1921. aastal avastas saksa füüsik O. Gann seni tundmatu uraani isotoobi, mille ta nimetas kohe uraaniks-Z. Aatommassi ja keemiliste omaduste poolest ei erinenud see juba teadaolevatest. Teadust huvitas selle poolestusaeg - see oli pisut pikem kui teiste uraani isotoopide oma. 1935. aastal tegid vennad Kurchatov L. I. Rusinov ja L. V. Mysovskiy hankis spetsiifiliste sarnaste omadustega broomi isotoobi. Just pärast seda oli maailmateadus tihedalt seotud probleemiga, mida nimetatakse aatomituumade isomerismiks. Pärast seda on leitud mitukümmend suhteliselt pika elueaga isomeerset isotoopi, kuid nüüd huvitab meid ainult üks, nimelt 178m2Hf (hafniumi isotoop, mille aatommass on 178 ühikut. M2 indeksis võimaldab meil eristada seda sama isotoobiga m1) mass, kuid muud muud näitajad).
See hafniumi isotoop erineb teistest isomeersetest isotoopidest selle poolestusajaga üle ühe aasta kõrgeima erutusenergiaga - umbes 1,3 TJ massi kilogrammi kohta, mis on umbes võrdne 300 kilogrammi TNT plahvatusega. Kogu selle energiamassi eraldumine toimub gammakiirguse vormis, ehkki see protsess on väga-väga aeglane. Seega on selle hafniumi isotoobi sõjaline rakendamine teoreetiliselt võimalik. Vaja oli vaid sundida aatomit või aatomeid liikuma ergastatud olekust põhiseisundisse sobiva kiirusega. Siis võib vabanenud energia ületada tegelikult ükskõik millise olemasoleva relva. Teoreetiliselt saaksin.
See tuli praktikale 1998. aastal. Seejärel asutas Texase ülikooli töötajate rühm Karl B. Collins'i juhtimisel ühes ülikooli hoones "Kvant-elektroonika keskuse". Tõsise ja pretensioonika märgi all oli sellistele laboritele kohustuslik varustus, entusiasmi mäed ja midagi, mis meenutab kaugelt hambaarsti kabinetist röntgeniaparaati ja kurja geeniuse kätte sattunud helisüsteemi võimendit. Nendest seadmetest on keskuse teadlased kokku pannud tähelepanuväärse üksuse, millel pidi olema suur roll nende uurimistöös.
Võimendi genereeris vajalike parameetritega elektrilise signaali, mis muudeti röntgeniaparaadis röntgenkiirguseks. See suunati pisikesele suurusele 178m2Hf, mis lamas ümberpööratud ühekordselt kasutatava klaasi. Ausalt öeldes näeb see kaugel sellest, milline peaks välja nägema tipptasemel teadus, millele tegelikult viitas Collinsi rühm. Mitme päeva vältel kiiritas röntgenikiirguseade hafniumi preparaati ja andurid salvestasid meeleheitlikult kõike, mida nad „tundsid”. Katse tulemuste analüüsimiseks kulus veel mitu nädalat. Ja nii avaldab Collins ajakirjas Physical Review Letters artikli oma eksperimendi kohta. Nagu selles öeldud, oli uurimistöö eesmärk teadlaste soovil ammutada aatomite energia. Katse ise pidi kinnitama või ümber lükkama Collinsi teooria seoses võimalusega, et selliseid asju tehakse röntgenikiirguse abil. Uuringu ajal registreerisid mõõteseadmed gammakiirguse taseme tõusu. See oli tühine, mis samal ajal ei takistanud Collinsil teha järeldusi isotoobi kiirendatud lagunemise seisundisse viimise põhimõttelise võimaluse kohta, milleks on inimtegevus. Hr Collinsi peamine järeldus nägi välja järgmine: kuna energia eraldumise protsessi saab vähesel määral kiirendada, peavad olema mingid tingimused, mille korral aatom vabaneb energia suurusjärgust kiiremini. Tõenäoliselt, Collins arvas, plahvatuse põhjustamiseks piisas lihtsalt röntgenkiirguse kiirguse kiirguse kiiruse suurendamisest. Uuringu ajal registreerisid mõõteseadmed gammakiirguse taseme tõusu. See oli tühine, mis samal ajal ei takistanud Collinsil teha järeldusi isotoobi kiirendatud lagunemise seisundisse viimise põhimõttelise võimaluse