În 1921, fizicianul german O. Gann a descoperit un izotop până acum necunoscut de uraniu, pe care l-a numit imediat uraniu-Z. În ceea ce privește masa atomică și proprietățile chimice, aceasta nu diferă de cele deja cunoscute. Știința a fost interesată de timpul său de înjumătățire - a fost puțin mai lungă decât cea a altor izotopi de uraniu. În 1935, frații Kurchatov, L. I. Rusinov și L. V. Mysovskiy a obținut un izotop specific de brom cu proprietăți similare. După aceasta, știința mondială a fost strâns ocupată de problema numită izomerismul nucleelor atomice. De atunci au fost găsite câteva zeci de izotopi izomeri cu o durată de viață relativ lungă, dar acum ne interesează doar unul, și anume 178m2Hf (izotopul hafnium cu o masă atomică de 178 de unități. M2 în index ne permite să distingem masă, dar alți indicatori).
Acest izotop de hafnium diferă de celelalte omologii sale izomerice, cu un timp de înjumătățire de peste un an în cea mai mare energie de excitație - aproximativ 1,3 TJ pe kilogramul de masă, ceea ce este aproximativ egal cu explozia de 300 de kilograme de TNT. Eliberarea toată această masă de energie are loc sub formă de radiații gamma, deși acest proces este foarte, foarte lent. Astfel, aplicarea militară a acestui izotop hafnium este teoretic posibilă. Era nevoie doar să forțeze atomul sau atomii să treacă de la starea excitată la starea solului cu o viteză corespunzătoare. Apoi, energia eliberată ar putea depăși efectiv orice armă existentă. Teoretic aș putea.
A venit în practică în 1998. Apoi, un grup de angajați ai Universității Texas, sub conducerea lui Karl B. Collins, au fondat „Centrul pentru electronica cuantică” într-una dintre clădirile universității. Sub un semn serios și pretențios, exista un set de echipamente obligatorii pentru astfel de laboratoare, munți de entuziasm și ceva care seamănă de la distanță cu o mașină cu raze X de la cabinetul stomatologului și un amplificator pentru un sistem audio care a căzut în mâinile unui geniu malefic. Din aceste dispozitive, oamenii de știință ai „Centrului” au adunat o unitate remarcabilă, care urma să joace un rol major în cercetarea lor.
Amplificatorul a generat un semnal electric cu parametrii necesari, care a fost transformat în radiații cu raze X într-o mașină cu raze X. Acesta a fost direcționat către o bucată minusculă de 178m2Hf întinsă pe un geam de unică folosință inversat. Pentru a fi sincer, aceasta pare departe de cum ar trebui să arate știința de vârf, la care, de fapt, s-a referit grupul Collins. Timp de câteva zile, un dispozitiv cu raze X a iradiat pregătirea hafniumului, iar senzorii au înregistrat în mod descărcat tot ceea ce „simțeau”. Au mai fost necesare câteva săptămâni pentru a analiza rezultatele experimentului. Și uite așa, Collins în revista Physical Review Letters publică un articol despre experimentul său. După cum s-a spus în ea, scopul cercetării a fost extragerea energiei atomilor, la îndemâna oamenilor de știință. Experimentul însuși trebuia să confirme sau să respingă teoria lui Collins cu privire la posibilitatea ca astfel de lucruri să fie făcute cu ajutorul razelor X. În timpul studiului, echipamentul de măsurare a înregistrat o creștere a nivelului de radiații gamma. A fost neglijabil, ceea ce, în același timp, nu l-a împiedicat pe Collins să tragă o concluzie despre posibilitatea fundamentală a „creării omului” de a aduce izotopul într-o stare de descompunere accelerată. Concluzia principală a domnului Collins arăta astfel: întrucât procesul de eliberare a energiei poate fi accelerat într-o mică măsură, trebuie să existe anumite condiții în care atomul să scape mai repede de ordinele energetice. Cel mai probabil, Collins credea, a fost suficient pentru a crește pur și simplu puterea emițătorului de raze X pentru a provoca o explozie. În timpul studiului, echipamentul de măsurare a înregistrat o creștere a nivelului de radiații gamma. A fost neglijabil, ceea ce, în același timp, nu l-a împiedicat pe Collins să tragă o concluzie despre posibilitatea fundamentală a „creării omului” de a aduce izotopul într-o stare de descompunere accelerată. Concluzia