I 1921 opdagede den tyske fysiker O. Gann en hidtil ukendt isotop af uran, som han straks benævnt uranium-Z. Med hensyn til atommasse og kemiske egenskaber adskiller den sig ikke fra dem, der allerede var kendt. Videnskaben var interesseret i dens halveringstid - den var lidt længere end for andre uranisotoper. I 1935 brødrene Kurchatov, L. I. Rusinov og L. V. Mysovskiy opnåede en specifik isotop af brom med lignende egenskaber. Det var efter dette, at verdensvidenskaben var tæt optaget af problemet kaldet isomerisme af atomkerner. Siden da er der fundet flere snesevis af isomere isotoper med en relativt lang levetid, men nu er vi kun interesseret i en, nemlig 178m2Hf (hafnium-isotopen med en atommasse på 178 enheder. M2 i indekset giver os mulighed for at skelne den fra isotopen m1 med den samme masse, men andre andre indikatorer).
Denne isotop af hafnium adskiller sig fra dens andre isomere modstykker med en halveringstid på mere end et år i den højeste excitationsenergi - ca. 1,3 TJ pr. Kg masse, hvilket er omtrent lig med eksplosionen på 300 kg TNT. Frigørelsen af al denne masse af energi sker i form af gammastråling, skønt denne proces er meget, meget langsom. Således er den militære anvendelse af denne hafnium-isotop teoretisk mulig. Det var kun nødvendigt at tvinge atomet eller atomerne til at passere fra den ophidsede tilstand til jordtilstanden med en passende hastighed. Derefter kunne den frigjorte energi overgå faktisk et eksisterende våben. Teoretisk kunne jeg.
Det kom til praksis i 1998. Derefter grundlagde en gruppe medarbejdere ved University of Texas under ledelse af Karl B. Collins "Center for Quantum Electronics" i en af universitetsbygningerne. Under et seriøst og prætentiøst skilt var der et sæt udstyr, der var obligatorisk for sådanne laboratorier, bjerge af entusiasme og noget, der fjernt lignede en røntgenmaskine fra et tandlæge og en forstærker til et lydsystem, der faldt i en ond geni. Fra disse enheder har forskerne fra "Centeret" samlet en bemærkelsesværdig enhed, der skulle spille en stor rolle i deres forskning.
Forstærkeren genererede et elektrisk signal med de krævede parametre, der blev konverteret til røntgenstråling i en røntgenmaskine. Det blev rettet mod et lille stykke 178m2Hf, der lå på et inverteret engangsglas. For at være ærlig ser dette langt fra, hvordan den spidsorienterede videnskab skal se ud, som Collins 'gruppe faktisk henviste til. I flere dage bestrålede en røntgenenhed hafnium-præparatet, og sensorerne registrerede ubevisst alt hvad de “følte”. Det tog flere uger at analysere resultaterne af eksperimentet. Og så offentliggør Collins i tidsskriftet Physical Review Letters en artikel om sit eksperiment. Som det blev sagt i det, var formålet med forskningen at udtrække energien fra atomer efter forskernes anmodning. Selve eksperimentet skulle bekræfte eller tilbagevise Collins 'teori om muligheden for, at sådanne ting udføres ved hjælp af røntgenstråler. Under undersøgelsen registrerede måleudstyret en stigning i niveauet for gammastråling. Det var ubetydelig, hvilket på samme tid ikke forhindrede Collins i at drage en konklusion om den grundlæggende mulighed for at "menneskeskabt" bringe isotopen i en tilstand af accelereret forfald. Collins hovedkonklusion så sådan ud: da processen med frigivelse af energi i en lille grad kan fremskyndes, må der være nogle betingelser, under hvilke atomet vil slippe af med energiordninger i størrelsesorden hurtigere. Det var mest sandsynligt, mente Collins, at det var nok til blot at øge røntgenstrålens emitteres kraft til at forårsage en eksplosion. Under undersøgelsen registrerede måleudstyret en stigning i niveauet for gammastråling. Det var ubetydelig, hvilket på samme tid ikke forhindrede Collins i at drage en konklusion om den grundlæggende mulighed for at "menneskeskabt" bringe isotopen i en tilstand af