kohta, milleks on inimtegevus. Hr Collinsi peamine järeldus nägi välja järgmine: kuna energia eraldumise protsessi saab vähesel määral kiirendada, peavad olema mingid tingimused, mille korral aatom vabaneb energia suurusjärgust kiiremini. Tõenäoliselt, Collins arvas, plahvatuse põhjustamiseks piisas lihtsalt röntgenkiirguse kiirguse kiirguse kiiruse suurendamisest. Uuringu ajal registreerisid mõõteseadmed gammakiirguse taseme tõusu. See oli tühine, mis samal ajal ei takistanud Collinsil teha järeldusi isotoobi kiirendatud lagunemise seisundisse viimise põhimõttelise võimaluse kohta, milleks on inimtegevus. Hr Collinsi peamine järeldus nägi välja järgmine: kuna energia eraldumise protsessi saab vähesel määral kiirendada, peavad olema mingid tingimused, mille korral aatom vabaneb energia suurusjärgust kiiremini. Tõenäoliselt, Collins arvas, plahvatuse põhjustamiseks piisas lihtsalt röntgenkiirguse kiirguse kiirguse kiiruse suurendamisest. Hr Collinsi peamine järeldus nägi välja järgmine: kuna energia eraldumise protsessi saab vähesel määral kiirendada, peavad olema mingid tingimused, mille korral aatom vabaneb energia suurusjärgust kiiremini. Tõenäoliselt, Collins arvas, plahvatuse põhjustamiseks piisas lihtsalt röntgenkiirguse kiirguse kiirguse kiiruse suurendamisest. Hr Collinsi peamine järeldus nägi välja järgmine: kuna energia eraldumise protsessi saab vähesel määral kiirendada, peavad olema mingid tingimused, mille korral aatom vabaneb energia suurusjärgust kiiremini. Tõenäoliselt, Collins arvas, plahvatuse põhjustamiseks piisas lihtsalt röntgenkiirguse kiirguse kiirguse kiiruse suurendamisest.
Tõsi, maailma teadusringkonnad lugesid Collinsi artiklit irooniaga. Kui ainult seetõttu, et avaldused olid liiga valjud ja eksperimentaalne tehnika oli küsitav. Sellegipoolest üritasid mitmed laborid kogu maailmas korrata Texase katset, nagu tavaliselt, kuid peaaegu kõik ebaõnnestusid. Hafniumi valmistise kiirguse taseme tõus oli mõõteriista tundlikkuse vea piirides, mis ei rääkinud täpselt Collinsi teooria kasuks. Seetõttu naeruvääristamine ei peatunud, vaid isegi intensiivistus. Kuid peagi unustasid teadlased ebaõnnestunud katse.
Ja sõjavägi - ei. Neile meeldis väga tuumaisomeeride pommi idee. Sellise relva poolt olid järgmised argumendid:
- energia "tihedus". Nagu juba mainitud, on 178m2Hf-i kilogramm ekvivalentne TNT kolme sendiga. See tähendab, et tuumalaengu suuruses saate võimsama pommi.
Reklaamvideo:
- tõhusus. Plahvatus on plahvatus, kuid suurem osa hafniumi energiast eraldub gammakiirguse kujul, mis ei karda vaenlase kindlustusi, punkreid jne. Seega võib hafniumi pomm hävitada nii elektroonika kui ka vaenlase personali ilma suuremate kahjustusteta.
- taktikalised omadused. Suhteliselt võimsa pommi kompaktne suurus võimaldab selle kätte toimetada sõna otseses mõttes kohvris. See ei ole muidugi L. Vibberly raamatutest pärinev Q-pomm (jalgpallipalli suurune imerelv, mis võib hävitada terve mandri), kuid see on ka väga kasulik asi.
- juriidiline pool. Kui pomm plahvatab tuumaisomeeridel, ei muundu üks keemiline element teiseks. Seetõttu ei saa isomeerseid relvi pidada tuumarelvadeks ja seetõttu ei kuulu nad viimaseid keelavate rahvusvaheliste lepingute alla.
Teha oli vähe: eraldada raha ja teha kõik vajalikud tööd. Nagu öeldakse, alustage ja lõpetage. DARPA on järgmise paari aasta finantsplaanis kirjutanud hafniumipommide rea. Kui palju raha selle kõige jaoks lõpuks kulutati, pole teada. Kuulujuttude kohaselt läheb konto kümnetele miljonitele, kuid seda summat ametlikult ei avaldatud.
