Fizikai Szemle 2000/10. 354.o.

A NÉMET URÁNPROGRAM

A tennessee-i Oak Ridge-ben lévő Oakridge Institute for Continuing Learning bemutatta Michael Frayn Koppenhága című darabját, amely Werner Heisenberg 1941-es Niels Bohrnál tett koppenhágai látogatását viszi színre. Annak kérdését is felveti, Heisenberg erkölcsi döntést hozott-e, hogy a német nukleáris programot eltérítse a bombától. Talán a felmerült technikai nehézségeket megerősítésként használta, hogy elvesse a bombát és így elkerülje az erkölcsi döntés szükségességét?

Wolf Häfele, a német nukleáris energia vezető személyisége, röviddel a “Koppenhága" bemutatója után meglátogatott Oak Ridge-ben. Azt javasoltam neki, hogy mivel Carl von Weizsäcker tanítványa volt, megkérdezhetné egykori tanárát e látogatásról. Weizsäcker Heisenberg kísérője volt 1941-es dániai előadó-körútján, de nem volt jelen a Heisenberg-Bohr-találkozón. Íme Häfele válaszának kivonata:

Elolvastam a darabot és tanulmányoztam más elérhető dokumentumokat is, majd kapcsolatba léptem Carl von Weizsäckerrel. Értesüléseim alapján a következőkről tudok beszámolni az 1941-es koppenhágai találkozóval kapcsolatban: Heisenberg nem akarta megépíteni a bombát. Meg kell értenie a nehézségeket és veszélyeket, amelyeket az örökké jelenlevő Gestapo jelentett. A gyanú elterelésének egy lehetséges útja volt rámutatni az urán-235 elválasztásának rendkívüli nehézségeire. Heisenberget az a gondolat is gyötörte, hogy az amerikaiak és a britek kifejleszthetik a bombát. Erősen hitt a fizikusok testvériségének határok nélküli és faji előítéletektől mentes etikájában. Von Weizsäcker vetette fel az ötletet, hogy lépjenek kapcsolatba Niels Bohrral és elintézte egy koppenhágai tudományos rendezvény szervezését a német Külügyminisztérium segítségével... Heisenberg továbbítani akarta Bohrnak az üzenetet, hogy német tudósok nem fogják kifejleszteni a bombát és másoknak sem szabadna ezt megtennie... Heisenberg és Bohr találkoztak. Heisenberg kétségbeesetten jött utána von Weizsäckerhez: Bohr csak azt a hátteret hallotta és értette meg, amit Heisenberg elvileg tudott a bomba megépítéséről. Heisenberg üzenetének valódi lényege egyáltalán nem jutott el hozzá.

Alvin M. Weinberg
Oak Ridge Associated Universities
Oak Ridge, Tennessee

A 2. Világháború folyamán a német atomtudósok azzal próbáltak elektromos energiát előállítani, hogy láncreakciót idéznek elő uránban. Werner Heisenberg remélte, hogy ha a háborút el is veszítik, ez az eredmény hatással lesz a szövetségesekre.

Természetes uránban láncreakció előidézéséhez moderátor szükséges a hasadásokból eredő neutronok lelassítására. Ez közismert volt. Két lehetséges moderátoranyagot tartottak számon: a szenet és a nehézvizet.

Németországban Walter Bothe, az egyik vezető német kísérleti magfizikus végezte el a döntő kísérletet, és arra a következtetésre jutott, hogy erre a szén grafit formájában nem alkalmas. Amerikában Enrico Fermi végzett hasonló kísérletet, és a grafitot majdnem alkalmasnak találta. Gyanította, hogy a grafitban levő valamilyen szennyezés okoz problémát. A Fermi oldalán dolgozó Szilárd Leó mérnöknek készült, mielőtt a fizikába mélyedt volna, és emlékezett rá, hogy a grafitgyártásnál általában bórkarbid elektródokat használnak. Ismeretes volt viszont, hogy egyetlen bóratom körülbelül annyi lassú neutront fog be, mint 100000 szénatom. Így csekély bórszennyezés is “megmérgezheti" a grafitot, alkalmatlanná téve arra, hogy neutron-láncreakció moderátora legyen. Szilárd ezért körbejárta az amerikai grafitgyártókat, és egyiküket rávette, hogy bórmentes grafitot állítson elő. Ezt a tiszta grafitot moderátorként használva az amerikai csoport 1942. december 2-án láncreakciót valósított meg.

