101329311

6SLV WUHĂFL

Preludium. Trinity 1945. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

IX

&=}¥m , 8-$:1,(1,( -k'5$ $7208 ļ 1. Trzecia rewolucja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3

Widoki nie z tej ziemi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6

Pochmurny luty . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

10

Z Polski do polonu. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

14

Czym jest elektryczność? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

18

2. Z Nowej Zelandii w szeroki świat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

21

Od radia do radioaktywności . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

24

„Wykraczając poza zwykłą teorię chemiczną” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

29

„Kapryśna przemiana” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

31

Alchemicy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

34

Magiczny wieczór. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

37

3. Otto Hahn i Lise Meitner . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

39

Zamrożona energia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

39

Otto Hahn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

42

Lise Meitner. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

48

Izotopy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

50

Spis treści

V

4. Jądrowy atom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

55

Pod ostrzałem. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

57

Jądro atomu ujawnione. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

61

Wielki Duńczyk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

64

Atomowy kod kreskowy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

68

&=}¥m ,, :<-$¥1,(1,( -k'5$ $7208 ļ 5. Rutherford „rozbija atom” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

75

Cząstki H . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

76

„Niesamowite odkrycie” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

79

Obojętny atom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

83

6. Tajemnica berylu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

89

Brakujący pierwiastek Mendelejewa. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

89

Król słońce – i królowa też . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

94

Jak nie dostać Nagrody Nobla . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

98

7. Il Papa. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103 „Najczcigodniejszy” Enrico Fermi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

103

Chłopcy z Via Panisperna. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

108

Ettore Majorana i neutron . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

113

8. Do łóżka na dwa tygodnie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117 Szturchając przechodniów . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

118

„Neutron?” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

121

9. Wygadywanie bzdur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129 Ambicja Rutherforda. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

129

Lawrence z Ameryki . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

135

Rozbijacz atomów . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

139

10. Magicy. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145 Lista Fermiego . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

145

Wymiana zdań między Majoraną a Heisenbergiem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

149

Węgierska rapsodia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

153

Interludium. Narodziny fizyki jądrowej . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159 Konferencja Solvaya 1933 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

VI Niszczyciel światów

159

&]ÚĂÊ ,,, 8:2/1,(1,( -k'52:(*2 '¿,1$ =b%87(/., ļ 11. Fermi objaśnia rozpady beta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169 Jądrowe elektrony. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

170

Pokłosie Konferencji Solvaya . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

173

Teoria Fermiego . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

176

12. Do trzech razy sztuka . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183 13. Do uranu i dalej . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191 „Wszyscy będziemy musieli nauczyć się włoskiego” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

191

Pozaziemskie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

195

Sceptyczna Ida Noddack . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

198

Powolne neutrony . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

203

14. Wizja Majorany . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209 Tajemnica Majorany . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

212

15. Spacer po lesie. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219 Kropelka Bohra. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

219

Stracona szansa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

221

Migracja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

223

„To się nazywa rozszczepienie” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

226

Niepowodzenia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

231

16. Reakcja łańcuchowa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235 „Ależ byliśmy głupcami” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

235

Łańcuch reakcji . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

240

Dlaczego skorupa ziemska nie wybucha? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

242

Trudności na drodze do rozszczepienia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

248

&=}¥m ,9 6(.5(7< -k'52:( ļ 17. „Ekstremalnie potężne bomby” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253 Francuski łącznik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

256

Rosyjska tajemnica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

259

„Radioaktywna superbomba” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

262

Tube Alloys . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

266

Posag Churchilla . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

268

Spis treści VII

18. Nuklearna lokomotywa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 273 Neptun i pluton . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

273

Nowy świat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

277

Droga do Trinity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

283

Półbóg . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

291

Już nie tajemnica. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

296

19.Niszczyciel światów. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 301 Eksplodujące słońce . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

301

Wieczny ruch. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

306

Świetne pomysły von Neumanna . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

311

20. Wynalazek Ulama–Tellera . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 315 Szpieg na niebie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

324

Słodkie pomysły Sacharowa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

326

Tom, Dick i Harry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

335

21. Szaleństwo Car-Bomby . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 341 Car wśród bomb. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

341

Utracony raj jądrowy. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

347

Cienie jądrowe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

352

Postludium. Noblowska trójca – Hahn, Rotblat i Sacharow . . . . . . . . . 355 Otto Hahn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

355

Józef Rotblat. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

358

Andriej Dmitriewicz Sacharow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

359

Posłowie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 363 Podziękowania. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 369 Bibliografia. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 371 Przypisy końcowe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 375 Indeks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 385

połączenia prowadzące do powstania najbardziej stabilnych jąder. W typowym dla siebie stylu sam Majorana uznał tę pracę za coś zbyt oczywistego i banalnego, by zasłużyła na publikację.

