Однако ученые не собирались отсиживаться в лабораториях. Через пять дней после нападения Германии тридцать сотрудников института Иоффе ушли в армию добровольцами или по мобилизации, а месяц спустя их число возросло до ста тридцати. Институт был реорганизован, приоритет теперь отдавался оборонным работам: радиолокации, бронезащите и размагничиванию кораблей. Такое положение было повсеместным.
Игорь Курчатов решил оставить свои работы по делению ядра, и его лаборатория была расформирована. Часть оборудования перевезли в Казань, куда институт Иоффе эвакуировался в июле – августе. Остальное, включая недостроенный циклотрон, осталось в Ленинграде. Сам Курчатов присоединился к группе, занимающейся проблемами защиты кораблей от магнитных мин. Он провел три месяца в Севастополе, который был главной базой Черноморского флота, и покинул его в начале ноября, когда город осадили немецкие войска. В апреле 1942 года Курчатов и другие члены группы размагничивания получили за свою работу Сталинскую премию. Из-за подорванного здоровья Курчатов не смог возвратиться на флот, а взял на себя руководство броневой лабораторией Физико-технического института.
Большинство ученых-ядерщиков оставили свои исследования, чтобы работать на нужды фронта. Физический институт был эвакуирован из Москвы в Казань, где члены группы ядерной физики использовали свои знания для разработки акустической аппаратуры по обнаружению самолетов и контроля качества военной продукции. Институт химической физики также переехал в Казань, а Зельдович и Харитон оставили свои исследования цепной реакции деления, занявшись совершенствованием пороховых смесей для снарядов реактивной артиллерии «БМ» («катюша»). Харьковский физико-технический институт был эвакуирован в Алма-Ату и в Уфу, где сконцентрировал свои усилия на разработке нового оружия и помощи промышленности. Только Радиевый институт, также переехавший в Казань, продолжил работу по синтезу соединений урана с целью их использования в процессах разделения изотопов, однако исследования проводились в очень малом масштабе.
С началом войны Урановая комиссия прекратила свою работу. Владимир Вернадский вместе с группой других пожилых академиков был эвакуирован в курортную местность Боровое в Казахстане. В своем дневнике в записях от 13 и 14 июля он выразил опасение, что Германия сможет применить на полях сражений отравляющие газы или «энергию урана», но его вера в победу СССР была непоколебимой.
Особую озабоченность влиянием науки на жизнь людей выразил Пётр Капица на митинге ученых, состоявшемся в Москве 12 октября 1941 года. Капица не забыл об атомной бомбе. «Мое личное мнение, что технические трудности, стоящие на пути использования внутриатомной энергии, еще очень велики, – сказал он. – Пока еще это дело сомнительное, но очень вероятно, что здесь имеются большие возможности. Мы ставим вопрос об использовании атомных бомб, которые обладают огромной разрушительной силой». Будущая война будет еще более ужасной, чем эта, сказал Капица, и «поэтому ученые должны сейчас предупредить людей об этой опасности, чтобы все общественные деятели мира напрягли все свои силы, чтобы предотвратить возможность другой войны, будущей». Хотя Капица говорил о возможном влиянии науки на ход войны, он не призывал к разработке атомной бомбы для использования ее против Германии.
Впрочем, среди советских физиков был человек, который ощущал настоятельную необходимость возобновления ядерных исследований. То был 28-летний Георгий Флёров, открывший спонтанное деление атомов урана. В начале войны он был призван в армию и направлен в Ленинградскую военно-воздушную академию для подготовки в качестве инженера, обслуживающего пикирующие бомбардировщики «Пе-2». Мысль о ядерной физике не оставляла Флёрова. Он написал Абраму Иоффе о своем желании выступить на научном семинаре. Флёрова командировали из Йошкар-Олы, куда была эвакуирована Военно-воздушная академия, в Казань. Там в середине декабря 1941 года он и выступил перед группой ученых, среди которых были Иоффе и Капица. Георгий Флёров говорил, как всегда, с энтузиазмом, живо, но убедить академиков у него не получилось, что объяснимо: война вошла в самую ожесточенную фазу, немцы приближались к Москве, а военная промышленность еще не оправилась от разрушительных ударов, нанесенных ей гитлеровским вторжением.
И всё же неугомонный Флёров не дал своей инициативе заглохнуть. Он отправил большое письмо Курчатову. В нем молодой физик начал с утверждения, что цепная реакция на медленных нейтронах в природном уране невозможна, а на обогащенном уране или же в природном уране с замедлителем она оказалась бы столь дорогостоящей, что использование ядерной энергии стало бы экономически невыгодным. Но энергетический выход цепной реакции на быстрых нейтронах, писал он, был бы эквивалентен взрыву ста тысяч тонн тринитротолуола, и поэтому соответствующие исследования заслуживают времени и затрат. «Основной вопрос, – писал он, – сможем ли мы вообще осуществить цепную ядерную реакцию на быстрых нейтронах».
Первое условие для осуществления цепной реакции на быстрых нейтронах, отмечал Флёров, состоит в том, чтобы каждый акт деления вызывал по меньшей мере еще одно деление. Далее Флёров рассматривал число нейтронов, образующихся в одном акте деления, для урана-235 и протактиния-231. Оба эти элемента, писал он, можно использовать как активный материал, а критическая масса для каждого оценивается между 0,5 и 10 килограммами. Вторым условием взрывной цепной реакции является быстрый скачкообразный переход в сверхкритическое состояние. Если переход будет слишком медленным, то делению подвергнется лишь малая доля ядер урана и произойдет преждевременная детонация от случайных нейтронов.
Флёров представил расчеты, касающиеся реализации этих условий, а также набросал эскиз экспериментальной бомбы. Он предположил, что обеспечить быстрый переход в сверхкритическое состояние возможно путем сжатия активного материала. На эскизе Флёрова уран-235 или протактиний-231 разделены на две полусферы, а обычная мощная взрывчатка используется для быстрого выстрела одной полусферы в другую. Этот метод позднее стал известен как «пушечный». Флёров надеялся, что письмо заставит Курчатова вновь заняться ядерными исследованиями. Но тот не ответил на него, хотя и хранил это многостраничное послание в ящике рабочего стола до самой смерти.
В начале 1942 года часть, в которой служил лейтенант Георгий Флёров, расположилась в Воронеже, вблизи линии фронта. Воронежский университет эвакуировался, но его библиотека осталась. «Американские физические журналы, несмотря на войну, в библиотеке были, и они больше всего интересовали меня, – писал Флёров позднее. – В них я надеялся ознакомиться с новыми статьями по делению урана, найти отклики на нашу работу по спонтанному делению». Когда Флёров просматривал журналы, он обнаружил, что в них не только отсутствовал отклик на его открытие, но не было и других статей по делению. Возникало четкое ощущение, что ведущие ядерщики переключились на какие-то другие темы.
Флёров сделал напрашивающийся вывод: исследования по ядерному делению в США строго засекречены. И был абсолютно прав. История сохранила анекдотический случай, когда агенты ФБР вызвали на допрос известного американского издателя Джона Кэмпбелла за то, что в его журнале «Эстаундинг сайнс фикшн» (мартовский номер за 1944 год) был опубликован рассказ Клива Картмилла «Дедлайн», в котором фантаст очень точно описал конструкцию реальной атомной бомбы и процесс обогащения урана. Поскольку некоторые из авторов, сотрудничавших с Кэмпбеллом, работали на военные проекты правительства, агенты заподозрили, что произошла «утечка» секретной информации. В действительности Картмилл всего лишь воспользовался научно-популярной литературой по атомной тематике, выходившей еще до войны.
