I 1921 oppdaget den tyske fysikeren O. Gann en hittil ukjent isotop av uran, som han umiddelbart ga navnet uranium-Z. Når det gjelder atommasse og kjemiske egenskaper, skilte den seg ikke fra de som allerede er kjent. Vitenskapen var interessert i dens halveringstid - den var litt lengre enn for andre uranisotoper. I 1935 brødrene Kurchatov, L. I. Rusinov og L. V. Mysovskiy oppnådde en spesifikk isotop av brom med lignende egenskaper. Det var etter dette verdensvitenskapen var nært opptatt av problemet som kalles isomerisme av atomkjerner. Siden den gang er det funnet flere dusin isomere isotoper med relativt lang levetid, men nå er vi bare interessert i en, nemlig 178m2Hf (hafnium-isotopen med en atommasse på 178 enheter. M2 i indeksen lar oss skille masse, men andre andre indikatorer).
Denne isotopen av hafnium skiller seg fra sine andre isomere kolleger med en halveringstid på mer enn ett år i den høyeste eksitasjonsenergien - omtrent 1,3 TJ per kilo masse, noe som tilsvarer eksplosjonen på 300 kg TNT. Frigjøring av all denne energimassen skjer i form av gammastråling, selv om denne prosessen er veldig, veldig langsom. Dermed er den militære anvendelsen av denne hafnium-isotopen teoretisk mulig. Det var bare nødvendig å tvinge atomet eller atomene til å passere fra den eksiterte tilstanden til grunntilstanden med en passende hastighet. Da kan den frigjorte energien overgå i realiteten alle eksisterende våpen. Teoretisk kunne jeg det.
Den kom til praksis i 1998. Da grunnla en gruppe ansatte ved University of Texas under ledelse av Karl B. Collins "Center for Quantum Electronics" i et av universitetsbygningene. Under et alvorlig og pretensiøs skilt var det et sett utstyr obligatorisk for slike laboratorier, fjell av entusiasme og noe som eksternt lignet en røntgenmaskin fra et tannlegekontor og en forsterker for et lydanlegg som falt i hendene på et ondt geni. Fra disse enhetene har forskerne fra "Senteret" samlet en bemerkelsesverdig enhet, som skulle spille en stor rolle i deres forskning.
Forsterkeren genererte et elektrisk signal med de nødvendige parametrene, som ble omgjort til røntgenstråling i en røntgenmaskin. Den ble rettet mot et lite stykke 178m2Hf som lå på et omvendt engangsglass. For å være ærlig ser dette langt fra hvordan den nyskapende vitenskapen skal se ut, som Collins 'gruppe faktisk henviste seg til. I flere dager bestrålte røntgenapparatet hafniumpreparatet, og sensorene registrerte ubevisst alt hva de "følte." Det tok flere uker å analysere resultatene fra eksperimentet. Og slik publiserer Collins i tidsskriftet Physical Review Letters en artikkel om eksperimentet sitt. Som det ble sagt i den, var formålet med forskningen å utvinne energien fra atomer etter forskernes ønske. Selve eksperimentet skulle bekrefte eller tilbakevise Collins 'teori om muligheten for at slike ting ble gjort ved bruk av røntgenstråler. Under studien registrerte måleutstyret en økning i nivået av gammastråling. Det var ubetydelig, noe som samtidig ikke hindret Collins i å trekke en konklusjon om den grunnleggende muligheten for at "menneskeskapt" ville bringe isotopen i en tilstand av akselerert forfall. Hovedkonklusjonen til Mr. Collins så ut slik: siden prosessen med frigjøring av energi kan akselereres i liten grad, må det være noen forhold under hvilke atomet vil kvitte seg med energiordninger i størrelsesorden raskere. Mest sannsynlig, mente Collins, var det nok å bare øke kraften til røntgenstråleren for å forårsake en eksplosjon. Under studien registrerte måleutstyret en økning i nivået av gammastråling. Det var ubetydelig, noe som samtidig ikke forhindret Collins i å trekke en konklusjon om den grunnleggende muligheten for at "menneskeskapt" ville bringe isotopen