К осени 1942 г. почти полностью были преодолены производственные барьеры на пути к цепной реакции: физики получили в свое распоряжение достаточное количество чистых материалов — графита, урана и окиси урана. Стало ясно, что вскоре можно будет построить ядерный котел и получить самоподдерживающуюся цепную реакцию.
Первоначально было решено строить котел в Аргоннском лесу, но строительство здания задерживалось. Тогда Ферми предложил строить котел под западными трибунами стадиона «Стагг-филд» Чикагского университета. Сооружение котла началось 16 ноября. Жители этого района Чикаго наблюдали необычайное оживление на территории стадиона. К воротам, ведущим к западным трибунам, один за другим подкатывали машины с грузом. Многочисленная охрана, выставленная вокруг стадиона, не разрешала даже приблизиться к его ограде. За оградой в строжайшей тайне велась какая-то таинственная работа, о которой знали очень немногие. Даже жена Ферми Лаура не знала, что происходило в лаборатории, носившей прозаическое название «Металлургическая» (в ней, между прочим, не было ни одного металлурга).
— Говорят, вы работаете над лечением рака? — спрашивала Лаура мужа, усталого и черного от графитовой и урановой пыли.
— Правда? — спросил Ферми.
— Говорят, что дома поблизости от Вест-Стэдс сотрясаются от грохота той машины, которую вы, физики, построили? — спрашивала Лаура.
— Разве? — отвечал Энрико.
Один из друзей рассказал Лауре, что он в Металлургической лаборатории видел гигантскую стену из графитовых блоков. Лаура рассказала об этом мужу. Энрико сразу помрачнел:
— Тебе нужно как можно скорее забыть об этом, — сказал он.
На территории стадиона, под западными трибунами, в помещении теннисного корта, Ферми вместе с группой ученых готовил необычный и опаснейший эксперимент — осуществление первой в мире контролируемой цепной реакции деления ядер урана.
В ящиках, которые привозили грузовики, лежали большие бруски черного материала. Это был графит. Груда ящиков из-под графита росла, и, вместе с ней росло сооружение на площадке теннисного корта.
Физики работали круглосуточно, в несколько смен. На сооружение реактора пошло около 46 т урана и около 385 т графита. Сборка котла осуществлялась по общему плану, детально проработанных чертежей не было.
Согласно плану, котлу была придана форма эллипсоида. Для эффективного использования урана нужно было располагать более чистое топливо как можно ближе к центру. Вся конструкция была заключена в деревянную раму.
Укладку каждого нового слоя котла начинали после анализа уже полученных результатов. В графитовых кирпичах на строго определенном расстоянии одно от другого высверливали отверстия, куда помещались бруски урана. Графитовое сооружение было, как батон с изюмом, начинено небольшими брусками урана. Сверху вниз через всю графитовую кладку проходили несколько каналов. В каналах располагались бронзовые стержни, покрытые кадмием. Кадмий поглощает нейтроны, и стержни служили для них ловушкой. К концу ноября измерения показали, что после укладки 57-го слоя масса станет критической.
2 декабря 1942 г. все было готово к испытанию, которое должно было впервые продемонстрировать самоподдерживающуюся цепную реакцию.
В ночь на 2 декабря ученые под руководством Ферми работали, не отдыхая ни минуты. Все устали. Утром начали испытание, но к обеду критичность еще не была достигнута. Верный своему характеру, Ферми объявил перерыв на обед…
Наконец все снова заняли свои места. Ферми, как адмирал, командовал с самого высокого места (его так и прозвали адмиралом). Кадмиевые стержни начали медленно извлекать из котла. Все следили за приборами. Вот извлечены уже все стержни, кроме одного. Взгляды всех прикованы к приборам. Еще немного, еще… И вдруг чуть заметно дрогнули стрелки приборов. Послышалось щелканье счетчиков. Еще немного поднят стержень — стрелки приборов отклонились сильнее, счетчики нейтронов защелкали чаще. Стержень продолжали поднимать. Счетчики нейтронов защелкали с огромной скоростью.
Ферми приказал своему помощнику Дж. Вейлю выдвинуть последний контрольный стержень. Все другие стержни уже были извлечены.
