Поскольку во время войны архивы ХФТИ сильно пострадали, сегодня трудно определить конкретные области, в которых велись изыскания. Более или менее достоверно известно, что часть проектов института была связана с созданием сверхмощных генераторов ультракоротких волн, авиационных двигателей на жидководородном топливе, каких-то «рассеивающих силовых лучей» и… «атомно-молекулярного боезапаса»!
О результатах этого последнего проекта говорит патентная заявка, которую харьковские ученые Фриц Ланге, Владимир Семёнович Шпинель и Виктор Алексеевич Маслов подали в 1940 году. Их изобретение настолько опередило время, что они не смогли получить авторские свидетельства и не скоро стали формальными изобретателями первой в мире атомной бомбы. Еще летом 1940 года Маслов опубликовал в ведомственном сборнике трудов ХФТИ тематический обзор по возможностям использования внутриядерной энергии, в котором утверждал, что «создание атомного боезапаса в значительной степени становится технической проблемой». При этом Маслов выделял две главные проблемы: производство достаточного количества изотопа урана-235 для изготовления сердцевины атомной бомбы и разработку инженерной схемы для комплектации критической массы в момент подрыва боезапаса.
Трое изобретателей подали не одну заявку как таковую, а целый пакет, связанный с разработкой «атомно-молекулярного боезапаса»: «Об использовании урана как взрывчатого и ядовитого вещества», «Способ приготовления урановой смеси, обогащенной ураном с массовым числом 235. Многомерная центрифуга» и «Термоциркуляционная центрифуга». В рамках этих работ была впервые предложена ставшая впоследствии общепринятой схема атомного взрыва: через подрыв обычной взрывчатки, который силой ударной волны сжимает урановую смесь и создает критическую массу, в которой запускается цепная реакция. Изобретатели, в частности, писали:
Как известно, согласно последним данным физики, в достаточно больших количествах урана (именно в том случае, когда размеры уранового блока значительно больше свободного пробега в нем нейтронов) может произойти взрыв колоссальной разрушительной силы. Это связано с чрезвычайно большой скоростью развития в уране цепной реакции распада его ядер и с громадным количеством выделяющейся при этом энергии (она в миллион раз больше энергии, выделяющейся при химических реакциях обычных взрывов). <…>
Нижеследующим показывается, что осуществить взрыв в уране возможно, и указывается, каким способом. <…> Проблема создания взрыва в уране сводится к созданию за короткий промежуток времени массы урана в количестве, значительно большем критического.
Осуществить это мы предлагаем путем заполнения ураном сосуда, разделенного непроницаемыми для нейтронов перегородками таким образом, что в каждом отдельном изолированном объеме – секции – сможет поместиться количество урана меньше критического. После заполнения такого сосуда стенки при помощи взрыва удаляются, и вследствие этого в наличии оказывается масса урана значительно больше критической. Это приведет к мгновенному возникновению уранового взрыва. Для перегородок могут быть использованы взрывчатые вещества типа ацетиленид серебра. Подобные соединения не дают газообразных продуктов. Поэтому их взрыв приведет к улетучиванию стенок, не вызвав никакого разброса урана.
В качестве примера осуществления такого принципа может служить следующая конструкция. Урановая бомба может представлять собой сферу, разделенную внутри на пирамидальные сектора, вершинами для которых служит центр сферы и основаниями – ее поверхность. Эти сектора-камеры могут вмещать в себе количество урана только немногим меньше критического. Стенки камер должны быть полыми и содержать воду либо какое-нибудь другое водосодержащее вещество (например, парафин и т. д.). Поверхность стенок должна быть покрыта взрывчатым веществом, содержащим кадмий, ртуть или бор, т. е. элементы, сильно поглощающие замедленные водяным слоем нейтроны (например, ацетиленид кадмия). Наличие этих веществ даже в небольшом количестве сделает вместе с водяным слоем совершенно невозможным проникновение нейтронов из одних камер в другие, а потому и сделает невозможным возникновение цепной реакции в сфере. В желаемый момент при помощи какого-нибудь механизма в центре сферы может быть произведен взрыв промежуточных слоев. <…>
В отношении уранового взрыва, помимо его колоссальной разрушительной силы (построение урановой бомбы, достаточной для разрушения таких городов, как Лондон или Берлин, очевидно, не явится проблемой), необходимо отметить еще одну чрезвычайно важную особенность. Продуктами взрыва урановой бомбы являются радиоактивные вещества. Последние обладают отравляющими свойствами в тысячи раз более сильной степени, чем самые сильные яды (а потому – и обычные ОВ). Поэтому, принимая во внимание, что они некоторое время после взрыва существуют в газообразном состоянии и разлетятся на колоссальную площадь, сохраняя свои свойства в течение сравнительно долгого времени (порядка часов, а некоторые из них даже и дней, и недель), трудно сказать, какая из особенностей (колоссальная разрушающая сила или же отравляющие свойства) урановых взрывов наиболее привлекательны в военном отношении.
Как видите, заявка харьковчан настолько точно описывает атомный взрыв и его последствия, что невольно задумываешься: неужели уже в 1940 году для профессионалов все было настолько ясно? Но так кажется только с позиций сегодняшнего дня, ведь нам уже известно, как и когда была создана «супербомба». В далеком 1940-м все представлялось немного иначе, и даже Виталий Хлопин, знаток ядерной физики, в своем заключении отмечал: «Следует относительно первой заявки сказать, что она в настоящее время не имеет под собой реального основания. Кроме того, и по существу в ней очень много фантастического».
Виктора Маслова такой отзыв, конечно, задел, но не заставил опустить руки. Он был уверен в правильности своих расчетов и обратился с письмом к наркому обороны Семёну Константиновичу Тимошенко:
Чисто научная сторона вопроса сейчас находится в такой стадии, что позволяет перейти к форсированному проведению работ в направлении практического использования энергии урана. Для этой цели мне представляется крайне необходимым как можно быстрее создание в одном из специальных институтов лаборатории специально для урановых работ, что дало бы нам возможность проводить работу в постоянном контакте с наиболее квалифицированными техниками, химиками, физиками и военными специалистами нашей страны. Особенно для нас необходимо сотрудничество с высококвалифицированными конструкторами и химиками.
Письмо попало на стол наркома, но на нем была сделана приписка: «Не подтверждается экспериментальными данными». Тимошенко не стал разбираться в сути дела и отклонил предложение физиков. Посему патентная заявка была на несколько лет отложена под сукно, а когда о ней вспомнили, то сделали лишь одно – наложили гриф «Секретно».
В начале и середине 1930-х годов ведущие физические институты были частью сети научно-исследовательских учреждений в структуре промышленных комиссариатов. Академия наук не имела в своем составе ни одного большого физического института. Георгий Гамов попытался создать Институт теоретической физики на базе Физического отдела Ленинградского физико-математического института, но Абрам Иоффе и Дмитрий Рождественский подавили его инициативу. Всё же в результате возникшей дискуссии Академия наук в 1932 году предложила Сергею Ивановичу Вавилову организовать физический институт. Вавилов, интересы которого были связаны с явлениями люминесценции и природой света, энергично взялся за дело. Когда в 1934 году Академия переехала в Москву, отдел, руководимый Вавиловым, переместился туда вместе с ней и стал Физическим институтом Академии наук (ФИАН). Многие ведущие физики Ленинграда и Москвы вошли в его штат.