V roku 1921 nemecký fyzik O. Gann objavil doteraz neznámy izotop uránu, ktorý okamžite pomenoval urán-Z. Pokiaľ ide o atómovú hmotnosť a chemické vlastnosti, nelíši sa od už známych. Veda sa zaujímala o jeho polčas rozpadu - bola o niečo dlhšia ako u ostatných izotopov uránu. V roku 1935 bratia Kurchatovovci, L. I. Rusinov a L. V. Mysovskiy získal špecifický izotop brómu s podobnými vlastnosťami. To bolo potom, čo sa svetová veda podrobne zaoberala problémom nazývaným izomerizmus atómových jadier. Odvtedy sa našlo niekoľko desiatok izomérnych izotopov s relatívne dlhou životnosťou, ale teraz nás zaujíma iba jeden, a to 178m2Hf (izotop hafnia s atómovou hmotnosťou 178 jednotiek. M2 v indexe nám umožňuje rozlíšiť ho od izotopu m1 s rovnakým hmotnosť, ale iné iné ukazovatele).
Tento izotop hafnia sa líši od ostatných izomérnych náprotivkov s polčasom rozpadu viac ako jeden rok pri najvyššej excitačnej energii - približne 1,3 TJ na kilogram hmotnosti, čo sa približne rovná explózii 300 kilogramov TNT. Uvoľňovanie všetkej tejto hmoty energie nastáva vo forme gama žiarenia, hoci tento proces je veľmi, veľmi pomalý. Preto je vojenské použitie tohto izotopu hafnia teoreticky možné. Bolo len potrebné donútiť atóm alebo atómy, aby prešli z excitovaného stavu do základného stavu primeranou rýchlosťou. Uvoľnená energia by potom v skutočnosti mohla prekonať všetky existujúce zbrane. Teoreticky som mohol.
Do praxe sa dostal v roku 1998. Potom skupina zamestnancov University of Texas pod vedením Karla B. Collinsa založila „Centrum pre kvantovú elektroniku“v jednej z univerzitných budov. Pod týmto vážnym a domorodým znamením existovala sada zariadení povinných pre tieto laboratóriá, hory nadšenia a niečo, čo nejasne pripomínalo röntgenové zariadenie z ordinácie lekára a zosilňovač pre audio systém, ktorý spadol do rúk zlého génia. Z týchto zariadení vedci z „Centra“zostavili pozoruhodnú jednotku, ktorá mala zohrávať hlavnú úlohu v ich výskume.
Zosilňovač generoval elektrický signál s požadovanými parametrami, ktorý bol prevedený na rôntgenové žiarenie v röntgenovom stroji. Bol namierený na malý kúsok 178m2Hf ležiaci na obrátenom jednorazovom pohári. Úprimne povedané, zďaleka to nevyzerá tak, ako by mala vyzerať špičková veda, na ktorú sa v skutočnosti odvolávala Collinsova skupina. Röntgenové zariadenie niekoľko dní ožarovalo prípravu hafnia a senzory rozptyľovali všetko, čo „cítili“. Analyzovanie výsledkov experimentu trvalo niekoľko týždňov. Collins v časopise Physical Review Letters publikuje článok o svojom experimente. Ako sa v ňom uvádza, cieľom výskumu bolo extrahovať energiu atómov na príkaz vedcov. Samotný experiment mal potvrdiť alebo vyvrátiť Collinsovu teóriu týkajúcu sa možnosti, že sa takéto veci budú robiť pomocou röntgenového žiarenia. Počas štúdie meracie zariadenie zaznamenalo zvýšenie úrovne gama žiarenia. Bolo to zanedbateľné, čo zároveň nezabránilo Collinsovi dospieť k záveru o základnej možnosti „človekom vyrobeného“uvedenia izotopu do stavu zrýchleného rozkladu. Hlavný záver pána Collinsa vyzeral takto: keďže proces uvoľňovania energie sa môže do istej miery urýchliť, musia existovať určité podmienky, za ktorých sa atóm rýchlejšie zbaví energetických rádových rádov. Collins veril, že s najväčšou pravdepodobnosťou stačilo len zvýšiť výkon röntgenového žiariča a spôsobiť výbuch. Počas štúdie meracie zariadenie zaznamenalo zvýšenie úrovne gama žiarenia. Bolo to zanedbateľné, čo zároveň nezabránilo Collinsovi dospieť k záveru o základnej možnosti „človekom vyrobeného“uvedenia