Esiteks otsustasid nad taas korrata Collinsi eksperimendi, kuid nüüd Pentagoni tiiva all. Alguses tehti Argonne'i riiklikule laborile ülesandeks oma tööd kontrollida, kuid isegi sarnaseid tulemusi ei tulnud välja. Collins viitas aga röntgenikiirte ebapiisavale võimsusele. Seda suurendati, kuid jällegi loodetud tulemusi ei saavutatud. Collins vastas ikkagi, nad ütlevad, et nad on ise süüdi - keerake toitenuppu. Selle tulemusel üritasid Argonne'i teadlased hafniumi preparaati kiiritada isegi APS-i suure võimsusega seadme abil. Ütlematagi selge, et tulemused ei olnud jällegi sellised, mida Texased rääkisid? Sellegipoolest otsustas DARPA, et projektil on õigus elule, ainult need peavad olema hästi tehtud. Järgmise mitme aasta jooksul tehti katseid mitmes laboris ja instituudis. Apoteoosiks oli kiiritus 178m2Hf-iga NSLS-i sünkrotronist Brookhaveni riiklikus laboris. Ja ka seal oli isotoobi gammakiirgus, hoolimata kiirgusenergia sadu kordi suurenenud, pehmelt öeldes väike.
Samaaegselt tuumafüüsikutega tegelesid probleemiga ka majandusteadlased. 2000. aastate alguses andsid nad välja prognoosi, mis kõlas kogu ettevõtmise kohtuotsusena. Üks gramm 178m2Hf ei saa maksta vähem kui 1-1,2 miljonit dollarit. Lisaks tuleb isegi selliste tühiste koguste tootmiseks investeerida umbes 30 miljardit eurot. Sellele tuleb lisada laskemoona enda ja selle tootmise kulud. Noh, viimane nael hafniumi pommi kirstus oli tõsiasi, et isegi kui NSLS võiks provotseerida "plahvatuse", on sellise pommi praktiline kasutamine välistatud.
Nii et DARPA ametnikud, mitu aastat hilinenud ja kulutades palju riigi raha, kärpisid 2004. aastal drastiliselt isomeersete relvade uurimise programmi rahastamist. Nad lõikasid selle maha, kuid ei takistanud seda: veel poolteist või kaks aastat oli käimas uuring "samalaadse skeemi järgi töötava" lasersarnase "gammaemitri teemal. Varsti aga suleti ka see suund.
2005. aastal avaldas ajakiri "Uspekhi fizicheskikh nauk" E. V. Tkal pealkirjaga "Tuumaisomeeri 178m2Hf ja isomeeri pommi indutseeritud lagunemine". Selles vaadeldi üksikasjalikult isotoobi abil energia eraldumise aja vähendamise teoreetilist poolt. Lühidalt, see võib toimuda ainult kolmel viisil: kiirguse interaktsioon tuumaga (sel juhul toimub lagunemine kesktaseme kaudu), radiatsiooni ja elektronkesta vastastikmõju (viimane kannab erutust aatomi tuuma) ja spontaanse lagunemise tõenäosuse muutumine. Samal ajal on teaduse ja tehnoloogia praegusel ja tulevasel arengutasemel, isegi kui arvutustes on kasutatud suuri ja ülioptimistlikke eeldusi, lihtsalt plahvatusohtlik energia vabanemine võimatu. Lisaks usub Tkalya mitmetes punktides,Collinsi teooria on vastuolus tänapäevaste vaadetega tuumafüüsika alustest. Muidugi võiks seda pidada teaduse omamoodi revolutsiooniliseks läbimurdeks, kuid katsed ei anna sellist optimismi.
Nüüd nõustub Karl B. Collins üldiselt kolleegide järeldustega, kuid ei eita siiski isomeeride kasutamist praktikas. Näiteks saab tema sõnul kasutada suunatud gammakiirgust vähihaigete raviks. Ja aatomite energia aeglane, plahvatusväline kiirgus võib tulevikus anda inimkonnale tohutu võimsusega ülimahtuvusega akusid.
Kuid kõik see toimub ainult tulevikus, lähedal või kaugel. Ja kui teadlased otsustavad taas lahendada tuumaisomeeride praktilise kasutamise probleemi. Kui need tööd õnnestuvad, siis on võimalik, et Texase ülikoolis Texase ülikoolis klaasi all hoitud Collinsi eksperimendi (mida nüüd nimetatakse "Dr. K eksperimendi mälestusstendiks") klaas kolitakse suuremasse ja austatud muuseumi.
Autor: Ryabov Kirill
