https://frosthead.com

Како је физика бацила дизајн атомске бомбе на Јапан

За многе научнике укључене у пројекат Манхаттан, трка за изградњу атомске бомбе била је тмурна битка између живота и смрти. Технологија није могла порећи ни деструктивну силу ни њену неизбежну цивилну путарину. Након бомбашких напада Хирошиме и Нагасакија, који су се догодили пре 70 година ове недеље, научни директор Ј. Роберт Оппенхеимер чувено је подсетио на своја осећања чувши вести, цитирајући хиндуистички текст: "Сада постајем смрт, уништавач света. "

Сличан садржај

  • Бизарна прича о пропалом „Супергун“ Садама Хусеина
  • Дрво старо 390 година које је преживело бомбардовање Хирошиме
  • Плутон из нуклеарних тестова Дуготрајна атмосфера

Међутим, у доба Другог светског рата, са немачким научницима који журно раде на истој технологији, Оппенхеимер и други физичари у САД-у били су оштро фокусирани на задатак стварања првог нуклеарног оружја на свету. А унутар тајних затвора Националне лабораторије Лос Аламос, унутрашња битка водила се између две групе са супротстављеним идејама како да се изврши смртоносни терет.

Коначно, две врсте бомбе, користећи различите радиоактивне материјале, пале су на Јапан само неколико дана, кодног назива Литтле Бои анд Фат Ман. Али да су научници успели у својим првим покушајима, обе бомбе могле би да добију назив Танки човек.

Језгро атома је променљивије место него што можете замислити. У свом срцу, атом садржи мешавину честица које се зову протони и неутрони, који се комбинују да би атом добио своју масу и своју јединствену елементарну личност. Док сви атоми датог хемијског елемента имају исти број протона, број неутрона може да варира, дајући изотопе различитих маса. Али попут пренапученог сплава, неки изотопи теже на ивици стабилности и склони су да спонтано избацују вишак енергије и честица у облику зрачења. Временом, радиоактивни изотопи природно пропадају у стабилније конфигурације, па чак и у нове елементе у прилично предвидљивом ланцу догађаја.

Употреба атома за стварање експлозије није изгледала реално све до 1939. године, када су научници у Берлину успели намерно поделити атом уранијума у ​​лакше елементе. Поведен на прави начин, овај процес нуклеарне фисије може да ослободи огромне количине енергије - према почетним извештајима Њујорк Тајмса, бомба бачена на Хирошиму експлодирала је снагом од 20.000 тона ТНТ-а, мада је та процена од тада понижена. до 15.000 тона.

У писму америчком председнику Франклину Роосевелту из 1939. године, Алберт Еинстеин упозорио је на експеримент фисије и нацистичке напоре да направе оружје. Убрзо након тога, научници су показали колико урана ће бити потребно да би се постигла критична маса и детонирала бомба за дељење, и доказали су да би могли користити и плутонијум у том задатку. До 1941. године пројекат Манхаттан придружио се трци за развој радне атомске бомбе.

Оппенхеимер је испрва верио у дизајн дизајниран под шифром Тхин Ман, дугу, мршаву бомбу типа пиштоља. Пуцала би чепом радиоактивног материјала на мете направљене од истих ствари, тако да су комбиноване силе компресије и повећане масе покренуле ланчану реакцију која би довела до експлозије фисије. Као ограда, други тим је истраживао имплозијску бомбу која би компримирала поткритичну масу материјала у језгри окруженој експлозивима. Када су наелектрисања нестала, лоптица од материјала гребала би се од величине грејпфрута до оне тениске лопте, достигавши критичну масу и детонирајући бомбу.

Бомбардер Боеинг Б-29 Суперфортресс преврнуо се уназад преко јаме бомбе ради утовара на Тиниану на Маријанским острвима. (Љубазношћу Фондације за атомску баштину) Бомба Литтле Бои почива на хидрауличном лифту. (Љубазношћу Фондације за атомску баштину) Бомба Дебелог човека провјерава се на њеном транспортном колица. (Љубазношћу Фондације за атомску баштину) Бомба Литтле Бои спремна је за утовар у бомбардер Б-29 Енола Гаи . (Љубазношћу Фондације за атомску баштину) Језгро експлозије бомбе Фат Ман спремно је за постављање у кућиште. (Љубазношћу Фондације за атомску баштину) Хидраулички лифт подиже бомбу Литтле Бои у лежиште авиона. (Љубазношћу Фондације за атомску баштину) Дебели човек одгајан на лифт изнад бомбе пре утовара у Б-29 Боцксцар . (Љубазношћу Фондације за атомску баштину) Бомба Литтле Бои у заливу Енола Гаи . (Љубазношћу Фондације за атомску баштину) Енола Гаи добављач Деак Парсонс био је један од неколико људи који су потписали своја имена на репу склопа бомбе Фат Ман. (Љубазношћу Фондације за атомску баштину)

Дизајн имплозије био је елегантан, али физика није била сигурна, због чега је модел пиштоља имао предност. Након отприлике четири месеца, научници пројекта схватили су да мршави човек неће радити са својим жељеним извором горива, радиоактивним изотопом плутонијум-139. Локалитет Ханфорд у југоисточној држави Вашингтон изграђен је 1943. године са изричитом наменом да испумпа плутонијум из оружја, а испоставило се да материјал из његових реактора има кобну ману.

"Дизајн плутонијумских танких човека морао је да буде напуштен због високог ризика од пред детонације", каже Бартон Хацкер, историчар војне технологије из Смитхсониановог Националног музеја америчке историје. То није тако страшно како звучи - то једноставно значи да би чеп и мета изгубили разорну снагу пре него што се бомба у ствари спусти. "Доступни плутонијум је испуштао превише неутрона, покрећући нуклеарну реакцију пре него што је могла да се достигне критична маса, што је резултирало оним што су физичари назвали крхотином."

Емитовање неутрона из уранијума било је довољно мало да дозволи да тип пиштоља достигне критичну масу, али снабдевање је озбиљно ограничено. "Плутон се може произвести брже од уранијума величине оружја", каже Хацкер. "Сигурно је да је функционирао дизајн пиштоља, али није било довољно уранијума за више од једног у 1945."

Бомба Литтле Бои која је пала на Хирошиму 6. августа 1945. године, била је потомство танког човека, краће бомбе типа пиштоља која је носила уранијумски терет. У међувремену, бомба која је пала на Нагасаки 9. августа била је направа за имплозију, Фат Ман са погоном на плутонијум. Дизајн му је био десетоструко ефикаснији и створио је већу експлозивну силу, једнаку око 21 000 тона ТНТ-а, према савременим проценама. Иако је бомба Литтле Бои била мање ефикасна и мање моћна, уништила је већи део подручја око Хирошиме јер је брдовит терен око Нагасакија ограничио радијус пуцања Фат Ман-а. Ипак, након бомбардовања, имплозија је постала примарни дизајн нуклеарног наоружања у доба хладног рата.

"Колико знам, једина конструкција типа пиштоља икада експлодирана након Хирошиме била је једна од нуклеарних артиљеријских граната тестираних у Невади 1953, " каже Хацкер. "Све остало су пројектили са имплозијом. Дизајни типа топова били су поуздани, али неефикасни, користећи више нуклеарног материјала за исте резултате као и направе за имплозију. Остали су у залихи као артиљеријске гранате, али ниједна друга није експлодирана."

Како је физика бацила дизајн атомске бомбе на Јапан