i en tilstand av akselerert forfall. Hovedkonklusjonen til Mr. Collins så ut slik: siden prosessen med frigjøring av energi kan akselereres i liten grad, må det være noen forhold under hvilke atomet vil kvitte seg med energiordninger i størrelsesorden raskere. Mest sannsynlig, mente Collins, var det nok å bare øke kraften til røntgenstråleren for å forårsake en eksplosjon. Under studien registrerte måleutstyret en økning i nivået av gammastråling. Det var ubetydelig, noe som samtidig ikke forhindret Collins i å trekke en konklusjon om den grunnleggende muligheten for at "menneskeskapt" ville bringe isotopen i en tilstand av akselerert forfall. Hovedkonklusjonen til Mr. Collins så ut slik: siden prosessen med frigjøring av energi kan akselereres i liten grad, må det være noen forhold under hvilke atomet vil bli kvitt energiordningsstørrelser raskere. Mest sannsynlig, mente Collins, var det nok å bare øke kraften til røntgenstråleren for å forårsake en eksplosjon. Hovedkonklusjonen til Mr. Collins så ut slik: siden prosessen med frigjøring av energi kan akselereres i liten grad, må det være noen forhold under hvilke atomet vil kvitte seg med energiordninger i størrelsesorden raskere. Mest sannsynlig, mente Collins, var det nok å bare øke kraften til røntgenstråleren for å forårsake en eksplosjon. Hovedkonklusjonen til Mr. Collins så ut slik: siden prosessen med frigjøring av energi kan akselereres i liten grad, må det være noen forhold under hvilke atomet vil kvitte seg med energiordninger i størrelsesorden raskere. Mest sannsynlig, mente Collins, var det nok å bare øke kraften til røntgenstråleren for å forårsake en eksplosjon.
Det er sant at det vitenskapelige samfunnet i verden leste Collins ’artikkel med ironi. Om bare fordi uttalelsene var for høye, og den eksperimentelle teknikken var tvilsom. Likevel, som vanlig, prøvde en rekke laboratorier over hele verden å gjenta eksperimentet med texanerne, men nesten alle av dem mislyktes. Økningen i strålingsnivået fra hafniumpreparatet var innenfor følsomhetsfeilen til instrumentene, som ikke akkurat talte til fordel for Collins 'teori. Derfor stoppet latterliggjøringen ikke, men intensiveres til og med. Men snart glemte forskere det mislykkede eksperimentet.
Og militæret - nei. De likte ideen om en bombe på nukleære isomerer. Følgende argumenter talte for et slikt våpen:
- energi tetthet . Som allerede nevnt tilsvarer et kilo 178m2Hf tre centners TNT. Dette betyr at du på størrelse med en atomladning kan få en kraftigere bombe.
Salgsfremmende video:
- effektivitet. Eksplosjonen er en eksplosjon, men hoveddelen av hafnium-energi frigjøres i form av gammastråling, som ikke er redd for fiendens forsterkninger, bunkere, etc. Dermed kan en hafnium-bombe ødelegge både elektronikk og fiendepersonell uten mye skade.
- taktiske funksjoner. Den kompakte størrelsen på en relativt kraftig bombe gjør at den kan leveres bokstavelig talt i en koffert. Dette er selvfølgelig ikke Q-bomben fra L. Vibberlys bøker (et mirakelvåpen på størrelse med en fotball som kan ødelegge et helt kontinent), men det er også en veldig nyttig ting.
- den juridiske siden. Når en bombe eksploderer på nukleære isomerer, er det ingen transformasjon av ett kjemisk element til et annet. Følgelig kan isomere våpen ikke betraktes som kjernefysiske, og som et resultat faller de ikke under internasjonale avtaler som forbyr sistnevnte.
Det var lite å gjøre: bevilge penger og utføre alt nødvendig arbeid. Som de sier, start og slutt. DARPA har skrevet en linje for hafnium-bomber i sin økonomiske plan for de neste årene. Hvor mye penger som til slutt ble brukt på alt dette er ukjent. I følge ryktene går kontoen til titalls millioner, men tallet ble ikke offisielt avslørt.