Zrozumienie stabilności jąder atomów na gruncie teorii postępowało szybko. W 1935 roku niemiecki teoretyk Carl von Wiezsäcker rozwinął bardziej dopracowany, na wpół empiryczny wzór dotyczący masy, z pomocą którego można było oszacowywać energie wiązania w jądrach atomowych oraz ustalać prawdopodobny los niestabilnych jąder. Jądra posiadające nadmiar protonów pozbywają się ładunku elektrycznego poprzez emisję pozytonów, zmieniając jeden lub więcej protonów w neutrony. To wyjaśnia to, co obserwowali państwo Joliot-Curie. Według tej samej zasady w jądrze atomowym ze zbyt dużą liczbą neutronów neutron może ulec przemianie w proton, emitując elektron. Jądra atomów z bardzo dużą liczbą protonów i wynikającą z tego ogromną energią elektrostatyczną potrzebują nadwyżki neutronów, by uzyskać spoiwo. Mimo to, gdy dojdzie do zgromadzenia w jednej zwartej grupie 92 protonów, jak w uranie, osiągnięta zostaje granica stabilności jądra. A jednak gdzieś tam na horyzoncie majaczyła szansa na to, że da się uzyskać wysoce niestabilne jądra cięższe od jąder uranu*.

Tajemnica Majorany Ettore Majorana zniknął w marcu 1938 roku. Zakładano, że popełnił samobójstwo, skacząc do morza z pokładu promu płynącego z Palermo do Neapolu. Nigdy jednak nie odnaleziono jego ciała i jego prawdziwy los pozostaje do dzisiaj tajemnicą.

Jeśli Majorana faktycznie zginął w wieku 31 lat, dołączył do takich postaci jak Roger Cotes w matematyce i Frank Ramsey w ekonomii. Łączy ich to, że każdy z nich został uznany za geniusza przez wielkiego mistrza w ich fachu. *

Półempiryczny wzór masowy dopuszcza możliwość, że jeśli 1043 neutrony przyciągają się nawzajem dzięki oddziaływaniu grawitacyjnemu, może powstać masywne jądro złożone z neutronów. Takie byty rzeczywiście istnieją – zostały wykryte przez astronomów i znane są jako gwiazdy neutronowe.

212

Niszczyciel światów

Cotes, który zmarł w XVII wieku, mając zaledwie 33 lata, był błyskotliwym matematykiem, który zastosował idee Newtona do obliczania orbit komet i sformułował teorię dotyczącą równonocy, co stało się podstawą drugiej edycji Principiów. Kiedy Cotes umarł, Newton powiedział: „Gdyby żył, dowiedzielibyśmy się jeszcze czegoś”1. Ramsey był studentem matematyki w latach dwudziestych XX wieku, który skrytykował kilka aspektów teorii ekonomicznej Johna Maynarda Keynesa. Zmarł, przeżywszy zaledwie 26 lat, a sam Keynes uważał go za człowieka znacznie zdolniejszego od siebie, mówiąc: „Było w nim coś z Newtona”2. Majorana, uznany przez Fermiego za jednego z magików na równi z Newtonem, należał do supernowych, których oślepiające światło przedwcześnie zgasło. W rozmowach o tym, czy Majorana nie żyje, czy też celowo zniknął bez śladu, Fermi stwierdził kiedyś, że jeśli faktycznie się zabił, to mając na względzie religijne przekonania jego rodziny, Majorana dołożyłby starań, by jego ciało nigdy nie zostało odnalezione.

