В декабре Гейзенберг, Вайцзеккер, Вирц и еще два физика «Уранового общества» поместили в алюминиевый цилиндр бочкообразной формы несколько слоев окиси урана и твердого парафина (его хотели испробовать в качестве замедлителя). Затем цилиндр диаметром чуть менее 150 сантиметров плотно закрыли и опустили в яму. В центр корпуса реактора поместили также небольшое количество радия и бериллия — они должны были служить источником нейтронов, необходимых для начала цепной реакции. Никто из участников «Уранового общества» не имел ни малейшего понятия о том, что произойдет.

Эксперимент, получивший кодовое обозначение В-I, закончился неудачей. Исследователи надеялись получить подтверждение «умножению» нейтронов — увеличению количества получаемых нейтронов в различных секторах реактора. Это, в свою очередь, означало бы, что самоподдерживающая- ся цепная реакция стала на один шаг ближе. Однако, как выяснилось, количество нейтронов не увеличивалось, а, наоборот, уменьшалось. Примерно по такой же схеме несколько недель спустя провели повторный эксперимент (под кодовым названием B-II). В нем использовали чуть более 6 тонн окиси урана, в качестве замедлителя снова выбрали твердый парафин. Результаты были примерно такими же, как и в первый раз.

В Лейпциге над сборкой другого экспериментального реактора работал Роберт Депель, а руководил тамошним проектом Гейзенберг. В новом реакторе два основных элемента, оксид урана и парафин, расположили по-другому — концентрически. Однако и этот эксперимент, обозначенный L–I, закончился неудачей, подтвердив простой факт: углерод и водород служить замедлителями не могут, по крайней мере в виде твердого парафина.

Тем временем группа Боте, работавшая в Гейдельберге, опытным путем доказала, что тяжелая вода может быть весьма эффективным замедлителем. Оставалось проверить только графит. Боте намеревался объявить результаты опыта — насколько интенсивно ядра графита поглощают нейтроны, — проведенного ранее, недействительными из-за того, что исходный материал был с большим количеством примесей. В связи с этим он обратился в Управление армейского вооружения Германии с просьбой помочь найти чистый графит для исследований, который впоследствии поставила компания Siemens. Боте получил 100-сантиметровую сферу из чистейшего (по заявлению представителя Siemens) электрографита. В январе 1941 года Боте, работая совместно с Питером Иенсеном, выяснил, что особо чистый графит проявляет себя в качестве замедлителя хуже, чем материал с небольшим количеством примесей. Оба ученых были немало удивлены этим фактом, однако Боте посчитал, что вряд ли все напрямую зависит от наличия этих самых примесей. По заключению обоих ученых, графит вообще нельзя применять в качестве замедлителя для реакторов, в которых используется малое количество урана-235.

Однако на самом деле именно определенное количество примесей повлияло на полученные учеными результаты; скорее всего, это был бор, попадающий в графит при производстве.

За год до этого Сцилард, проводя похожие эксперименты в Колумбийском университете, пытался сделать все возможное, чтобы исключить это вещество из используемого им графита. Физик из Геттингена Вильгельм Ганле поставил под сомнения результаты, полученные Боте и Иенсеном. Он не входил в «Урановое общество» и работал над проблемами расщепления урана самостоятельно. Ганле пытался доказать, что графит все-таки может быть эффективным замедлителем, а причина расхождений в полученных до этого результатах — именно в примесях. Данные своих исследований ученый сообщил в Управление армейского вооружения[42].

К этому времени все чаще стали говорить о тяжелой воде как о материале, наиболее подходящем для использования в качестве замедлителя. Стоимость производства графита требуемой степени чистоты признали слишком высокой, в особенности с учетом того, что за сравнительно небольшие средства можно обеспечить массовые поставки тяжелой воды с захваченного завода в Веморке.

Однако к концу 1940 года немецкие физики получили оттуда только 8 литров необходимой для экспериментов жидкости. Снова был поднят вопрос о строительстве завода по производству тяжелой воды на территории Германии, но после его детального рассмотрения подобные действия сочли экономически нецелесообразными. Вирца отправили в Веморк, чтобы на месте изучить ситуацию и обсудить, как увеличить производительность предприятия.

Плохие новости начали приходить одна за другой. Гар- теку, работавшему в Гамбурге совместно с еще одним участником «Уранового общества» — Гансом Иенсеном, наконец пришлось признать, что термодиффузия по методу Клузиуса- Дикеля неприменима к гексафториду урана. Для разделения изотопов ученые использовали устройства с трубками, большими, чем те, что были у Фриша в Ливерпуле, в том числе и аппарат 5,5 метров в высоту, установленный на заводе IG Farben в Леверкузене, однако результаты были абсолютно теми же, что и у их коллеги в Англии. За семнадцать дней удалось получить всего один грамм гексафторида урана с удвоенным количеством изотопов 235U — эффект разделения составил всего лишь 1 %. Как выяснилось, при тех температурах, которые обеспечивали стабильное состояние гексафторида, коэффициент разделения практически равнялся нулю. При увеличении температуры он мог бы вырасти, однако гексафторид урана, подвергаясь большему нагреванию, распадался на составные элементы. Стало очевидно, что методом термодиффузии невозможно ни выделить необходимое количество 235U, ни обогатить то количество урана, которое требовалось для запуска реактора или взрыва бомбы.

Собрание «Уранового общества» в марте 1941 года проходило в мрачной атмосфере. После его окончания Гартек сообщил в Имперское военное министерство о том, что ученые столкнулись с двумя серьезными проблемами. Во-первых, им требовалось довольно большое количество тяжелой воды, которую собирались использовать в качестве замедлителя, а во-вторых, новый метод выделения урана-235 все еще не был найден. Решение вопроса с тяжелой водой казалось более простым: при наличии достаточного ее количества в реакторе можно использовать обычный, природный уран. Если же тяжелую воду получить не удастся, реактор нужно строить на обогащенном уране, и в этом случае замедлителем может служить обыкновенная вода. По мнению Гартека, задействовать обогащенный уран следует только «в особой ситуации, при которой вопрос стоимости производства отходит на второй план».

Иными словами, начинать работы по выделению 235U в больших масштабах стоило только в том случае, если возникнет необходимость создания бомбы. Искать метод разделения изотопов не перестали — ученые обсудили несколько довольно радикальных путей. Багге предложил использовать электромагнитное разделение. Этот метод основан на том, что при пропуске изолированного «пучка атомов» через электромагнитное поле разные изотопы урана имеют разные траектории полета. Если такой пучок направить через два модулятора, которые вращаются с разной скоростью, часть пучка с большим количеством урана-235 пройдет через это поле, а часть с преимущественным содержанием урана-238 — нет.

Вильгельм Грот, коллега Гартека из Гамбурга, внес другое предложение — использовать ультрацентрифугу[43]. Вирц и Хорст Коршинг, еще один физик из «Уранового общества», достигли первых обнадеживающих результатов, применив метод термодиффузии к жидкостям. Однако никому из ученых, занятых в проекте, так и не пришло в голову попробовать метод газовой диффузии, на котором в Великобритании остановились Симон и Пайерлс.

Физики «Уранового общества» ранее признали термодиффузию по Клузиусу-Дикелю единственным перспективным способом разделения изотопов, и теперь работать над альтернативными методами им приходилось с нуля. Именно поэтому критичным фактором для дальнейшего развития германской ядерной программы становились поставки тяжелой воды.