Først av alt bestemte de seg for å reprodusere Collins-eksperimentet nok en gang, men nå under vingen på Pentagon. Først fikk Argonne National Laboratory i oppdrag å verifisere arbeidet sitt, men selv lignende resultater kom ikke ut. Collins refererte imidlertid til den utilstrekkelige kraften til røntgenstråler. Det ble økt, men igjen ble ikke de forventede resultatene oppnådd. Collins svarte fremdeles, sier de, de selv har skylden - vri på dreieknappen. Som et resultat prøvde forskere fra Argonne til og med å bestråle et hafniumpreparat ved hjelp av en APS-kraftkraft. Unødvendig å si at resultatene igjen ikke var det texanerne snakket om? Likevel bestemte DARPA seg for at prosjektet har rett til liv, bare de trenger å være godt utført. I løpet av de neste årene ble det utført eksperimenter i flere laboratorier og institutter. Apotheosen var bestrålingen med 178m2Hf "fra" NSLS synkrotron ved Brookhaven National Laboratory. Og der, til tross for økningen i strålingsenergi hundrevis av ganger, var isotopens gammastråling mildt sagt liten.
Samtidig som kjernefysikere, håndterte økonomer også problemet. På begynnelsen av 2000-tallet ga de en prognose som hørtes ut som en dom for hele foretaket. Ett gram 178m2Hf kan ikke koste mindre enn 1-1,2 millioner dollar. I tillegg vil det måtte investeres rundt 30 milliarder kroner i produksjonen av til og med slike ubetydelige mengder. Til dette må det legges til kostnadene for å lage selve ammunisjonen og dens produksjon. Den siste spikeren i kisten til hafnium-bomben var det faktum at selv om NSLS kunne provosere en "eksplosjon", er den praktiske bruken av en slik bombe uaktuelt.
Så, DARPA-tjenestemenn, flere år for sent og brukte mye offentlige penger, kuttet i 2004 drastisk midler til et program for å studere isomere våpen. De kuttet det ned, men stoppet det ikke: I ytterligere et og et halvt år eller to var det i gang forskning på temaet en "laserlignende" gamma-emitter som opererer i henhold til samme skjema. Snart ble imidlertid også denne retningen stengt.
I 2005 publiserte tidsskriftet "Uspekhi fizicheskikh nauk" en artikkel av E. V. Tkal, med tittelen "Indusert forfall av den nukleære isomeren 178m2Hf og isomerbomben". I den ble den teoretiske siden med å redusere tiden for energiutgivelse av en isotop vurdert i detalj. Kort sagt kan dette bare skje på tre måter: interaksjon av stråling med kjernen (i dette tilfellet, forfall forekommer gjennom et mellomnivå), samspillet mellom stråling og elektronskallet (sistnevnte overfører eksitasjon til atomkjernen) og en endring i sannsynligheten for spontan forfall. Samtidig, på det nåværende og fremtidige utviklingsnivået for vitenskap og teknologi, selv med store og superoptimistiske forutsetninger i beregningene, er det ganske enkelt umulig å oppnå en eksplosiv frigjøring av energi. I tillegg, på en rekke punkter, mener Tkalya,Collins teori er i konflikt med moderne syn på grunnlaget for kjernefysikk. Selvfølgelig kan dette sees på som et slags revolusjonerende gjennombrudd i vitenskapen, men eksperimenter gir ikke opphav til slik optimisme.
Nå er Karl B. Collins generelt enig i konklusjonene fra kollegene, men nekter likevel ikke isomerer i praktisk anvendelse. For eksempel kan rettet gammastråling, mener han, brukes til å behandle kreftpasienter. Og den langsomme, ikke-eksplosive, strålingen av energi fra atomer kan i fremtiden gi menneskeheten superkapasitetsbatterier med enorm kraft.
Alt dette vil imidlertid bare være i fremtiden, nær eller fjern. Og hvis forskere bestemmer seg for å ta tak i problemet med praktisk anvendelse av nukleære isomerer. Hvis disse verkene er vellykkede, er det mulig at glasset fra Collins-eksperimentet (nå kalt "Memorial Stand for Dr. K's Experiment") lagret under glass ved University of Texas ved University of Texas vil bli flyttet til et større og mer respektert museum.
Forfatter: Ryabov Kirill