principală a domnului Collins arăta astfel: întrucât procesul de eliberare a energiei poate fi accelerat într-o mică măsură, trebuie să existe anumite condiții în care atomul să scape mai repede de ordinele energetice. Cel mai probabil, Collins credea, a fost suficient pentru a crește pur și simplu puterea emițătorului de raze X pentru a provoca o explozie. În timpul studiului, echipamentul de măsurare a înregistrat o creștere a nivelului de radiații gamma. A fost neglijabil, ceea ce, în același timp, nu l-a împiedicat pe Collins să tragă o concluzie despre posibilitatea fundamentală a „creării omului” de a aduce izotopul într-o stare de descompunere accelerată. Concluzia principală a domnului Collins arăta astfel: întrucât procesul de eliberare a energiei poate fi accelerat într-o mică măsură, trebuie să existe anumite condiții în care atomul să scape mai repede de ordinele energetice. Cel mai probabil, Collins credea, a fost suficient pentru a crește pur și simplu puterea emițătorului de raze X pentru a provoca o explozie. Concluzia principală a domnului Collins arăta astfel: întrucât procesul de eliberare a energiei poate fi accelerat într-o mică măsură, trebuie să existe anumite condiții în care atomul să scape mai repede de ordinele energetice. Cel mai probabil, Collins credea, a fost suficient pentru a crește pur și simplu puterea emițătorului de raze X pentru a provoca o explozie. Concluzia principală a domnului Collins arăta astfel: întrucât procesul de eliberare a energiei poate fi accelerat într-o mică măsură, trebuie să existe anumite condiții în care atomul va scăpa mai repede de ordinele energetice. Cel mai probabil, Collins credea, a fost suficient pentru a crește pur și simplu puterea emițătorului de raze X pentru a provoca o explozie.
Adevărat, comunitatea științifică a lumii a citit cu ironie articolul lui Collins. Dacă numai pentru că afirmațiile erau prea puternice, iar tehnica experimentală era îndoielnică. Cu toate acestea, ca de obicei, o serie de laboratoare din întreaga lume au încercat să repete experimentul texanilor, dar aproape toate au eșuat. Creșterea nivelului de radiații de la prepararea hafniului a fost în eroarea de sensibilitate a instrumentelor, care nu vorbea exact în favoarea teoriei lui Collins. Prin urmare, ridiculul nu s-a oprit, ci chiar s-a intensificat. În curând oamenii de știință au uitat de experimentul eșuat.
Iar armata - nu. Le-a plăcut foarte mult ideea unei bombe pe izomerii nucleari. Următoarele argumente au vorbit în favoarea unei astfel de arme:
- densitatea energiei . Un kilogram de 178m2Hf, așa cum sa menționat deja, este echivalent cu trei centeneri de TNT. Aceasta înseamnă că, în mărimea unei încărcări nucleare, puteți obține o bombă mai puternică.
Video promotional:
- eficiență. Explozia este o explozie, dar cea mai mare parte a energiei hafniului este eliberată sub formă de radiații gamma, care nu se teme de fortificațiile inamice, buncari etc. Astfel, o bombă cu hafnium poate distruge atât echipamentele electronice, cât și personalul inamic fără prea multe pagube.
- caracteristici tactice. Dimensiunea compactă a unei bombe relativ puternice îi va permite să fie livrată literalmente într-o valiză. Desigur, aceasta nu este bomba Q din cărțile lui L. Vibberly (o armă miracolă de dimensiunea unei mingi de fotbal care poate distruge un întreg continent), dar este, de asemenea, un lucru foarte util.
- latura juridică. Atunci când o bombă explodează pe izomeri nucleari, nu există nicio transformare a unui element chimic în altul. În consecință, armele izomerice nu pot fi considerate nucleare și, în consecință, acestea nu intră sub incidența acordurilor internaționale care interzic acestea din urmă.
Nu prea aveam de făcut: alocarea de bani și efectuarea tuturor lucrărilor necesare. După cum se spune, începe și termină. DARPA a scris o linie pentru bombele de hafniu în planul său financiar pentru următorii câțiva ani. Cât de mulți bani au fost cheltuiți în cele din urmă pentru toate acestea nu se știe. Conform zvonurilor, contul merge la zeci de milioane, dar cifra nu a fost dezvăluită oficial.
