Книга Создание атомной бомбы - Ричард Роудс

не педагогические таланты, а «мастерство, доброту и профессиональное достоинство»[627]. Одно из исследований двухсот таких наставников приходит к следующему выводу: «По-видимому, успешность таких учителей основывается в основном на их способности взять на себя роль отца своих учеников»[628]. Лишенный отца молодой человек находит суррогатного отца, обладающего талантом, добротой и чувством собственного достоинства, отождествляет себя с ним и начинает подражать ему. На более поздней стадии этого процесса независимый ученый сам стремится к тому, чтобы стать наставником сравнимого масштаба.

Человек, которому суждено было стать основателем американской физики больших машин, приехал в Беркли в 1928 году, за год до Оппенгеймера. Эрнест Орландо Лоуренс[629] был на три года старше молодого теоретика и во многих отношениях являлся его противоположностью, представляя противоположный край составного спектра американских типов. И он, и Оппенгеймер были высокими и голубоглазыми, оба ставили перед собой высокие цели. Но Эрнест Лоуренс был экспериментатором родом из раскиданных в прериях мелких городишек Южной Дакоты. Он был потомком норвежских эмигрантов, сыном школьного инспектора и председателя учительской коллегии. Все свое образование вплоть до докторской степени он получил в Соединенных Штатах – в университетах Южной Дакоты, Миннесоты, Чикаго и, наконец, в Йеле. По словам одного из его учеников, будущего нобелевского лауреата Луиса У. Альвареса, он отличался «почти что отвращением к математической мысли»[630]. Он обладал ребячливым, общительным характером, никогда не употреблял крепких ругательств и научился чувствовать себя в своей тарелке среди столпов общества, бывших завсегдатаями элитарного калифорнийского клуба в Богемской роще. К тому же он был успешным торговцем, сумевшим оплатить обучение в университете за счет продажи алюминиевой посуды по окрестным фермам, и обладал талантом к изобретению замысловатых механизмов. Лоуренс приехал в Беркли из Йеля вместе с родителями и младшим братом на автомобиле Reo Flying Cloud и поселился в преподавательском клубе. Одержимый навязчивым стремлением к величию – как своему, так и физики, – он работал с раннего утра до поздней ночи.

Еще на первом курсе магистратуры, в 1922 году, Лоуренс начал обдумывать возможности достижения высоких энергий. В этом его по-отечески поддерживал его пылкий наставник. Уильям Фрэнсис Грей Суонн, англичанин, попавший в Миннесоту после работы в отделе земного магнетизма частного Института Карнеги в округе Колумбия, затем перешел по мере развития своей научной карьеры в Чикаго, а потом и в Йель, и Лоуренс всюду сопровождал его. После того как Лоуренс получил докторскую степень и приобрел многообещающую репутацию, Суонн убедил Йельский университет позволить ему не тратить традиционные четыре года на работу младшим преподавателем и сразу занять должность доцента физического факультета. В 1926 году Суонн ушел из Йеля, и это стало одной из причин того, что Лоуренс решил перебраться на запад. Кроме того, в Беркли ему обещали должность адъюнкт-профессора, хорошую лабораторию, сколько угодно аспирантов и 3300 долларов в год зарплаты, а Йель ничего подобного не предлагал.

В Беркли, как говорил впоследствии Лоуренс, «как мне казалось, было самое время уточнить мои исследовательские планы, понять, нельзя ли с пользой заняться ядерными исследованиями, потому что передовые работы Резерфорда и его школы ясно показывали, что следующей областью великих свершений в физике явно будет атомное ядро»[631]. Но, как объясняет Луис Альварес, «утомительные методы, которые использовал Резерфорд… отпугивали самых перспективных ядерных физиков. Простые расчеты показывали, что один микроампер ускоренных при помощи электричества легких ядер будет ценнее, чем все мировые запасы радия, – если только ядерным частицам удастся придать энергию порядка миллиона электрон-вольт»[632].

Альфа-частицы или, еще лучше, протоны можно ускорять, если производить их в разрядной трубке, а затем применять к ним электрическое притяжение или отталкивание. Но никто не знал, как сконцентрировать в одном месте на достаточное с практической точки зрения время напряжение в миллионы вольт, по-видимому необходимое для преодоления электрического барьера более тяжелых ядер, без электрических пробоев, которые могут быть вызваны искрами или перегревом. Эта проблема была, по сути дела, проблемой механической, экспериментальной. Неудивительно, что ею заинтересовалось молодое поколение американских физиков-экспериментаторов, выросших в мелких городках и на сельских фермах и с самого детства увлекавшихся радиотехникой. К 1925 году Мерл Тьюв, друг детства и одноклассник Лоуренса по школе в Миннесоте, также пользовавшийся покровительством У. Ф. Г. Суонна, а теперь работавший в Институте Карнеги вместе с тремя другими физиками, сумел добиться кратковременного, но впечатляющего ускорения частиц при помощи высоковольтного трансформатора, погруженного в масло. Разрабатывали новое оборудование и другие, в том числе Роберт Дж. Ван де Грааф в МТИ и Чарльз К. Лауритсен в Калтехе.

Лоуренс занимался более перспективными исследованиями, но не забывал и о задаче получения высоких энергий. Главная идея пришла ему в голову весной 1929 года, за четыре месяца до приезда Оппенгеймера. «В начале своей работы в Беркли, когда он еще был холостяком, – пишет Альварес, – Лоуренс часто проводил вечера в библиотеке, читая все подряд… Хотя в аспирантуре он еле-еле сдал французский и немецкий на требовавшемся уровне и, следовательно, почти не знал ни того ни другого языка, он прилежно, вечер за вечером, перелистывал старые выпуски иностранных изданий»[633]. Такой силой обладало упорство Лоуренса. И оно принесло свои плоды. Просматривая посвященный электротехнике немецкий журнал Archiv für Elektrotechnik, который редко читали физики, он наткнулся на сообщение норвежского инженера Рольфа Видероэ под названием «О новом принципе выработки повышенных напряжений» (Über ein neues Prinzip zur Herstellung höher Spannungen). Этот заголовок привлек его внимание. Он стал изучать прилагавшиеся к статье фотографии и чертежи. Они казались достаточно ясными, чтобы дать Лоуренсу представление о содержании статьи, и он не стал возиться с расшифровкой ее текста.

Видероэ нашел хитроумное решение задачи высокого напряжения, развив принцип, открытый одним шведским физиком в 1924 году. Он установил друг за другом два металлических цилиндра и откачал из них воздух. Источник питания подавал 25 000 вольт переменного напряжения высокой частоты, быстро меняющего полярность с положительной на отрицательную и наоборот. Таким образом, это напряжение можно было использовать как для отталкивания, так и для притяжения положительно заряженных ионов. Если подать на первый цилиндр отрицательное напряжение в 25 000 вольт и ввести с одного его конца положительные ионы, то на выходе из первого цилиндра во второй они будут ускорены до 25 000 вольт. В этот момент нужно изменить полярность, подать на первый цилиндр положительное напряжение, а на второй – отрицательное, и ионы ускорятся еще больше под действием отталкивания и притяжения. Если добавить еще цилиндров, делая их с каждым разом все