Манхеттенский проект (стр. 1 из 6)
СОДЕРЖАНИЕ.
Введение. 3
1. История создания ядерного оружия. 3
2. Предпосылки создания атомного оружия в США.. 7
3. Испытания атомного оружия. 11
4. Применение первого атомного оружия. 12
5. Манхэттенский проект глазами его участников. 13
Заключение. 17
Литература. 19
Научные знания могут служить и целям гуманным, благородным, и целям варварским. Все зависит от того, в чьих руках находится наука и добытые ею результаты, кто и по каким соображениям занимается научной деятельностью, каковы моральные устои и социальные воззрения людей науки. Эти вопросы возникли перед человечеством именно в тот момент, когда атомная бомба стала реальной угрозой.
За годы, отделяющие нас от того дня, когда была взорвана первая атомная бомба, история ее создания успела обрасти легендами. Об этом событии были написаны десятки книг, правдивых и ничего общего с исторической правдой не имеющих.
В истории человечества отдельные события становятся эпохальными. Создание атомного оружия и его применение было вызвано желанием подняться на новую ступень в овладении совершенным методом уничтожения. Парадокс заключался в том, что первые применения этого оружия поставили окончательную точку в последней мировой войне и, по ряду причин, до сих пор не позволили начаться следующей... Как и любое событие, создание атомного оружия имеет свою историю.
1. История создания ядерного оружия.
1902 – 1903. Начало пути: А. Беккерель, Ф.Содди, Э. Резерфорд
Первые сигналы о том, что внутри атомов скрыты огромные запасы энергии, поступили как раз от того элемента, который впоследствии и подсказал способ ее извлечения. В самом конце XIX века Антуан Анри Беккерель, пытавшийся обнаружить рентгеновское излучение при флю оресценции солей урана, открыл явление радиоактивности – беккерелевы лучи.
Открытие А. Беккереля заинтересовало многих. Имен большинства история не сохранила, остались только те, кто добился заметных успехов: во Франции ими были, помимо самого Беккереля, Мария и Пьер Кюри, Поль Виллар, в Англии – Эрнест Резерфорд и Фридерик Содди, в Германии и Австрии – Эгон Швейтлер, Стефен Майер, чуть позже – Отто Ган.
Но первыми до конца осознали, что попало им в руки, были все-таки Ф. Содди и Э. Резерфорд. И произошло это не позже 1902-1903 годов, потому что уже в 1903 году Ф. Содди написал: "Атомная энергия, по всей вероятности, обладает несравненно большей мощностью, чем молекулярная энергия, <...> и сознание этого факта должно заставить нас рассматривать планету, на которой мы живем, как склад взрывчатых веществ, обладающих невероятной взрывной силой". (Спустя пять лет Ф. Содди писал о возможности с помощью атомной энергии "превратить всю планету в цветущий сад", но это не имело никакого значения, главные слова уже были сказаны.)
1905. Релятивистский аргумент А. Эйнштейна в пользу атомной энергии
К началу испытаний первой атомной бомбы в Соединенных Штатах был подготовлен к печати так называемый "Отчет Смита", который увидел свет в том же 1945 году, но уже после Хиросимы и Нагасаки и под названием "Официальный отчет о разработке атомной бомбы под наблюдением правительства США". Введение к этой книге начиналось с фразы о том, что эйнштейновское соотношение E=mc2 "выбрано в качестве руководящего принципа изложения" всего дальнейшего.
Да и сам Эйнштейн полагал, что это фундаментальное следствие теории относительности, разрабатываемой им в 1905 году, найдет экспериментальное подтверждение именно при изучении радиоактивных веществ.
1911 – 1913. Открытие атомного ядра Э. Резерфордом и возникновение ядерной физики
Гипотезу о ядерном строении атома выдвинул в 1904 году Хантаро Нагаока, один из основателей японской физики. В 1908 – 1909 годах работавшие в Манчестере у Э. Резерфорда Ханс Гейгер и Эрнест Марсден установили, что при прохождении альфа-частиц сквозь тонкие пластинки из металлической фольги подавляющее большинство пролетает навылет, но единичные частицы отклоняются на углы больше 90о, или, попросту говоря, отражаются. Отсюда Э. Резерфорд в 1911 году делает вывод о том, что такое возможно лишь в случае, если "атом содержит центральный заряд, распределенный в очень малом объеме". Масса этого заряда равняется половине атомного веса.
Голландец Антониус Ван Ден Брук на основе работ Резерфорда, Гейгера и Марсдена находит: заряд ядра элемента совпадает с его порядковым номером в Периодической системе.
В том же 1913 году Нильс Бор, работавший в Манчестере у Э. Резерфорда, положил ядерную модель в основу своей квантовой теории атома, что объясняло ряд непонятных до этого спектральных закономерностей и вместе с тем устойчивость "ядерного атома". Так, можно сказать, ядерная структура атомов обрела статус научного факта (а развитие теории Бора в двадцатые годы привело к возникновению квантовой механики).
