Ферми наездами бывал в "Метлабе", пока окончательно не перебрался в Чикаго в конце апреля 1942 года. Супруга Лаура присоединилась к нему в конце июня, а перед этим отыскала и забрала деньги Нобелевской премии - Ферми получил премию в 1938 году и спрятал деньги в свинцовой трубе под бетонным полом в фундаменте их нью-йоркского дома. Так он перестраховался на тот случай, если их активы - как враждебных иностранцев - попробуют конфисковать.
К тому времени, как Ферми обосновался в Чикаго, элемент-94 наконец получил название. В отчете от 21 марта 1942 года о химических свойствах элемента-93 и элемента-94 Сиборг и Валь решили назвать элемент-94 плутонием. "Мы рассматривали названия экстремий и ультимий, - писал Сиборг. - К счастью, мы смогли справиться с постыдным и неизбежным соблазном, с которым сталкивается всякий, кто может сделать последнее, заключительноеоткрытие в какой-либо области, и решили последовать системе обозначений, заложенной в двух предыдущих элементах… Был вариант "плутий", но слово "плутоний" показалось нам более благозвучным".
Этот отчет напечатала секретарь Лоуренса в его радиационной лаборатории в Беркли, Хелен Григгс. "Хочу сказать, что она была замечательным секретарем, и я начал ухаживать за ней, - вспоминал Сиборг. - Ей не нравилось обсуждать свои профессиональные качества, и мне пришлось немедленно согласиться, что у нее есть и другие достоинства". Сиборг женился на Григгс в Неваде, на пути в Чикаго.
Сиборг прибыл в Чикаго 19 апреля 1942 года в свой 30-й день рождения. Если Ферми мог запустить реактор до конца года, как на то спорил Комптон, то перед Сиборгом стояла задача разработать метод, который позволил бы выделить плутоний из отработанного ядерного топлива. Самая большая трудность для Сиборга состояла в том, что ему нужно было понять химию нового элемента еще до того, как будет построен действующий реактор. Это означало поиск иного способа получить новое вещество в количестве, достаточном для химического анализа.
Лучшее, что он мог сделать, - бомбардировать нейтронами нитрат урана в циклотроне в течение нескольких недель или месяцев кряду. Тогда удалось бы получить плутоний в количествах, превышавших миллионные доли грамма, а с такими объемами вещества уже могли работать химики, и Сиборг собрал маленькую группу специалистов по ультрамикрохимии - науке о химических исследованиях с ничтожно малым количеством вещества.
К 14 августа группе Сиборга удалось выделить первую крохотную партию плутония.
Этот наполеоновский метод
В рамках программы S-1 разрабатывалось несколько различных путей создания атомной бомбы. Кроме "Метлаба", целью которого были конструирование реактора и производство плутония, развивались и другие проекты, в частности по выделению U способом газовой диффузии и электромагнитными методами, основанными на 94-сантиметровом циклотроне Лоуренса и на центробежной сепарации. На тот случай, если не удастся создать ураново-графитовый реактор, разрабатывалась также модель реактора на тяжелой воде. В Канаде уже начали строительство завода по ее производству.
Комитет М.О.Д. в своем июльском докладе 1941 года категорически настаивал на сотрудничестве с Америкой, хотя поначалу британцы очень осторожно относились к работе с американцами и особенно неохотно делились своими представлениями о том, какая линия в ядерных исследованиях должна быть ведущей. Червелл выступал за продолжение разработок в Британии либо "на худой конец - в Канаде". Чедвик колебался.
В начале 1942 года несколько физиков из "Трубных сплавов", включая Пайерлса, Саймона и Хальбана, выехали в Америку. Они посетили все основные учреждения, в которых велась работа над программой S-1, участвовали в собраниях Комитета S-1 и получили доступ ко всей информации без каких-либо ограничений.
Хотя британские физики и могли считать, что продвинулись дальше американских коллег в теории создания бомбы, было очевидно: американцы значительно опередили их на практическом поприще. Продолжалась работа над экспериментальным газодиффузиознным заводом в валлийском городе Ридимуин, но британские специалисты не могли помочь американцам в опытах по электромагнитному или центробежному выделению урана-235. Эти методы разделения в Британии еще недостаточно исследовали, и у "Трубных сплавов" не было возможности проводить такие работы. А Комитет М.О.Д., сделавший ставку на уран-235, не уделял внимания работе над плутонием.
