

Магнитогорск, Пермь, Тбилиси, Новокузнецк, Грозный, Иркутск, Ярославль). В

США зрел план войны. Согласно плану “Троян” от 14 июля 1949 атомной

бомбардировке должны были подвергнуться 70 городов СССР. Начало боевых

действий было назначено на 1 января 1950 года, а затем срок нападения был

перенесен на 1 января 1957 года, когда в войну с СССР должны были вступить

все страны НАТО. Были готовы к боевым действиям 164 дивизии НАТО,

расположенные на военных базах вокруг территории СССР.

Советский атомный проект отставал от американского ровно на четыре

года. В декабре 1946 года И. Курчатов запустил первый в Европе атомный

реактор. Началу войны помешал тот факт, что 29 августа 1949 года на

полигоне под Семипалатинском была испытана первая плутониевая бомба,

созданная коллективом ученых, который возглавлял И. В. Курчатов (И. Е.

Тамм, А. И. Алиханов, Я. И. Френкель, Д. Д. Иваненко, А. П. Александров).

Как стало известно совсем недавно (в 1992 году), она была точной копией

американской бомбы, о которой наши специалисты знали еще в 1945 году.

Но тогда, в 1949-м, успех СССР казался неожиданным. Ведь для создания

бомбы недостаточно было иметь известный научный потенциал и располагать

конкретными разведывательными сведениями, как ее сделать практически,

руками. Для наработки даже минимальных количеств оружейных урана и плутония

требовалось создать абсолютно новую и очень высокотехнологичную по тем

временам промышленность, что, как считали на Западе, в ближайшие лет

двадцать для Советского Союза нереально.

Но как бы то ни было, атомная бомба у СССР появилась, а 4 октября 1957

года СССР запустил в космос первый искусственный спутник Земли, тем самым

полностью нарушив милитаристские планы США и НАТО. Так было предупреждено

начало Третьей мировой войны. Начался отсчет новой эпохи – мира во всем

мире под угрозой всеобщего уничтожения.

2. Предпосылки создания атомного оружия в США

Немецкие физики первые начали работу по созданию атомной бомбы, но до

самого конца войны союзники по антигитлеровской коалиции не имели точных

сведений о том, на каком этапе находятся эти работы. Ученые-атомники США,

среди которых было много эмигрантов из Европы, опасались, что фашисты

создадут ядерное оружие прежде, чем закончится война, и сделали все

возможное, чтобы развернуть аналогичные разработки в США. Они начинали

работать над бомбой, руководствуясь высокими побуждениями: такое оружие

было необходимо на случай, если гитлеровская армия получит его первой и

использует на полях сражений. Но когда они завершили свое дело, стало ясно,

что у фашистов бомбы нет и не будет и Германия на пороге полного поражения.

Но тут вмешались американские политики и военные, решившие

подвергнуть атомной бомбардировке Японию, хотя в этом уже не было

необходимости.

В США любят говорить, атом является уроженцем Америки. Это не

так.

На рубеже XIX и XX вв. расщеплением атома занимались главным

образом европейские ученые.

В. Томсон предложил модель, согласно которой атом состоит из

положительно заряженного вещества, внутри которого вкраплены электроны.

По Томсону, атом напоминает пудинг с изюмом. Томсоновскую модель атома

нельзя было проверить непосредственно, но в ее пользу свидетельствовали

некоторые аналогии.

А. Беккерель открыл радиоактивность в 1896 г. Он показал, что все

соединения урана радиоактивны, причем активность примерно пропорциональна

количеству содержащегося в них урана. П. и М. Кюри открыли радиоактивный

элемент радий в 1896 г. Его радиоактивность примерно в миллион раз больше

радиоактивности урана. Без открытия радия большая часть последующих работ

была бы невозможна, и быть может, по сей день мы продолжали бы поиски

объяснения радиоактивности. Э. Резерфорд в 1902г. разработал теорию

радиоактивного распада, в 1911 г. открыл атомное ядро и в 1919 г. наблюдал

искусственное превращение ядер. А. Эйнштейн в 1905 г. разработал принцип

эквивалентности массы и энергии. Он связал воедино два понятия: массу и

энергию. Определенному количеству материи соответствует определенное

количество энергии. Между ними существует зависимость, определяемая

формулой Е=mc2. Энергия (Е), содержащаяся в теле, пропорциональна его массе

(т), и множителем пропорциональности является скорость света, взятая в

квадрате (с2). Даже в крошечной массе заключена громадная энергия. Н. Бор в

1913 г. разработал теорию строения атомов, которая легла в основу

физической модели устойчивого атома. В 1932 г. Дж. Чедвик открыл новую

элементарную частицу — нейтрон. В 1932 г. Д. Д. Иванченко выдвинул гипотезу

о строении атомного ядра из протонов и нейтронов.

Э. Ферми в 1934 г. первым использовал нейтроны для бомбардировки

атомного ядра. С этого времени ядерная физика стала быстро развиваться. В

1937 г. И. Кюри открыла деление урана под действием медленных нейтронов.

Решался вопрос, какие элементы рождаются, когда ядро атома урана

захватывает нейтрон. До сих пор во всех ядерных реакциях, при естественном

радиоактивном распаде, в опытах Резерфорда и в опытах по искусственной

радиоактивности всегда образовывались элементы, стоящие в соседних клетках

системы Д. И. Менделеева.

Бор, находившийся в США с января по май 1939 г., много сделал в

этот период для быстрой разработки теории, которая впоследствии привела к

доказательству особой способности урана-235 и плутония к расщеплению. Таким

образом, к середине 1939 г. ученые мира располагали важными теоретическими

сведениями в области ядерной физики, которые позволили выдвинуть обширную

программу развития исследований. Эти открытия произвели в научном мире

сенсацию. В физике началась новая, атомная эра!

С трудом убедив власти США, физики получили возможность в

глубочайшей тайне, вдали от войны, работать над проблемой овладения

энергией атомного ядра, над подготовкой ядерного реактора. Это был

подлинный заговор науки против фашизма, но участники заговора не до конца

представляли себе будущее.

Был создан Урановый комитет (Консультативный комитет по урану).

В него вошли Л. Бриггс (председатель), два артиллерийских эксперта —

капитан 3-го ранга Дж. Гувер и полковник К. Адамсом. Бриггс включил в

Комитет еще нескольких человек, в том числе

Ф. Молера, А. Сакса, Л. Сциларда, Э. Вагнера, Э. Теллера, и Р.

Робертса. Первое заседание уранового комитета состоялось в октябре 1939 г.

1 ноября 1939 г. Комитет представил президенту Рузвельту доклад, где

говорилось о реальной возможности получения и атомной энергии и атомной

бомбы.

17 июня 1942 г. Буш представил президенту доклад, в котором

изложил план расширения проекта по атомной бомбе. Доклад содержал следующие

положения:

1. Несколько килограммов урана-235 или плутопия-239 представляют собой

взрывчатку, эквивалентную по мощи нескольким тысячам тонн обычных

взрывчатых веществ. Такую бомбу можно взрывать в нужный момент времени.

2.Существует четыре практически осуществимых метода получения

Страницы: 1, 2