accelereret forfald. Collins hovedkonklusion så sådan ud: da processen med frigivelse af energi i en lille grad kan fremskyndes, skal der være nogle betingelser, under hvilke atomet vil slippe af med orden i størrelsesorden hurtigere. Det var mest sandsynligt, mente Collins, at det var nok til blot at øge røntgenstrålens emitteres kraft til at forårsage en eksplosion. Under undersøgelsen registrerede måleudstyret en stigning i niveauet for gammastråling. Det var ubetydelig, hvilket på samme tid ikke forhindrede Collins i at drage en konklusion om den grundlæggende mulighed for at "menneskeskabt" bringe isotopen i en tilstand af accelereret forfald. Collins hovedkonklusion så sådan ud: da processen med frigivelse af energi i en lille grad kan fremskyndes, skal der være nogle betingelser, under hvilke atomet vil slippe af med orden i størrelsesorden hurtigere. Det var mest sandsynligt, mente Collins, at det var nok til blot at øge røntgenstrålens emitteres kraft til at forårsage en eksplosion. Collins hovedkonklusion så sådan ud: da processen med frigivelse af energi i en lille grad kan fremskyndes, skal der være nogle betingelser, under hvilke atomet vil slippe af med energiordninger i størrelsesorden hurtigere. Det var mest sandsynligt, mente Collins, at det var nok til blot at øge røntgenstrålens emitteres kraft til at forårsage en eksplosion. Collins hovedkonklusion så sådan ud: da processen med frigivelse af energi i en lille grad kan fremskyndes, skal der være nogle betingelser, under hvilke atomet vil slippe af med energiordninger i størrelsesorden hurtigere. Det var mest sandsynligt, mente Collins, at det var nok til blot at øge røntgenstrålens emitteres kraft til at forårsage en eksplosion.
Det er sandt, at det videnskabelige samfund i verden læste Collins 'artikel med ironi. Bare fordi udsagnene var for høje, og den eksperimentelle teknik var tvivlsom. Ikke desto mindre, som sædvanligt, forsøgte et antal laboratorier over hele verden at gentage texanernes eksperiment, men næsten alle mislykkedes. Stigningen i strålingsniveauet fra hafniumpræparatet lå inden for instrumenternes følsomhedsfejl, som ikke nøjagtigt talte til fordel for Collins 'teori. Derfor blev latterligheden ikke stoppet, men blev endda intensiveret. Men snart glemte forskere det mislykkede eksperiment.
Og militæret - nej. De kunne virkelig godt lide ideen om en bombe på nukleare isomerer. Følgende argumenter talte for et sådant våben:
- energi "densitet". Et kilogram 178m2Hf svarer som allerede nævnt til tre centners TNT. Dette betyder, at du kan få en mere magtfuld bombe på størrelse med en nuklear ladning.
Salgsfremmende video:
- effektivitet. Eksplosionen er en eksplosion, men hovedparten af hafnium-energien frigives i form af gammastråling, som ikke er bange for fjendens befæstninger, bunkere osv. Således kan en hafnium-bombe ødelægge både elektronik og fjendtligt personale uden megen skade.
- taktiske træk. Den kompakte størrelse på en relativt kraftig bombe gør det muligt for den at blive leveret bogstaveligt i en kuffert. Dette er selvfølgelig ikke Q-bomben fra L. Vibberlys bøger (et mirakelvåben på størrelse med en fodbold, der kan ødelægge et helt kontinent), men det er også en meget nyttig ting.
- den juridiske side. Når en bombe eksploderer på nukleare isomerer, sker der ingen omdannelse af et kemisk element til et andet. Følgelig kan isomere våben ikke betragtes som nukleare, og de falder derfor ikke under internationale aftaler, der forbyder sidstnævnte.
Der var ikke meget at gøre: fordele penge og udføre alt det nødvendige arbejde. Som de siger, start og slut. DARPA har skrevet en linje for hafnium-bomber i sin økonomiske plan for de næste par år. Hvor mange penge der i sidste ende blev brugt på alt dette vides ikke. Ifølge rygter går kontoen til titusinder af millioner, men tallet blev ikke officielt oplyst.