Усилия американцев впечатляли. "Ясно одно, - отмечал Акерс вскоре после прибытия в США, - этой работой занято огромное количество людей, так что возможностей по быстрой разработке схем у них значительно больше, чем у нас". Американский проект угасал, пока доклад Комитета М.О.Д. и вмешательство Олифанта не послужили толчком к созданию программы S-1. Тем не менее к концу весны 1942 года стало ясно, что американцы опережают "Трубные сплавы".
В то время Ванневар Буш и Джон Андерсон вели переписку, душевную, но нарочито туманную; речь в ней шла о более серьезном сотрудничестве, после того как проекты будут готовы к переходу от экспериментальной стадии к полномасштабному производству. Но визит в Америку Акерса и физиков из "Трубных сплавов" убедил их: важно запустить полноценную англо-американскую программу с управлением в виде совместного совета и поддержкой в виде совместных технических комитетов. Акерс начал переговоры с Чедвиком, и Чедвик оставил свои сомнения. Предложение о взаимном сотрудничестве направили в совет, возглавляемый Андерсоном, в июне 1942 года.
Вступление Америки в войну всего через несколько дней после запуска программы S-1 означало, что напряженность последних нескольких лет спала. Рузвельт подчеркивал, как важно выиграть время, и для этого выделялись большие деньги: американцы верили, что соревнуются с немцами в своеобразной гонке - и уже опережают. Учитывая ту неясность, в которой велась работа, Комитет S-1 не мог определить, какой из различных способов создания атомной бомбы наиболее предпочтителен. Комитет принял решение прорабатывать все пути. "Чтобы реализовать такой наполеоновский подход к проблеме, потребуются инвестиции в размере около 500 000 000 долларов и приличная порция оборудования", - заключил Конэнт.
17 июня Буш предложил Рузвельту привлечь к программе S-1 Инженерный корпус армии США, который вместе с УНИР отвечал бы за технологическую разработку, крупномасштабное техническое проектирование, выбор подходящих мест для работ и за снабжение материалами. Рузвельт утвердил этот план.
Андерсон заколебался в самый неподходящий момент. Буш посоветовал ему внести предложенные изменения в организацию программы S-1 в июне, но Андерсон сомневался в важности полного англо-американского сотрудничества вплоть до конца июля, когда он написал Черчиллю:
Все же мы должны прямо посмотреть в лицо фактам: новаторская работа в этой стране обесценивается, и, если мы быстро ей не займемся, нас мгновенно обойдут. Сейчас у нас реальный вклад в "слиянии". Скоро у нас не будет почти ничего.
Высокопоставленные американские политики уже пришли к выводу, что они вполне справятся и без помощи британцев.
Переговоры о переводе кембриджской группы Хальбана в Америку потерпели неудачу из-за сложностей, связанных с безопасностью. Группа продолжила работать над реактором на уране и тяжелой воде; проект теперь считался второстепенным и не входил в основной спектр задач "Трубных сплавов". Хотя на тот момент имело смысл объединить усилия Комитета S-1 и "Трубных сплавов" в "Метлабе", иностранцев не допустили к секретным американским военным проектам. Буш считал, что для британских подданных можно сделать исключение, но далеко не все члены группы Хальбана были британцами. Казалось, что эта проблема непреодолима. На самом деле причинами стали также личностные столкновения, разногласия в расстановке приоритетов и осознание того, что американские разработки уже ушли далеко вперед.
Было решено перевести группу Хальбана не в США, а в Канаду. Канадское правительство с энтузиазмом восприняло такой поворот событий, и в конце осени 1942 года оговорили условия работы. Проект должен был контролировать Канадский национальный научно-исследовательский совет. Лабораторный комплекс построили в Монреале.
Левацкие действия
Полным ходом работая над материалом для бомбы, Комптон обращал внимание на физику реакций под действием быстрых нейтронов и последствия создания бомбы. Он поручил это направление физику Грегори Брейту, выходцу из России, но Брейт очень скоро разочаровался недостаточно быстрым продвижением разработок и недопустимо низким уровнем безопасности. 18 мая 1942 года он отошел от руководства этими работами и вернулся в морской флот, где служил до участия в программе S-1. Комптон, пригласивший поработать над проектом - под начало Брейта - Оппенгеймера, теперь назначил его руководителем.