Komentarz Fermiego na ten temat jest często cytowany: „Majorana był zbyt inteligentny. Jeśli postanowił zniknąć, nikt nigdy nie będzie w stanie go znaleźć. Musimy rozważyć wszystkie możliwości”3. Fermi nie tylko wierzył w to, że Majorana nikomu nigdy nie wyjawiłby swoich planów związanych z samobójstwem, lecz także w to, że bardzo łatwo mógł on zaaranżować swoje zniknięcie i zatarcie wszelkich śladów. Niezależnie od tego, czy wstąpił do zakonu, jak uważali ci, którzy rzekomo widzieli Majoranę, czy też udał się do Ameryki Południowej, jak relacjonowali inni świadkowie, tajemnica jego zaginięcia fascynuje historyków do dzisiaj. Śledztwo, które przeprowadził fizyk z Neapolu Slavatore Esposito, dostarczyło przekonujących dowodów, że Majorana uciekł na statku płynącym z Neapolu do Argentyny4. Istnieje kilka poszlak, które to potwierdzają.

Zwolennicy teorii celowego zniknięcia wskazują na to, że Majorana wycofał wszystkie oszczędności z banku kilka dni przed tym, jak widziano go po raz ostatni. Czas oraz miejsce jego domniemanego samobójstwa były zbieżne z momentem wypłynięcia z Neapolu statku do Buenos Aires. Tę tezę dodatkowo wzmacnia kilka relacji, według których mężczyzna w średnim wieku, naukowiec lub inżynier z rysami twarzy Majorany, był kilkakrotnie

14. Wizja Majorany 213

mieszaniny. Innym podejściem było zastosowanie dyfuzji gazowej, w której cząsteczki lżejszego izotopu łatwiej przechodzą przez porowatą membranę. Tutaj także powtórzenie procesu kilkaset razy z czasem zwiększyłoby procentową ilość U235 w stosunku do U238. Jedna rzecz była pewna: skończyły się czasy uprawiania nauki na stole w laboratorium czy nawet przy użyciu maszyn w specjalnie zbudowanych laboratoriach. Wzbogacanie uranu, by uwolnić z niego jakąkolwiek energię, miało być od teraz przedsięwzięciem na skalę przemysłową. Eksplozje wykorzystywane w działaniach militarnych jeszcze nie były w czyimkolwiek planie. Do czerwca 1940 roku wszystkie prace nad uranem w Stanach Zjednoczonych były objęte ścisłą tajemnicą.

Francuski łącznik Jedna z wersji historii mówi nam, że rozszczepienie jądra atomowego nie zostało odkryte przez Hahna i Strassmana. W laboratorium państwa Joliot-Curie panowała opinia, że niemieccy chemicy co najwyżej rozwinęli to, co Irène i jej asystent Pavle Savić ogłosili rok wcześniej oraz że ani Hahn, ani Strassman nie rozumieli w tamtym czasie znaczenia tego odkrycia lepiej niż Irène. Prawdziwe odkrycie zostało dokonane przez Frischa i Meitner na pniu zwalonego drzewa w szwedzkim lesie.

Po ogłoszeniu odkrycia Frédéric przystąpił z werwą do akcji, udowadniając, że reakcja łańcuchowa będzie możliwa. Pośpiesznie napisał wraz z kolegami artykuł, by pokazać, że to oni byli pierwsi, co miało być nagrodą dla Francji, poza tym nazwisko Curie wciąż miało prestiż, a francuska nauka ponownie znalazła się w świetle reflektorów.

Frédéric planował teraz zbudowanie reaktora doświadczalnego, by zaobserwować, czy reakcja łańcuchowa może mieć miejsce na dużą skalę. Jako że byłoby do tego konieczne 5 ton uranu, operacja została przeniesiona z Collège de France do bardziej przestronnego laboratorium w Ivry-sur-Seine na przedmieściach Paryża. Przedsięwzięcie wymagało wsparcia finansowego, więc przez całe lato 1939 roku Joliot-Curie przeprowadzał

256

Niszczyciel światów

demonstracje bardziej służące zrobieniu dobrego wrażenia na ministerstwie, niż na poszukiwaniu nieskazitelnych naukowych dowodów.