Først og fremmest besluttede de at gengive Collins-eksperimentet endnu en gang, men nu under vingen af Pentagon. Først fik Argonne National Laboratory i opdrag at verificere sit arbejde, men endda lignende resultater kom ikke ud. Collins henviste imidlertid til den utilstrækkelige styrke fra røntgenstråler. Det blev øget, men igen blev de forventede resultater ikke opnået. Collins svarede stadig, siger de, de er selv skylden - drej på drejeknappen. Som et resultat forsøgte forskere fra Argonne endda at bestråle et hafniumpræparat ved hjælp af en APS-højkraftenhed. Naturligvis var resultaterne igen ikke det, som texanerne talte om? Ikke desto mindre besluttede DARPA, at projektet har ret til liv, kun de behøver at være godt klaret. I løbet af de næste år blev der udført eksperimenter i adskillige laboratorier og institutter. Apotheosen var bestråling med 178m2Hf "fra" NSLS synchrotron ved Brookhaven National Laboratory. Og også der, trods stigningen i strålingsenergi hundreder af gange, var isotopens gammastråling mildt sagt lille.
På samme tid som nukleære fysikere behandlede økonomer også problemet. I begyndelsen af 2000'erne udstedte de en prognose, der lød som en dom over hele virksomheden. Et gram 178m2Hf kan ikke koste mindre end $ 1-1,2 millioner. Derudover skal der investeres omkring 30 milliarder i produktion af selv sådanne ubetydelige mængder. Hertil kommer omkostningerne ved oprettelse af selve ammunitionen og dens produktion. Det sidste søm i kisten af hafnium-bomben var det faktum, at selv om NSLS kunne provokere en "eksplosion", er den praktiske anvendelse af en sådan bombe ikke ude af spørgsmålet.
Så DARPA-embedsmænd, flere år for sent og brugte en masse offentlige penge, skar i 2004 drastisk ned bevillinger til et program til at studere isomere våben. De skar det ned, men stoppede det ikke: I endnu et og et halvt år eller to blev der igangsat forskning om emnet en "laserlignende" gamma-emitter, der opererer i henhold til samme skema. Snart blev denne retning imidlertid også lukket.
I 2005 udgav tidsskriftet "Uspekhi fizicheskikh nauk" en artikel af E. V. Tkal, med titlen "Fremkaldt forfald af nukleær isomer 178m2Hf og isomerbomben". I den blev den teoretiske side med at reducere tiden for energifrigivelse med en isotop overvejet detaljeret. Kort sagt kan dette kun ske på tre måder: interaktion af stråling med kernen (i dette tilfælde forfald forekommer gennem et mellemliggende niveau), interaktion af stråling og elektronskallen (sidstnævnte overfører excitation til atomens kerne) og en ændring i sandsynligheden for spontan forfald. På samme tid, på det nuværende og fremtidige udviklingsniveau for videnskab og teknologi, selv med store og superoptimistiske antagelser i beregningerne, er det simpelthen umuligt at opnå en eksplosiv frigivelse af energi. Derudover mener Tkalya på et antal punkter,Collins teori er i konflikt med moderne synspunkter på kernefysikens fundament. Naturligvis kunne dette ses som et slags revolutionerende gennembrud inden for videnskab, men eksperimenter giver ikke anledning til sådan optimisme.
Nu er Karl B. Collins generelt enig i konklusionerne fra kolleger, men benægter stadig ikke isomerer i praktisk anvendelse. F.eks. Mener han, at rettet gammastråling kan bruges til behandling af kræftpatienter. Og den langsomme, ikke-eksplosive, stråling af energi fra atomer kan i fremtiden give menneskeheden superkapacitetsbatterier med enorm kraft.
Alt dette vil dog kun ske i fremtiden, nær eller fjern. Og så, hvis forskere beslutter at igen tackle problemet med den praktiske anvendelse af nukleære isomerer. Hvis disse værker er vellykkede, er det muligt, at glasset fra Collins-eksperimentet (nu kaldet "Memorial Stand for Dr. K's Experiment") lagret under glas på University of Texas ved University of Texas flyttes til et større og mere respekteret museum.
Forfatter: Ryabov Kirill