A német csoportnak azonban nehézvizet, D₂O-t kellett használnia. A közönséges víz körülbelül 1:10000 arányban tartalmaz nehézvizet. E kettő ismételt elektrolízissel elválasztható, ami viszont víz szoros közelségében hozzáférhető nagy mennyiségű elektromos energiát igényel. Ez a megszállt Norvégiában, egy óceánparti vízierőműben állt a németek rendelkezésére, ahol felállítottak egy nehézvízgyártó létesítményt. Az angolok azzal riasztották a norvég ellenállókat, hogy a nehézvíz fontos a háborúban, anélkül, hogy megmondták volna, miért. A bátor norvégek annyira szabotálták a termelést, amennyire csak lehetett. Ennek eredményeként a németek a háború végére csak a szükséges nehézvízmennyiség felével rendelkeztek.

A nehézvízhiány ellenére Heisenberg a háború legvégéig folytatta munkáját a láncreakción. Mi mást tehetett volna? A grafit számára nem jelentett alternatívát, mert nem volt oka, hogy kételkedjék Bothe mérésében. Bothe volt az elismert szaktekintély ezen a területen, és a németek erősen hisznek a tekintélyben. Még ha egy másik német meg is ismétli a mérést, az eredmény ugyanaz lett volna. Egyetlen német fizikus sem konzultált vegyészmérnökkel, a két szakma közt túl nagy volt a távolság. Ugyanennyire lehetetlen volt a nehézvíz gyártás felgyorsítása. Ez további elektromos energiaforrásokat igényelt volna egy, már energiaszűkében levő hadigazdaságban.

Szerintünk a legjobb bizonyíték, hogy Heisenberget nem érdekelte az atombomba-építés, az, hogy 1942 közepén, amikor Albert Speer a birodalmi fegyverkezési és lőszerügyi miniszter megkérdezte tőle, hogy tudna-e fegyvert létrehozni kilenc hónapon belül, tiszta lelkiismerettel válaszolhatta, “Nem". Ezenkívül nem tudta, mennyi hasítható anyagra lenne szüksége. Ha esetenként barátai kérdezték, bizonytalan és kitérő válaszokat adott, tíz kilogrammtól néhány tonnáig terjedően.

Miért nem tudta? Miért nem vezette a tiszta intellektuális érdeklődés, hogy megvizsgálja az urán-235 tulajdonságait gyors neutronokkal? Készíthetett volna kis mennyiséget a Párizsban és Koppenhágában egyaránt elérhető ciklotronokkal. De sohasem kérte, hogy ezeket a tulajdonságokat mérjék. Érdeklődése hiányának legjobb bizonyítéka a háború végén született. Heisenberget és körülbelül tíz másik német atomtudóst Farm Hallra, egy angol vidéki birtokra internálták. Titokban valamennyi beszélgetésüket lehallgatták az angolok. Amikor a hiroshimai atombomba híreit közzétették, a német tudósok nem hitték el. Amikor ráébredtek, hogy ez valóság, Heisenberget kérdezték, hogyan lehetett megcsinálni. Első próbálkozásra teljesen téves magyarázatot adott! Valami nukleáris reaktorhoz hasonlóra gondolt, ahol a neutronok a moderátorral való számos ütközéssel lassulnak le.

Az, hogy ő is képes lett volna elvégezni a munkát, egy hét múlva derült ki egy másik lehallgatott előadásában, amikor korrigálta magát, és ahhoz hasonló elméletet ismertetett, amelyet Rudolf Peierls és Otto Frisch dolgozott ki 1940-ben. A szükséges urán-235 mennyiségét 20 kilogramm körülire becsülte, ez pedig majdnem pontos érték. E két előadás számomra bebizonyította, hogy Heisenberg, a német erőfeszítések tudományos vezetője, nem dolgozott atombombán. Kiderült, hogy alapvető ismeretei hiányoztak, de az is, hogy ezeket levezethette volna, ha megpróbálja.