Jego kampania promocyjna najwyraźniej zadziałała zgodnie z zamierzeniem, ponieważ magazyn „Time” umieścił jego wizerunek na okładce jednego z jesiennych numerów. Artykuł naukowy przygotowany przez jego zespół był ostatnią otwartą publikacją przed tym, jak fizyka jądrowa na całym świecie została objęta tajemnicą państwową. O ile publiczne demonstracje Frédérica przyniosły projektowi zamierzony rozgłos, to już artykuł zrobił na uczonych o wiele mniejsze wrażenie – kiedy zapytano Fermiego, co o nim myśli, odparł ponoć, że „nie za wiele”. Jeden ze współpracowników Frédérica jakiś czas później przyznawał: „Z naukowego punktu widzenia artykuł nie był udany. Ale na pewno dobrze się sprawdził jako demonstracja”6.

Zespół Frédérica planował serię eksperymentów, które miały przekształcić energię atomu z tajemniczej koncepcji w praktyczne źródło energii, które dałoby się włączać i wyłączać w dowolnym czasie. Ich pierwsza próba zbudowania reaktora jądrowego polegała na umieszczeniu uranu w małych blokach wewnątrz grafitowej osłony, która według zamierzeń miała spowalniać neutrony. To niestety nie zadziałało, ponieważ zarówno neutrony początkowe, jak i wtórne – czyli wytworzone w procesie rozszczepienia – trzeba było spowolnić, a tego można było dokonać tylko w miksie uranowym. Badacze polewali bloki uranu wodą, lecz to także nie pomagało, gdyż woda pochłaniała zbyt wiele cennych neutronów. Działo się tak, ponieważ wodór w normalnej wodzie – H2O – przechwytuje neutrony, co jednak nie dzieje się w tak zwanej ciężkiej wodzie – D2O, w której wodór zastąpiony jest deuterem, którego jądra zawierają po jednym neutronie. Deuter nie ma zbytniej skłonności do przechwytywania neutronów, dlatego ciężka woda jest znacznie skuteczniejszym moderatorem. Frédéric postanowił użyć ciężkiej wody, a potem przeprojektować przebieg eksperymentu.

Najpierw trzeba było zbudować pustą w środku sferę wypełnioną ciężką wodą, w której rozprowadzono sproszkowany tlenek uranu. Następnie sfera została umieszczona na trzpieniu, by podczas obrotów proszek nie osiadał

17. „Ekstremalnie potężne bomby” 257

ile są one realne. Ich doświadczenia, wraz z badaniami nad reakcją łańcuchową prowadzonymi przez zespół w Laboratorium Cavendisha, objęte były ścisłą tajemnicą. Po kilku miesiącach Brytyjczycy mieli pewność, że realne badania i projekt mający na celu skonstruowanie bomby atomowej są wykonalne.

Chadwick, odkrywca neutronu, były zastępca Rutherforda, a od 1935 roku laureat Nagrody Nobla, był wysoce poważanym członkiem brytyjskiego środowiska naukowego. To on sporządził formalne sprawozdanie na temat postępów w badaniach, które zostało przedłożone Winstonowi Churchillowi. Premier zgodził się na kontynuację wysiłków za namową swojego zaufanego doradcy ds. nauki Fredericka Lindemanna, Lorda Cherwell, który przekonał go, że należy dać zielone światło dla stworzenia brytyjskiej bomby jądrowej. W sierpniu 1941 roku projekt otrzymał nijaką, bezbarwną nazwę Tube Alloys, wybraną po to, by każdy, kto by się na nią natknął, myślał, że dotyczy ona co najwyżej niewinnych badań w dziedzinie metalurgii.

Jeszcze w czasie pisania swojego raportu Chadwick nabierał przekonania, że powstanie bomby atomowej jest nieuniknione. Myśl, że broń jądrowa to już całkiem realna perspektywa, spowodowała u niego chroniczną bezsenność. Do końca życia Chadwick przyjmował środki nasenne.

Posag Churchilla Na początku 1941 roku Wielka Brytania wciąż była zagrożona niemiecką inwazją. Stany Zjednoczone nie były jeszcze w stanie wojny z Niemcami i na razie nie było jasne, czy kiedykolwiek zechcą zaangażować się w coś, co dla wielu amerykańskich obywateli było europejską wojną. Winston Churchill był zdesperowany, by zapewnić swojemu krajowi wsparcie ze strony prezydenta Roosevelta w działaniach, które w jego rozumieniu były walką o zachowanie ludzkiej przyzwoitości. Częścią tego, co brytyjski premier był gotów zaoferować, by osiągnąć ten cel, było podzielenie się najgłębszymi tajemnicami naukowymi, takimi jak prace nad rozwojem techniki

268

Niszczyciel światów

radarowej i badania dowodzące tego, że bomba jądrowa zrobiona z uranu to koncepcja, którą da się realnie wdrożyć.

