Форма входа
Читем онлайн Величайшие рукотворные чудеса - Станислав Зигуненко
Шрифт:
-
+
Интервал:
-
+
Закладка:
Сделать
Так открылась новая страница в истории военного дела.
Вехи прогресса
Атомная бомба
«Атомная бомба – такая штука размером с ананас, которой можно взорвать целый город». Так позволил себе однажды пошутить известный немецкий физик, лауреат Нобелевской премии Вернер Гейзенберг. Но он и сам не поверил, что такая бомба может быть когда-нибудь создана. Между тем не прошло и пяти лет после этого высказывания, как над землей «ярче тысячи солнц» полыхнул первый ядерный взрыв. Случилось это «чудо» летом 1945 г.
Первую половину XX в. физики всего мира тщательно изучали строение атома и его ядра. Многих поражало, что, несмотря на свою малость, одна капля воды состоит примерно из 6000 миллиардов миллиардов (6 000 000 000 000 000 000 000) атомов водорода и кислорода. А каждый атом имеет строение, в некоторой степени сходное со строением нашей Солнечной системы. Вокруг ядра-«солнца» вращаются крохотные «планеты» – электроны.
В свою очередь атомное ядро состоит из двух основных строительных кирпичиков Вселенной – протонов и нейтронов или, как их еще называют, нуклонов. Электрон и протон – заряженные частицы. Причем величина заряда каждого из них одинакова; с той лишь разницей, что протон всегда заряжен положительно, а электрон – отрицательно. Нейтрон не несет электрического заряда, зато имеет очень большую проницаемость.
Ядра атомов одного элемента всегда содержат одинаковое число протонов. Но число нейтронов может быть разным, и такие разновидности элемента называются изотопами.
Обычно нейтроны и протоны в ядре держатся очень прочно. За это отвечают так называемые внутриядерные силы, которые компенсируют силы отталкивания протонов и не дают ядру самопроизвольно развалиться.
Однако каждое правило, как известно, имеет свои исключения. В данном случае к таковым относятся изотопы некоторых тяжелых элементов трансурановой группы. Например, в 1896 г. французский исследователь А. Беккерель открыл явление радиоактивности солей урана. То есть, говоря проще, он заметил, что соли эти засвечивают оказавшиеся рядом фотопластинки, даже если те плотно завернуты в черную бумагу.
Явлением заинтересовались другие физики, которые и обнаружили, что соли урана испускают таинственные лучи, способные воздействовать на ядра других элементов. Это явление физики прежде всего попытались использовать для осуществления давней мечты алхимиков – превращения одного химического элемента в другой.
В 1934 г. французские исследователи супруги Фредерик и Ирен Жолио-Кюри доложили Французской Академии наук, что при бомбардировке алюминиевых пластин альфа-частицами (ядрами атома гелия) алюминий частично превращается в фосфор. Причем не обычный, а радиоактивный изотоп, атомы которого в свою очередь превращались в устойчивый изотоп кремния.
Этот опыт навел на мысль, что если «обстреливать» нейтронами ядра самого тяжелого из существующих в природе элементов – урана, то можно получить такой элемент, которого в естественных условиях нет. В 1938 г. немецкие химики Отто Ган и Фриц Штрассман повторили в общих чертах опыт супругов Жолио-Кюри, взяв вместо алюминия уран. Однако результаты эксперимента оказались совсем иными – вместо нового сверхтяжелого элемента исследователи получили легкие элементы – барий, криптон, бром и некоторые другие.
Объяснение этому нашла физик Лиза Мейнер, которой Ган сообщил о своих исследованиях. Она решила, что при обстреле урана нейтронами происходит расщепление (деление) его ядра. При этом должны были образовываться ядра более легких элементов, а также выделяться 2–3 свободных нейтрона. Эти нейтроны в свою очередь при определенных условиях могут развалить еще несколько ядер. Это приводит к появлению еще большего количества нейтронов, которые разваливают еще больше ядер… В общем, при благоприятных условиях эта реакция протекает лавинообразно и носит название цепной.
Она, эта реакция, и была в конце концов использована для создания атомной бомбы. Физики уяснили себе, что если взять достаточно большое количество урана-235, то при критической массе, которая равна примерно 50 кг, в веществе начнется самопроизвольная цепная реакция. И если ее не остановить, она через несколько секунд приведет к взрыву чудовищной силы. Ведь деление каждого ядра сопровождается выделением энергии, которая примерно в 300 млн раз больше той, что затрачена на расщепление!
Все эти важные открытия были сделаны накануне Второй мировой войны. Вскоре в Германии и в других странах начались секретные работы по созданию атомной бомбы. В США этой проблемой занялись в 1941 г. Всему комплексу работ было присвоено наименование «Манхэттенского проекта». Административное руководство проектом осуществлял генерал В. Гровс, а научное – профессор Калифорнийского университета Р. Оппенгеймер.
Профессору вскоре удалось собрать группу теоретиков, в которую вошли крупнейшие специалисты того времени в области физики и химии. Среди них 13 лауреатов Нобелевской премии, в том числе Н. Бор, Э. Ферми, Р. Фейман и другие.
Кроме них, к работе было привлечено множество других специалистов самого разного профиля. Правительство США не скупилось на расходы, и в 1942 г. была основана крупнейшая в мире исследовательская лаборатория в Лос-Аламосе, где работало около 9000 человек.