A brit kormány majdnem fél évszázadig titokban tartotta a Farm Hallban lehallgatott beszélgetések anyagát. Miért? Farm Hall az igazi bizonyítéka annak, hogy a Heisenberg-csoport nem dolgozott atombombán. 1990 körül a Royal Society néhány tagja¹ sürgette a közzétételt. Meggyőzték a lordkancellárt, így a beszélgetések anyaga most már hozzáférhető.

Ha Heisenberg nem próbált bombát építeni, akkor miért dolgozott az uránprogramon? 1948-ban azt mondta nekem, hogy meg akarta óvni néhány fiatal német fizikus életét a háború utáni időszakra. Azt hiszem, ez valóban fontos indok volt számára. A háború alatti viselkedését megítélvén emlékeznünk kell, hogy olyan óriási politikai nyomás alatt állt, ami amerikaiak és angolok számára jóformán elképzelhetetlen.

Heisenberg tehát nem próbált bombát építeni, és láthatólag- nem is szándékozott. Akkor miért a látogatás Niels Bohrnál 1941-ben? Mit próbált közölni? Mit remélt végbevinni?

Amikor Bohr 1943 végén Los Alamosba érkezett, azt mondta Robert J. Oppenheimernek, hogy Heisenberg neki egy atombombáról beszélt. Bohr emlékezetből nagyjából lerajzolt egy vázlatot, amit Heisenberg mutatott. A rajzot Teller Edének és nekem adták, mi pedig azonnal ráismertünk egy sok szabályozó rúddal ellátott nukleáris reaktorra. Mit akart mondani Heisenberg ezzel a rajzzal? Talán ezt: “Nézze, ez az, amit építeni próbálunk, és Ön rá fog ismerni, hogy ez egy reaktor és nem bomba. " Ha ez volt a helyzet, túlbecsülte Bohr tudását az atomenergiáról. Talán megpróbálta Bohrt felhasználni, mint lelkiismereti üzenetvivőt, és azt akarta, hogy Bohr meggyőzze a szövetséges tudósokat, ők is tartózkodjanak a bombára irányuló munkától. Az újságíró Thomas Powers szerint ezt az üzenetet valamivel később megismételte egy másik nem-náci német fizikus, Wolfgang Gentner². Bohr azonban nem értette meg - és bárhogy is legyen, sem ő, sem az Egyesült Államok nem bízott volna az üzenetben.

Mostanában jutott tudomásomra Heisenberg egy 1965-ben tett kijelentése, amelyben körülbelül ezt mondta: "1941 szeptemberében láttunk még magunk előtt egy nyitott utat, amely az atombombához vezethet." Hogyan egyeztethető ez össze eddigi megállapításommal és Heisenberg kijelentésével Farm Hallban, hogy nem dolgozott a bombán, hanem csak a “gépen" azaz a reaktoron?

A magyarázat az, hogy a németek elvetették az uránizotópok szétválasztásának lehetőségét, mint túl nehéz feladatot. Az egész terv kulcsát a plutónium hasadóképességében látták. Mihelyt van láncreakciónk, tudunk plutóniumot előállítani, és mihelyt van plutóniumunk, tudunk bombát készíteni. A németek reaktort akartak építeni. Bár ha eljutottak volna a reaktorig, rájöttek volna, hogy az út onnan a bombáig még tele van akadályokkal.

Hans Bethe
Cornell University
Ithaca, USA

_______________________

1 Elsősorban Kürti Miklós (a szerkesztő megjegyzése).

2 T. POWERS: Heisenbergs War The Secret History of the German Atomic Bomb (Heisenberg Háborúja: A Német Atombomba Titkos Története) - Knopf, New York, 1993.
"Creating Copenhagen" (a Koppenhága című dráma megalkotása) címmel szimpóziumot tartottak a New York City Universityn 2000. március 27-én, amin a dráma szerzője is részt vett. (A drámáról már írt a Fizikai Szemle 1999/7 és 1999/10 száma.) Innen közlünk két előadást, amit az amerikai atombomba-program két kiváló ismerője-résztvevője tartott. (Elolvasható http://web.gsuc.cuny.edu/ashp/nml/copenhagen címen.) Ez is jelzi azt a nagy tudományos-politikai érdeklődést, amit a világ több országában bemutatott dráma kiváltott. A dokumentumot Zsolt Gábor fordította.