Новое исследование раскрыло, что нацистская Германия не смогла бы построить атомную бомбу или атомный реактор

Физики из Колумбийского университета и Мэрилендского университета пересмотрели историю нацистской ядерной программы и пришли к выводу, что Германия даже не приблизилась к созданию работающего реактора. Речь о бомбе тем более не шла.

По данным историков, Манхэттенский проект изначально стал ответом США на предполагаемое лидерство нацистской Германии в ядерных технологиях. То, что немецкий реактор так и не заработал, известно давно. Однако исследователи до сих пор спорят, насколько близко немецкие учёные подошли к цели.

Авторы новой работы, в числе которых физики Патрик Парк и Тимоти Кёт, назвали свой подход "ядерной археологией". Сначала они изучили исторические документы "Уранового проекта" (Uranprojekt), как называлась немецкая ядерная программа. Затем команда построила модель, которая воспроизводит реалистичные измерения, отражающие реальный прогресс программы.

В центре внимания оказался B8, последний крупный урановый эксперимент нацистской Германии, проведённый в 1945 году в Хайгерлохе. Через два года после войны руководитель программы Вернер Гейзенберг заявил, что реактору не хватило совсем немного урана. Новое исследование опровергает эту оценку и утверждает, что Германия не могла построить ни реактор на тяжелой воде, ни графитовый реактор.

Исследователи пишут в статье:

Наш новый ядерный анализ показывает, что для достижения критичности B8 требовалось примерно в 2 раза больше урана и в 2,3 раза больше тяжелой воды, что значительно превосходит оценки Гейзенберга.

Цифры приводятся относительно объёмов, которые реально использовались в эксперименте. Критичностью физики называют состояние, при котором цепная ядерная реакция становится самоподдерживающейся – каждое деление ядра урана в среднем вызывает ещё одно деление. Именно этого порога немецкие установки так и не достигли.

Главной проблемой оказалась тяжелая вода, служившая замедлителем нейтронов. Без замедлителя быстрые нейтроны, рождающиеся при делении, плохо захватываются ядрами урана-235, и цепная реакция в природном уране не запускается. Согласно исследованию, B8 потребовалось бы примерно вдвое больше тяжелой воды, чем завод Norsk Hydro в оккупированной Норвегии, главный поставщик немецкой программы, произвёл за всю войну.

Фигура Гейзенберга придаёт истории особое значение. Руководитель нацистского уранового проекта был тем самым учёным, который произвёл революцию в квантовой физике, сформулировал принцип неопределенности и в 1932 году получил Нобелевскую премию.

Гейзенберг присоединился к немецким ядерным исследованиям в 1939 году, через год после открытия деления ядра. Под его руководством прошли восемь крупных экспериментов, в которых изучалась возможность получения энергии из урана. B8 стал последним из них.

По словам авторов статьи, военные неудачи заставили Германию отодвинуть ядерные исследования на второй план. После войны немецкие ядерные материалы "исчезли в коллекциях американской или советской разведки либо ушли на черный рынок". Это "оставило окно" для бывших участников программы, включая Гейзенберга, которые могли делать технические заявления об "Урановом проекте" без возможности независимой проверки.

В 1947 году Гейзенберг опубликовал статью в журнале Nature, где утверждал, что B8 заработал бы, если бы его команда получила "относительно небольшое количество урана". Авторитет учёного, одного из самых выдающихся физиков своего времени, привёл к спорам среди современных историков науки. При этом, как отмечают исследователи, дискуссия в основном строилась на анализе документов, а не на технической проверке того, что было физически осуществимо.

Для заполнения пробела, команда провела криминалистический и документальный анализ урана, тяжелой воды и графита, использовавшихся в B8. Первоисточники на немецком языке не содержали химических характеристик материалов. Однако учёным удалось получить достаточно точные оценки с помощью методов, ранее применявшихся при исследовании послевоенных ядерных объектов.

Далее исследователи построили три независимые симуляционные модели, воссоздающие физические условия B8. Для сверки они использовали данные современных тому времени установок, в частности реактора Chicago Pile 3 ("Чикагская поленница-3") из Манхэттенского проекта. Этот реактор работал на природном уране с тяжеловодным замедлителем и по конструкции был близок к немецкому B8.

Анализ показал, что Гейзенберг "значительно недооценил" требования для достижения критичности. Минимальные потребности B8 оказались такими:

• в 1,9–2,7 раза больше урана, чем было использовано

• в 2,1–2,4 раза больше тяжелой воды

• графит как альтернативный замедлитель не подходил из-за чрезмерного количества примесей

Черная смерть возвращалась в Европу почти 400 лет – ученые восстановили историю чумы по древней ДНК

Археологи нашли гробницу возрастом 2400 лет, которая могла принадлежать древнему рестлеру

Загрязнённость графита имела главное значение, так как даже небольшие количества примесей, например бора, активно поглощают нейтроны и не дают цепной реакции развиться.

Немецкий графит, доступный в военное время, не позволял построить работающий реактор, и эту проблему не смог бы обойти даже физик уровня Гейзенберга.