Nieświadomi tych postępów amerykańscy fizycy kontynuowali prace nad ujarzmieniem energii jąder atomów, które w zamyśle mogły także prowadzić do zaprojektowania urządzenia wybuchowego. W początkach 1941 roku Ernest Lawrence w Berkeley przerobił swój cyklotron na separator elektromagnetyczny – urządzenie, przy pomocy którego pola magnetyczne cyklotronu mogły zostać użyte do oddzielania U235 od U238, dzięki różnicy ich mas. Wykorzystano w tym to, że kiedy wiązki jonów U235 i U238 o wysokich prędkościach przechodzą przez pole magnetyczne, wiązka lżejszych U235 jest odchylana bardziej niż ta zawierająca cięższe jony U238. Lawrence pokładał wielkie nadzieje w tym, że jego metoda elektromagnetycznej separacji będzie skutecznym sposobem oddzielenia U235.

Nie było jednak pewności co do tego, czy badania nad uranem okażą się opłacalne w razie, gdyby Stany Zjednoczone miały się zaangażować w wojnę. Do maja 1941 roku Amerykanie mieli w tej sprawie zgoła pesymistyczny pogląd – przewidywano, że dopiero w 1943 roku uda się zebrać wystarczająco dużo radioaktywnego materiału, by użyć go przeciwko wrogowi, zbudowanie reaktora jądrowego do napędu okrętów miało zająć 3–4 lata, a najlepsze, co można było osiągnąć w ramach programu uranowego, to bomba o bliżej nieokreślonej mocy w bliżej nieokreślonej przyszłości, na pewno nie przed rokiem 1945.

Koncepcja bomby jądrowej skupiała się całkowicie na neutronach powolnych – a to powodowało, że należało zrobić znacznie więcej. Na tym etapie nikt nie oczekiwał, że w Stanach Zjednoczonych da się skonstruować broń jądrową, tymczasem w Wielkiej Brytanii nastąpił już znaczący postęp w pracach opartych na ustaleniach Frischa i Peierlsa. Brytyjscy naukowcy odkryli, że jeśli uda się zebrać wystarczająco dużo czystego uranu-235, możliwe będzie uzyskanie rozszczepienia przy użyciu neutronów prędkich. Co więcej, wystarczające do osiągnięcia masy krytycznej miało być zaledwie 10 kilogramów uranu! Bombę o takich rozmiarach dałoby się załadować

17. „Ekstremalnie potężne bomby” 269

Bomba, wystarczająco mała, aby można ją było wykorzystać bojowo, została umieszczona na wieży pośrodku otwartej łąki. W odległości 32 kilometrów Sacharow i młodzi naukowcy z jego grupy oraz z grupy Zeldowicza leżeli na ziemi, twarzami zwróceni w stronę wieży. Tymczasem Tamm został zaproszony do bunkra wraz z VIP-ami, którzy byli „tak samo zdenerwowani jak my”9. Stalin zmarł w marcu, co oznaczało, że porażka niekoniecznie musiała prowadzić do egzekucji, choć w Gułagu wciąż było dużo obozów pracy gotowych na przyjęcie nowych więźniów.

Rozpoczęło się odliczanie, które było transmitowane przez głośniki: „dziesięć minut, pięć minut, dwie minuty…”. Obserwatorzy założyli ciemne gogle. Sacharow wspominał towarzyszące wszystkim napięcie: „60 sekund, 30, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1… Zobaczyliśmy błysk, a następnie szybko rozprzestrzeniającą się białą kulę, która rozjaśniła cały horyzont”.

Sacharow zdjął gogle i mimo że był częściowo oślepiony blaskiem, zobaczył „ogromną chmurę z fioletowymi, pyłowymi smugami, które stały się szare, oddzieliły się od ziemi i uniosły w górę, przybierając pomarańczowy kolor”. Powstał znajomy kształt grzyba atomowego, którego trzon był znacznie grubszy niż w przypadku wybuchów klasycznych bomb atomowych. Chmura szybko wypełniła połowę nieba, które „przybrało złowrogi niebiesko-czarny kolor”. Fala uderzeniowa „uderzyła uszy i zadała ostry cios [całemu] ciału”10.