izotopu do stavu zrýchleného rozkladu. Hlavný záver pána Collinsa vyzeral takto: keďže proces uvoľňovania energie sa môže do istej miery urýchliť, musia existovať určité podmienky, za ktorých sa atóm rýchlejšie zbaví energetických rádových rádov. Collins veril, že s najväčšou pravdepodobnosťou stačilo len zvýšiť výkon röntgenového žiariča a spôsobiť výbuch. Počas štúdie meracie zariadenie zaznamenalo zvýšenie úrovne gama žiarenia. Bolo to zanedbateľné, čo zároveň nezabránilo Collinsovi dospieť k záveru o základnej možnosti „človekom vyrobeného“uvedenia izotopu do stavu zrýchleného rozkladu. Hlavný záver pána Collinsa vyzeral takto: keďže proces uvoľňovania energie sa môže do istej miery urýchliť, musia existovať určité podmienky, za ktorých sa atóm rýchlejšie zbaví energetických rádových rádov. Collins veril, že s najväčšou pravdepodobnosťou stačilo len zvýšiť výkon röntgenového žiariča a spôsobiť výbuch. Hlavný záver pána Collinsa vyzeral takto: keďže proces uvoľňovania energie sa môže do istej miery urýchliť, musia existovať určité podmienky, za ktorých sa atóm rýchlejšie zbaví energetických rádových rádov. Collins veril, že s najväčšou pravdepodobnosťou stačilo len zvýšiť výkon röntgenového žiariča a spôsobiť výbuch. Hlavný záver pána Collinsa vyzeral takto: keďže proces uvoľňovania energie sa môže do istej miery urýchliť, musia existovať určité podmienky, za ktorých sa atóm rýchlejšie zbaví energetických rádových rádov. Collins veril, že s najväčšou pravdepodobnosťou stačilo len zvýšiť výkon röntgenového žiariča a spôsobiť výbuch.
Je pravda, že vedecká komunita sveta čítala Collinsov článok s iróniou. Keby to bolo len preto, že tvrdenia boli príliš hlasné a experimentálna technika bola otázna. Mnohé laboratóriá na celom svete sa však ako vždy pokúsili zopakovať experiment Texánov, ale takmer všetky zlyhali. Zvýšenie úrovne žiarenia z prípravy hafnia bolo v rámci chyby citlivosti prístrojov, ktorá nehovorila presne v prospech Collinsovej teórie. Zosmiešňovanie sa preto nezastavilo, ale dokonca zosilnilo. Vedci však čoskoro zabudli na neúspešný experiment.
A armáda - nie. Skutočne sa im páčila myšlienka bomby na jadrové izoméry. V prospech takejto zbrane sa vyjadrili tieto argumenty:
- energetická „hustota“. Ako už bolo spomenuté, kilogram 178 m 2 Hf zodpovedá trom centrom TNT. To znamená, že vo veľkosti jadrového náboja môžete získať silnejšiu bombu.
Propagačné video:
- efektívnosť. Výbuch je výbuch, ale veľká časť hafniovej energie sa uvoľňuje vo forme gama žiarenia, ktoré sa nebojí nepriateľských opevnení, bunkrov atď. Hafnium bomba tak môže bez väčšieho poškodenia zničiť elektroniku aj nepriateľský personál.
- taktické funkcie. Kompaktná veľkosť relatívne silnej bomby umožní, aby bola dodávaná doslova v kufri. Toto samozrejme nie je Q-bomba z kníh L. Vibberlyho (zázračná zbraň veľkosti futbalového lopty, ktorá môže zničiť celý kontinent), ale je to tiež veľmi užitočná vec.
- právna stránka. Keď bomba exploduje na jadrových izoméroch, nedochádza k transformácii jedného chemického prvku na iný. Preto izomérne zbrane sa nemôžu považovať za jadrové, a preto sa na ne nevzťahujú medzinárodné dohody, ktoré ich zakazujú.
Nemalo sa čo robiť: alokujte peniaze a vykonávajte všetku potrebnú prácu. Ako sa hovorí, začať a skončiť. DARPA napísala vo svojom finančnom pláne na niekoľko nasledujúcich rokov líniu pre hafiové bomby. Koľko peňazí bolo nakoniec vynaložených na toto všetko, nie je známe. Podľa povestí ide o desiatky miliónov, ale tento údaj nebol oficiálne zverejnený.
