12 сентября, прогуливаясь по столице Великобритании и размышляя о романе Герберта Уэллса «Освобожденный мир», Лео Силард вдруг понял, как можно вызвать цепную ядерную реакцию за счет недавно открытых нейтронов. Хотя механизм деления атомных ядер еще не был описан, физик интуитивно почувствовал, что находится на верном пути. Он рассуждал следующим образом. При создании определенных условий быстрые нейтроны способны поразить ядро с такой энергией, что при этом выделится два нейтрона. Тогда, поглотив один нейтрон и выпустив два ядра, атомы становятся более легкими изотопами того же самого элемента. Но что произойдет, если каждый из двух выпущенных нейтронов ударит новое ядро и вызовет выделение еще пары нейтронов из каждого? Тогда получится четыре нейтрона. С каждым ударом нового ядра станет образовываться по восемь нейтронов – и так далее, по нарастающей. Другими словами, единичный нейтрон может стать причиной образования миллионов нейтронов, каждый из которых в свою очередь инициирует ядерную реакцию.
Физик решил сразу перейти от слов к делу. Вызвав цепную реакцию бомбардировкой нейтронами атомов бериллия и индия, он убедился, что эти элементы не подходят для такой цели. Тем не менее в 1936 году он запатентовал свою идею, причем сделал это тайно, поскольку опасался, что гитлеровцы могут использовать ядерную цепную реакцию для изготовления атомной бомбы. Вообще, Лео Силард оказался одним из первых, кто задумался о возможных последствиях проникновения в тайны атомного ядра. В середине 1930-х годов он неоднократно обращался к именитым коллегам с вопросом, не считают ли они благоразумным воздержаться, хотя бы временно, от публикации результатов работ, имея в виду серьезные и даже опасные последствия их изысканий. Увы, коллеги отвергли его предложение, желая стать первооткрывателями и добиться всемирной славы.
Переехав в 1937 году в США, Лео Силард продолжал испытывать сильное беспокойство по поводу работ, которые ведут беспринципные европейские физики. Даже если немцы не добьются успеха, Гитлер всегда может прибегнуть к шпионажу. Понимание он нашел только после того, как Германия присоединила к себе Австрию и Судеты, а немецкие физики Отто Ган и Фриц Штрассман доказали практическую осуществимость расщепления ядра атома. К «заговору» Силарда первыми присоединились его земляки – венгры Юджин Вигнер и Эдвард Теллер, которые эмигрировали в США, успев испытав на себе все «прелести» нацистского режима.
Широкая популяризация идеи цепной ядерной реакции в Соединенных Штатах связана с именем Нильса Бора, главой Копенгагенского института теоретической физики. В 1939 году Бор, достигший тогда возраста пятидесяти четырех лет, обрел статус «отца» ядерной физики, заняв место Резерфорда, умершего за два года до этого. После Рождества, проведенного в Копенгагене, ученый узнал от своего помощника об «урановых экспериментах» Отто Гана и Фрица Шрассмана и о теории ядерного деления, развитой Лизой Мейтнер и Фредериком Жолио-Кюри. Вскоре Бор выехал из Копенгагена в США, где ему предстояло выступить 26 января на V Вашингтонской конференции по теоретической физике. Доклад Бора об эксперименте Гана-Штрассмана был принят с большим интересом. Конференция закрылась через два дня, но за это время еще четыре американские лаборатории (Колумбийский университет в Нью-Йорке, Институт Карнеги в Вашингтоне, Университет Джона Хопкинса и Калифорнийский университет) воспроизвели эксперимент, расщепив атомное ядро урана.
В своем воскресном выпуске от 29 января газета «Нью-Йорк таймс» опубликовала сообщение о расщеплении ядра, сравнивая его с «атомным взрывом», при котором «высвободилось бы двести миллионов вольт». То, что это всего лишь «электрон-вольты», а взрывы были микроскопического масштаба, не снижало пафоса статьи.
Значение нового открытия могло остаться чисто академическим, если бы не необычайно большое количество энергии, которая могла выделиться в ходе удачного эксперимента. Если же прибавить к этому возможность запуска самоподдерживающейся цепной реакции, то ядерная физика из области науки, чьей ареной была лаборатория, превращалась в явление, которое следовало контролировать во имя государственных интересов. Технологии искусственного расщепления атомов урана давали не только перспективу беспредельного могущества, но и шанс обрести «абсолютное» (или «последнее», если пользоваться американской терминологией) оружие.
Лео Силард, как никогда раньше, встревожился по поводу последствий открытия процесса расщепления уранового атомного ядра. Живое воображение ученого снова опережало события, и он с поразительной ясностью предугадал грядущую гонку атомных вооружений. Силард обратился за поддержкой к итальянскому физику Энрико Ферми, который тоже переселился в США, спасаясь от фашизма. Коллега наконец-то внял его аргументам и приостановил публикации о собственных достижениях. 2 февраля 1939 года Силард написал Фредерику Жолио-Кюри, но тот не ответил: французская группа физиков была близка к осуществлению цепной реакции и не желала лишаться первенства из-за сомнений далекого от текущих проблем эмигранта.
Весной 1939 года Лео Силард и его друзья всерьез размышляли над тем, как наилучшим образом довести до американского правительства огромное значение атомных исследований и их возможное влияние на военную тактику и стратегию. Первая попытка заинтересовать должностных лиц потерпела фиаско. 17 марта Энрико Ферми посетил контр-адмирала Стэнфорда Хупера, начальника Технического управления Военно-морских сил, имея на руках рекомендательное письмо от Джорджа Пеграма из Колумбийского университета:
Эксперименты, проведенные в физических лабораториях Колумбийского университета, показали, что могут быть созданы условия, при которых химический элемент уран окажется в состоянии освободить большой избыток своей атомной энергии, и что это может означать возможность использовать уран в качестве взрывчатого вещества, которое выделяло бы в миллион раз больше энергии на килограмм вещества, чем любой известный тип взрывчатки. Мне лично кажется, что шансов здесь мало, но мои коллеги и я считаем, что нельзя пренебрегать даже малейшей возможностью, и поэтому я позвонил <…> сегодня утром, главным образом с целью установить канал, по которому результаты наших экспериментов могут быть, если в этом появится необходимость, переданы соответствующим лицам в министерстве ВМС США.
Профессор Энрико Ферми, который совместно с <…> другими работает над этой проблемой в наших лабораториях, сегодня отправился в Вашингтон, чтобы вечером выступить перед Философским обществом, и завтрашний день пробудет в Вашингтоне. Он позвонит в Ваше управление и, если Вы пожелаете встретиться с ним, будет рад более определенно рассказать о состоянии этой проблемы в настоящее время.
Ферми <…> является профессором физики Колумбийского университета <…> был награжден Нобелевской премией. <…> В этой области ядерной физики нет человека более компетентного, чем он.
Профессор Ферми недавно прибыл в нашу страну для постоянного жительства и в положенное время станет американским гражданином…
Контр-адмирал Хупер отнесся к идее использования атомной энергии без интереса, но организовал для Энрико Ферми встречу с группой технических экспертов и ученых, работающих на ВМФ. В то время физик-эмигрант не сумел достучаться до военных. Он постоянно сбивался, переходил с английского на итальянский. Его вежливо выслушали и попрощались, не задавая вопросов.