1919 – 1920. Э. Резерфорд расщепляет ядро и предсказывает нейтрон
Э. Резерфорд, переехав в Кембридж, делает несколько важных открытий. Во-первых, что при воздействии альфа-частиц на атомы легких газов происходят ядерные превращения, а значит, их можно вызвать искусственно. Во вторых, при этом в ряде случаев испускаются положительно заряженные частицы, которые служат основными структурными элементами ядер (Э. Резерфорд назвал их протонами). И наконец, логика подсказывает, что должен существовать еще один структурный элемент ядра, а точнее – нейтральная частица с массой, равной массе протона, и эта частица, как пророчески заметил Э. Резерфорд, должна "свободно проникать в структуру атомов", а поэтому стать "новым эффективным инструментом ее исследования".
1932. "Год чудес" в "Великое трехлетие" ядерной физики (1932-1934)
В 1932 году Джеймс Чэдвик наконец открывает нейтрон, предсказанный Э. Резерфордом, его учителем по Кембриджу. И едва исследователи получили в руки этот "эффективный инструмент", как открытия хлынули лавиной.
Дмитрий Дмитриевич Иваненко (СССР) и Вернер Гейзенберг (Германия) создают протонно-нейтронную модель атомного ядра. Ученики Э. Резерфорда Джон Кокрофт и Эрнест Уолтон расщепляют ядра лития протонами, ускоренными с помощью электростатического ускорителя. В США Гаролд Юри с сотрудниками открывают дейтерий, тяжелый протон водорода. Еще один американец, Карл Андерсон, открывает в космических лучах позитрон, положительно заряженный аналог электрона.
В 1933 году Патрик Блэкетт и Джузеппе Оккиалини подтверждают открытие Андерсона. Гилберт Льюис и Р. Макдональд в США открывают тяжелую воду. Сразу во Франции (Ирен и Фредерик Жолио-Кюри), в Англии (Блэкетт, Оккиалини и Чэдвик), в США (Андерсон) и в Германии (Л. Мейтнер) обнаруживают рождение электронно позитронных пар из жестких гамма квантов вблизи ядер достаточно тяжелых элементов.
В 1934 году Энрико Ферми, добавив гипотезу Вольфганга Паули о нейтрино (безмассовой нейтральной частице, вылетающей при бета-распаде) к протонно-нейтронной модели ядра, создает теорию бета-распада. Тот же Ферми публикует первые работы по облучению урана медленными нейтронами, где приходит к выводу, что ему удалось получить новые элементы номер 93 и 94 (их химическую идентификацию провести Ферми не удалось – не было достаточного количества для анализа).
Ирен и Фредерик Жолио-Кюри экспериментально открывают явление искусственной радиоактивности химических элементов.
Ида Ноддак (Германия) теоретически предсказывает возможность деления ядер урана.
Лео Сциллард в Англии высказывает мысль о цепной ядерной реакции при облучении бериллия нейтронами, что, как он считает, можно использовать для получения мощной взрывчатки нового типа.
Маркус Олифант, Пол Хартек и Эрнест Резерфорд открывают тритий, сверхтяжелый изотоп водорода.
Прорыв в ядерной физике за эти три года оказался таким значительным, что, уже в 1934 году физики имели все теоретические предпосылки для создания атомной бомбы – деление урана, цепной характер этого деления и, по сути, уже открытый плутоний.
Однако потребовалось еще несколько лет исследований физиков в содружестве с химиками, чтобы открыть феномен деления урана с помощью медленных нейтронов.
1938 – 1939. "Томный" характер атомной энергии
На этот раз вперед вышли немцы. Отто Ган и Фриц Штрассман уверенно фиксируют, что при бомбардировке атомов урана медленными нейтронами некоторые ядра расщепляются на две примерно равные части с высвобождением большого количества ядерной энергии. А теоретическое объяснение явлению дают Лизе Мейтнер и Отто Фриш, вынужденные эмигрировать из фашистской Германии в Швецию. Они же в очередной раз, но теперь не умозрительно, а строго доказательно, указывают на то, что деление ядер должно сопровождаться высвобождением огромного количества энергии, что Фриш подтверждает экспериментально.
С начала 1939 года новое явление изучают сразу в Англии, Франции, США и Советском Союзе. Нильс Бор и Джон Уилер в Соединенных Штатах и Яков Ильич Френкель в СССР предлагают теорию деления ядер, и почти сразу выясняется цепной характер деления (В. Цинн и Лео Сциллард (США), Яков Борисович Зельдович и Юлий Борисович Харитон (СССР)). Появляется понятие крической массы урана, при достижении которой начинается процесс деления (Френсис Перрен, Франция). Выясняется решающая роль изотопа урана-235 (актиноурана, как тогда говорили), составляющего в природной урановой смеси всего 0,71% (Нильс Бор). Открывают два трансурановых элемента, 93-й и 94-й – нептуний и плутоний (Эдвин Макмиллан, Филипп Абельсон, Гленн Сиборг, США), и устанавливают, что плутоний так же хорошо делится под действием нейтронов, как и уран-235 (Джозеф Кеннеди, Сиборг, Эмилио Сегре, Артур Валь, США).