Minister budowy maszyn Wiaczesław Małyszew wyszedł z bunkra dla VIP-ów, aby poinformować, że premier Gieorgij Malenkow zadzwonił z gratulacjami. Następnie Małyszew dołączył do Sacharowa w samochodzie, aby udać się do punktu zerowego wybuchu i na własne oczy zobaczyć skutki.

Małyszew i Sacharow podjechali na odległość około 50 metrów od miejsca wybuchu, po czym wysiedli z samochodu i „nonszalancko” spacerowali po okolicy11. Podłoże, po którym stąpali, wyglądało, jakby zamieniło się w szkło, tworząc księżycowy krajobraz rozciągający się po horyzont we wszystkich kierunkach. Na podobieństwo Ikara, Sacharow i Małyszew popełnili głupstwo, zanadto zbliżając się do sztucznego słońca. Na początku listopada Sacharow poważnie zachorował na niezdiagnozowaną chorobę

332

Niszczyciel światów

krwi, która nawracała co jakiś czas, ale którą fizyk szczęśliwie zdołał pokonać. Małyszew nie miał tyle szczęścia i zmarł cztery lata później na białaczkę w wieku 54 lat.

Wybuch o mocy 500 kiloton* był spowodowany głównie rozszczepieniem uranu i stanowił jedynie ułamek mocy prawdziwej samonapędzającej się bomby wodorowej. Przekroczenie tej granicy wymagałoby dalszego przełomu, „Trzeciej Idei”12.

Wiadomości o potężnym amerykańskim teście Castle Bravo w marcu 1954 roku zintensyfikowały prace rozwojowe w Związku Radzieckim. Eksplozja pokazała, że Amerykanie znaleźli rozwiązanie, a dane dotyczące opadu radioaktywnego dostarczyły pewnych wskazówek dotyczących budowy amerykańskiej broni. Po długich rozważaniach i analizie wszystkich dostępnych informacji zespół Sacharowa doszedł do rozwiązania metodą eliminacji. Rosjanie wiedzieli, że jednoetapowy zapłon nie zadziała, co skłoniło ich do skupienia się na zapłonach dwustopniowych. Wcześniej pomysł ten opierał się na mechanicznej fali uderzeniowej powstałej w wyniku rozpadu pierwotnego jako pośredniku, ale teraz Sacharow znalazł sposób na ściśnięcie wtórnego rdzenia termojądrowego za pomocą promieniowania z pierwotnego ładunku jądrowego. Kluczowe sekrety mechanizmu Ulama–Tellera w końcu zaczęły się składać w jedną całość również w Związku Radzieckim.

Należało jednak rozwiązać kilka złożonych problemów dotyczących procesów fizycznych zachodzących podczas sprężania materii przez promieniowanie. Sacharow znalazł rozwiązania matematycznych równań różniczkowych cząstkowych, które potwierdziły, że taka koncepcja powinna zadziałać. To stopniowe wykorzystanie wybuchu atomowego do implozji paliwa termojądrowego jest tym, co Sacharow nazywał „Trzecią Ideą”. Kilku członków zespołu przeprowadziło burzę mózgów na tablicach, a dzięki tej zbiorowej pracy nastąpił przełom. Sacharow najlepiej zrozumiał fizyczne i matematyczne aspekty tej idei. Ta wiedza, w połączeniu z autorytetem, *

Częściej w literaturze podaje się jednak 400 kt – przyp. red.

20. Wynalazek Ulama–Tellera 333

Józef Rotblat Wśród naukowców, których dręczyły wyrzuty sumienia po tym, jak na własne oczy ujrzeli przerażające konsekwencje swojej pracy, Józef Rotblat był jedynym uczestnikiem projektu Manhattan, który porzucił go z powodów moralnych już wówczas, gdy stało się jasne, że przestało dla niego istnieć jakiekolwiek uzasadnienie.

Za jedyny cel badań w Los Alamos Rotblat uważał zbudowanie bomby atomowej jako środka odstraszania na wypadek, gdyby podobną broń skonstruowali Niemcy. Do 1944 roku dotarło do niego jednak, że wojna w Europie najpewniej skończy się, zanim przedsięwzięcie z Los Alamos zostanie ukończone. Z tego powodu uznał swój dalszy udział w nim za bezsensowny.