Najprv sa rozhodli znovu reprodukovať Collinsov experiment, ale teraz pod krídlom Pentagonu. Spočiatku bolo poverené overením jeho práce Národné laboratórium Argonne, ale ani podobné výsledky neprišli. Collins však poukázal na nedostatočnú silu röntgenového žiarenia. Bola zvýšená, ale opäť sa nedosiahli očakávané výsledky. Collins stále odpovedali, hovoria, že oni sú sami na vine - otočte gombíkom. V dôsledku toho sa vedci z Argonne dokonca pokúsili ožarovať prípravok hafnia pomocou vysokovýkonnej jednotky APS. Netreba dodávať, že výsledky opäť neboli to, o čom hovorili Texáni? Napriek tomu sa DARPA rozhodla, že projekt má právo na život, iba ak sa musí dobre urobiť. Počas niekoľkých nasledujúcich rokov sa experimenty uskutočňovali vo viacerých laboratóriách a ústavoch. Apoteóza bola ožarovaním 178m2Hf "z" synchrotrónu NSLS v Brookhaven National Laboratory. Aj tam, aj keď stokrát vzrástlo množstvo žiarenia, bolo žiarenie izotopu gama mierne povedané malé.
Súčasne s jadrovými fyzikmi sa problém zaoberal aj ekonómovia. Začiatkom roku 2000 vydali prognózu, ktorá znela ako rozsudok o celom podniku. Jeden gram 178m2Hf nemôže stáť menej ako 1-1,2 milióna dolárov. Okrem toho bude potrebné investovať približne 30 miliárd do výroby aj takých zanedbateľných množstiev. K tomu sa musia pripočítať náklady na výrobu samotnej munície a jej výrobu. Posledným klincom v rakve hafiovej bomby bol fakt, že aj keď by NSLS mohla vyvolať „explóziu“, praktické použitie takejto bomby je vylúčené.
Takže úradníci DARPA, oneskorení niekoľko rokov a míňajú veľa verejných peňazí, v roku 2004 drasticky znížili financovanie programu na štúdium izomérnych zbraní. Znížili ho, ale nezastavili: ďalší rok a pol alebo dva sa uskutočňoval výskum na tému „laserového“žiariča gama pracujúceho podľa rovnakej schémy. Čoskoro však bol tento smer tiež uzavretý.
V roku 2005 časopis „Uspekhi fizicheskikh nauk“uverejnil článok od E. V. Tkal, nazvaný „Vyvolaný úpadok jadrového izoméru 178m2Hf a izomérnej bomby“. V ňom sa podrobne uvažovala o teoretickej stránke zníženia času uvoľnenia energie izotopom. Stručne povedané, k tomu môže dôjsť iba tromi spôsobmi: interakcia žiarenia s jadrom (v tomto prípade k rozpadu dochádza prostredníctvom strednej úrovne), interakcia žiarenia a škrupiny elektrónov (druhá prenáša excitáciu do jadra atómu) a zmena pravdepodobnosti spontánneho rozkladu. Zároveň je na súčasnej a budúcej úrovni rozvoja vedy a techniky, a to aj pri veľkých a super optimistických predpokladoch vo výpočtoch, jednoducho nemožné dosiahnuť výbušné uvoľnenie energie. Okrem toho sa Tkalya v mnohých bodoch domnieva,Collinsova teória je v rozpore s modernými názormi na základy jadrovej fyziky. Toto by sa, samozrejme, mohlo vnímať ako určitý revolučný prielom vo vede, ale experimenty takýto optimizmus nevyvolávajú.
Teraz Karl B. Collins vo všeobecnosti súhlasí so závermi kolegov, ale v praktickej aplikácii stále nepopiera izoméry. Napríklad sa domnieva, že cielené žiarenie gama sa môže použiť na liečenie pacientov s rakovinou. A pomalé, nevýbušné žiarenie energie atómami môže v budúcnosti dať ľudstvu superkapacitné batérie obrovskej energie.
To všetko však bude len v budúcnosti, blízko alebo ďaleko. A potom, ak sa vedci rozhodnú opäť vyriešiť problém praktického použitia jadrových izomérov. Ak budú tieto práce úspešné, je možné, že sklo z experimentu Collins (teraz nazývaného „Memorial Stand for Experiment Dr. K's“) uložené pod sklom na Texaskej univerzite na Texaskej univerzite sa presunie do väčšieho a rešpektovanejšieho múzea.
Autor: Ryabov Kirill