Главная цель проекта состояла в получении достаточного количества делящегося материала, из которого можно было бы создать несколько атомных бомб. Кроме урана-235, зарядом для бомбы, мог, как выяснилось, послужить искусственный элемент плутоний-239, то есть бомба могла быть как урановой, так и плутониевой.
Работы сразу пошли по двум направлениям, поскольку невозможно было наперед решить, какое из них окажется более перспективным. Оба способа принципиально отличались друг от друга: накопление урана-235 должно было осуществляться путем его отделения от основной массы природного урана, а плутоний мог быть получен только в результате управляемой ядерной реакции при облучении нейтронами урана-238. И тот и другой путь представлялся необычайно трудным и не сулил легких решений. Поэтому Манхэттенский проект разделился на несколько программ, во главе каждой из которых стояли видные ученые. Так, сам Оппенгеймер был главой Лос-Аламос-ской научной лаборатории, Э. Лоуренс заведовал Радиационной лабораторией Калифорнийского университета, Э. Ферми вел исследования по созданию ядерного реактора…
В начале 1942 г. под руководством Ферми в помещении теннисного корта под западными трибунами Чикагского стадиона началось строительство первого в истории ядерного реактора. Управлять цепной реакцией исследователи предполагали с помощью стержней, изготовленных из таких веществ, как бор и кадмий, которые сильно поглощают нейтроны.
Кроме того, для замедления скорости разлетающихся нейтронов были использованы графитовые кирпичи, из которых физики возвели колонны высотой в 3 м и шириной в 1,2 м. Между ними были установлены прямоугольные блоки с окисью урана. На всю конструкцию пошло около 46 т окиси урана и 385 т графита.
2 декабря 1942 г. Ферми приказал выдвинуть все контрольные стержни, и эксперимент начался. Нейтронные счетчики стали щелкать все громче и громче – это говорило о том, что в реакторе идет цепная реакция. Когда она стала грозить взрывом, Ферми дал знак, и опущенные стержни прекратили процесс. Так впервые человек освободил энергию атомного ядра и доказал, что может контролировать ее по своей воле. Теперь уже не было сомнения, что ядерное оружие – реальность. Реактор и прочее оборудование демонтировали, и вся компания переехала из Чикаго в городок Ок-Ридж в долине реки Теннеси, население которого за несколько месяцев выросло до 79 тыс. человек. Здесь в короткий срок был построен первый в истории завод по производству обогащенного урана. Тут же в 1943 г. был пущен промышленный реактор, вырабатывавший плутоний.
Израсходовав в общей сложности около 2 млрд долларов, ученые США получили к 1944 г. все необходимое для создания первой атомной бомбы. Она была сконструирована и изготовлена к лету 1945 г. Ей дали имя «Тринити» и повезли для испытаний на полигон.
Бомбу поместили в центре пустыни на вершине стальной 30-метровой башни. Вокруг нее на разном расстоянии размещалась регистрирующая аппаратура. В 9 км находился наблюдательный пункт.
И вот 16 июня 1945 г. на атомном полигоне в пустыне Аламо-гордо (штат Нью-Мексико) был произведен первый на Земле атомный взрыв. По описанию очевидцев, было такое ощущение, будто множество солнц соединилось в одно. Затем над равниной образовалось облако пыли и пепла. Силу взрыва оценили в 20 000 т тротила!
Следующим шагом должно было стать боевое применение бомбы против Японии. Для этого были изготовлены еще две бомбы, несколько разнившиеся по конструкции. Первая бомба – «Малыш» – представляла собой крупногабаритную авиационную бомбу с атомным зарядом из сильно обогащенного урана-235. Длина ее была около 3 м, вес – 4,1 т. Вторая бомба – «Толстяк» – с зарядом плутония-239 имела яйцеобразную форму с крупногабаритным стабилизатором. Длина ее составляла 3,2 м, вес – 4,5 т.
На этой странице вы можете бесплатно читать книгу Величайшие рукотворные чудеса - Станислав Зигуненко бесплатно.
Похожие на Величайшие рукотворные чудеса - Станислав Зигуненко книги
- Величайшие загадки человека - Станислав Зигуненко - Прочая научная литература
- Жанр, который мы потеряли. Очерк истории отечественной научно-популярной литературы - Андрей Ваганов - Прочая научная литература
- Программируя Вселенную. Квантовый компьютер и будущее науки - Сет Ллойд - Прочая научная литература
- Тайны космоса - Cтанислав Зигуненко - Прочая научная литература
- Тайны космоса - Cтанислав Зигуненко - Прочая научная литература
- VII Всероссийская научно-практическая и научно-методическая конференция «Конфликты в социальной сфере», 15–16 марта 2013 года - Коллектив авторов - Прочая научная литература
- Планетарное человечество: на краю пропасти - Александр Кацура - Прочая научная литература
- Жизнь науки - С. Капица - Прочая научная литература
- Два пола. Зачем и почему? Эволюционная роль разделения на два пола с точки зрения кибернетики - Виген Геодакян - Прочая научная литература
- Memento mori. История человеческих достижений в борьбе с неизбежным - Эндрю Дойг - Здоровье / Медицина / Прочая научная литература