Jego rozterki i niepokój wzmocniły się zaraz po uroczystej kolacji w domu Jamesa Chadwicka w marcu 1944 roku. Podczas przyjęcia obecny był generał Leslie Groves, a kiedy Rotblat wyraził obawy dotyczące celu projektu Manhattan w kontekście rychłego upadku Niemiec, Groves odpowiedział zgryźliwie: „Ale oczywiście zdaje pan sobie sprawę, że celem projektu jest ujarzmienie naszego głównego wroga, Rosjan”4.

W listopadzie 1944 roku Chadwick powiedział Rotblatowi, że według wywiadu Niemcy nie pracują nad bronią atomową. Wtedy Rotblat poprosił, by zwolnić go z projektu, by mógł wrócić do Wielkiej Brytanii. Groves i służby bezpieczeństwa w Los Alamos nabrali przekonania, że Rotblat to szpieg, lecz mimo to pozwolono mu odejść pod warunkiem, że nie zdradzi nikomu swoich powodów.

Rotblat wrócił na Uniwersytet w Liverpoolu, gdzie stanął na czele wydziału fizyki jądrowej. Chcąc wykorzystać swoją wiedzę i umiejętności dla dobra ludzkości, w 1949 roku objął stanowisko profesora fizyki w Szpitalu Świętego Bartłomieja na Uniwersytecie Londyńskim.

W 1957 roku, w miarę jak przyspieszały próby z bronią jądrową, Rotblat ustanowił Konferencję Pugwash w Sprawie Nauki i Problemów Światowych, która miała trzy główne cele: edukację na temat zagrożeń związanych z energią

358 Niszczyciel światów

jądrową podczas wojny i pokoju, kontrolę nad bronią jądrową oraz zapewnianie odpowiedzialności nauki przed społeczeństwem. W okresie zimnej wojny Pugwash stało się kanałem komunikacji pomiędzy blokiem wschodnim a zachodnimi demokracjami. Organizacja odegrała ważną choć zakulisową rolę w doprowadzeniu do ustanowienia międzynarodowego zakazu prób z bronią jądrową i podpisania traktatów o nierozprzestrzenianiu broni jądrowej.

W 1995 roku, 100 lat po przełomowym odkryciu Wilhelma Röntgena i 50 lat po tym, jak zaczęła się era atomu, Rotblatowi i jego organizacji przyznano Pokojową Nagrodę Nobla „za wysiłki zmierzające do zmniejszenia roli, jaką odgrywa broń jądrowa w polityce międzynarodowej, a w dłuższej perspektywie wyeliminowania takiej broni”5.

Andriej Dmitriewicz Sacharow Sacharow zdobył dwie nagrody związane z bombą wodorową: Nagrodę im.

Stalina w 1953 roku za stworzenie takiej broni oraz Pokojową Nagrodę Nobla w 1975 roku za swoją pracę, dzięki której mógł się jej wyrzec.

Pięćdziesięciomegatonowy wybuch Car-Bomby w 1961 roku był kulminacją prac Sacharowa nad eksplozjami termojądrowymi. Chruszczow chciał teraz ujrzeć demonstrację urządzenia o mocy 100 megaton. To ogromnie zmartwiło Sacharowa. Zastąpienie uranu-238 ołowiem nie tylko zmniejszyło moc bomby o połowę, lecz także wyeliminowało większość z powstającego w wyniku wybuchu opadu promieniotwórczego. Broń o mocy 100 megaton nie tylko mogła zrównać z ziemią tereny miejskie na obszarze o promieniu 80 kilometrów i wywołać oparzenia trzeciego stopnia w promieniu ponad 190 kilometrów – mogłaby to być cała południowa Anglia, od Londynu po Bristol i od Southampton do Birmingham – lecz także spowodować śmiercionośny opad radioaktywny, który rozprzestrzeniłby się aż nad terytoria państw Układu Warszawskiego, także Rosji.

Nie istniał praktyczny sposób przenoszenia tak ciężkiej broni na cel wroga – i całe szczęście, bo przecież chyba nikt nie zdołałby znaleźć moralnego

Postludium. Noblowska trójca – Hahn, Rotblat i Sacharow 359