În primul rând, au decis să reproducă experimentul Collins încă o dată, dar acum sub aripa Pentagonului. La început, Laboratorul Național Argonne a fost însărcinat să-și verifice activitatea, dar chiar și rezultate similare nu au rezultat. Collins s-a referit însă la puterea insuficientă a razelor X. Acesta a fost crescut, dar din nou rezultatele așteptate nu au fost obținute. Collins a răspuns în continuare, spun ei, ei înșiși sunt de vină - întoarceți butonul de putere. Drept urmare, oamenii de știință Argonne au încercat chiar să iradieze un preparat de hafniu folosind o unitate APS de mare putere. Inutil să spun, rezultatele nu au fost din nou despre ce vorbeau texanii? Cu toate acestea, DARPA a decis că proiectul are dreptul la viață, doar că trebuie să fie bine realizate. În următorii câțiva ani, experimente au fost efectuate în mai multe laboratoare și institute. Apoteoza a fost iradiată cu 178m2Hf "din" sincrotronul NSLS la Brookhaven National Laboratory. Și tot acolo, în ciuda creșterii energiei radiațiilor de sute de ori, radiația gamma a izotopului a fost, pentru a o spune ușor, mică.
În același timp cu fizicienii nucleari, economiștii s-au ocupat și de problemă. La începutul anilor 2000, au emis o previziune care suna ca un verdict asupra întregii întreprinderi. Un gram de 178m2Hf nu poate costa mai puțin de 1-1,2 milioane USD. În plus, aproximativ 30 de miliarde vor trebui investiți în producerea chiar și a unor astfel de cantități neglijabile. La acestea se adaugă costurile de creare a muniției în sine și de producerea acesteia. Ei bine, ultima cuie din sicriul bombei cu hafnium a fost faptul că, chiar dacă NSLS ar putea provoca o „explozie”, utilizarea practică a unei astfel de bombe este în afara problemei.
Așadar, oficialii DARPA au întârziat câțiva ani și au cheltuit o mulțime de bani publici, în 2004 au tăiat drastic finanțarea pentru un program de studiu a armelor izomere. L-au tăiat, dar nu l-au oprit: încă un an și jumătate sau doi, s-au desfășurat cercetări pe tema unui emițător gamma „asemănător cu laser” care funcționează conform aceleiași scheme. Curând, însă, această direcție a fost și ea închisă.
În 2005, revista „Uspekhi fizicheskikh nauk” a publicat un articol al lui E. V. Tkal, intitulat "Decăderea indusă a izomerului nuclear 178m2Hf și a bombei izomere". În ea, latura teoretică a reducerii timpului de eliberare a energiei de către un izotop a fost considerată în detaliu. Pe scurt, acest lucru se poate întâmpla doar în trei moduri: interacțiunea radiației cu nucleul (în acest caz, degradarea are loc printr-un nivel intermediar), interacțiunea radiației și a cochiliei electronilor (aceasta din urmă transferă excitația în nucleul atomului) și o schimbare a probabilității de descompunere spontană. În același timp, la nivelul actual și viitor de dezvoltare a științei și tehnologiei, chiar și cu presupuneri mari și super-optimiste în calcule, este pur și simplu imposibil să se realizeze o eliberare explozivă de energie. În plus, la câteva puncte, Tkalya consideră că,Teoria lui Collins este în conflict cu opiniile moderne asupra fundamentelor fizicii nucleare. Desigur, acest lucru ar putea fi văzut ca un fel de descoperire revoluționară în știință, dar experimentele nu dau naștere unui astfel de optimism.
În prezent Karl B. Collins este de acord cu concluziile colegilor, dar totuși nu neagă izomerii în aplicarea practică. De exemplu, radiația gamma direcționată, crede el, poate fi folosită pentru a trata pacienții cu cancer. Iar radiația lentă, neexplozivă a energiei de către atomi poate oferi omenirii baterii super-capacitate de o putere enormă.
Totuși, toate acestea vor fi doar în viitor, aproape sau departe. Și atunci, dacă oamenii de știință decid să abordeze din nou problema aplicării practice a izomerilor nucleari. Dacă aceste lucrări au succes, este posibil ca geamul din experimentul Collins (denumit acum „Memorial Stand pentru Dr. K’s Experiment”) depozitat sub sticlă la Universitatea din Texas la Universitatea din Texas să fie mutat într-un muzeu mai mare și mai respectat.
Autor: Ryabov Kirill
