1921 entdeckte der deutsche Physiker O. Gann ein bisher unbekanntes Uranisotop, das er sofort Uran-Z nannte. In Bezug auf Atommasse und chemische Eigenschaften unterschied es sich nicht von den bereits bekannten. Die Wissenschaft war an seiner Halbwertszeit interessiert - sie war etwas länger als die anderer Uranisotope. 1935 stellten die Brüder Kurchatov, L. I. Rusinov und L. V. Mysovskiy erhielt ein spezifisches Bromisotop mit ähnlichen Eigenschaften. Danach beschäftigte sich die Weltwissenschaft intensiv mit dem Problem der Isomerie der Atomkerne. Seitdem wurden mehrere zehn isomere Isotope mit einer relativ langen Lebensdauer gefunden, aber jetzt interessieren wir uns nur noch für eines, nämlich 178 m2Hf (das Hafniumisotop mit einer Atommasse von 178 Einheiten. M2 im Index ermöglicht es uns, es von dem Isotop m1 mit demselben zu unterscheiden Masse, aber andere andere Indikatoren).
Dieses Isotop von Hafnium unterscheidet sich von seinen anderen isomeren Gegenstücken mit einer Halbwertszeit von mehr als einem Jahr in der höchsten Anregungsenergie - etwa 1,3 TJ pro Kilogramm Masse, was ungefähr der Explosion von 300 Kilogramm TNT entspricht. Die Freisetzung all dieser Energiemasse erfolgt in Form von Gammastrahlung, obwohl dieser Prozess sehr, sehr langsam ist. Somit ist die militärische Anwendung dieses Hafniumisotops theoretisch möglich. Es war nur notwendig, das Atom oder die Atome zu zwingen, mit einer angemessenen Geschwindigkeit vom angeregten Zustand in den Grundzustand überzugehen. Dann könnte die freigesetzte Energie praktisch jede vorhandene Waffe übertreffen. Theoretisch könnte ich.
Es wurde 1998 praktiziert. Anschließend gründete eine Gruppe von Mitarbeitern der University of Texas unter der Leitung von Karl B. Collins in einem der Universitätsgebäude das "Center for Quantum Electronics". Unter einem ernsten und prätentiösen Zeichen gab es eine Reihe von Geräten, die für solche Labors obligatorisch waren, Berge von Begeisterung und etwas, das einem Röntgengerät aus einer Zahnarztpraxis und einem Verstärker für ein Audiosystem ähnelte, das in die Hände eines bösen Genies fiel. Aus diesen Geräten haben die Wissenschaftler des "Zentrums" eine bemerkenswerte Einheit zusammengestellt, die eine wichtige Rolle in ihrer Forschung spielen sollte.
Der Verstärker erzeugte ein elektrisches Signal mit den erforderlichen Parametern, das in einem Röntgengerät in Röntgenstrahlung umgewandelt wurde. Es war auf ein winziges Stück 178m2Hf gerichtet, das auf einem umgekehrten Einwegglas lag. Um ehrlich zu sein, sieht dies weit davon entfernt aus, wie modernste Wissenschaft aussehen sollte, auf die sich Collins 'Gruppe tatsächlich bezog. Mehrere Tage lang bestrahlte ein Röntgengerät das Hafniumpräparat, und die Sensoren zeichneten leidenschaftslos alles auf, was sie „fühlten“. Die Analyse der Versuchsergebnisse dauerte noch einige Wochen. Und so veröffentlicht Collins in der Zeitschrift Physical Review Letters einen Artikel über sein Experiment. Wie bereits erwähnt, bestand der Zweck der Forschung darin, auf Geheiß von Wissenschaftlern die Energie von Atomen zu extrahieren. Das Experiment selbst sollte Collins 'Theorie bezüglich der Möglichkeit, dass solche Dinge mit Röntgenstrahlen durchgeführt werden, bestätigen oder widerlegen. Während der Studie verzeichneten die Messgeräte einen Anstieg der Gammastrahlung. Es war vernachlässigbar, was Collins gleichzeitig nicht daran hinderte, eine Schlussfolgerung über die grundsätzliche Möglichkeit zu ziehen, das Isotop von Menschenhand in einen Zustand des beschleunigten Zerfalls zu versetzen. Die Hauptschlussfolgerung von Herrn Collins sah folgendermaßen aus: Da der Prozess der Energiefreisetzung in geringem Maße beschleunigt werden kann, muss es einige Bedingungen geben, unter denen das Atom Energiegrößenordnungen schneller loswerden kann. Collins glaubte höchstwahrscheinlich, dass es ausreichte, einfach die Leistung des Röntgenstrahlers zu erhöhen, um eine Explosion auszulösen. Während der Studie verzeichneten die Messgeräte einen Anstieg der Gammastrahlung. Es war vernachlässigbar, was Collins gleichzeitig nicht daran hinderte, eine Schlussfolgerung über die grundsätzliche Möglichkeit zu ziehen, das Isotop von Menschenhand in einen Zustand des beschleunigten Zerfalls zu versetzen. Die Hauptschlussfolgerung von Herrn Collins sah folgendermaßen aus: Da der Prozess der Energiefreisetzung in geringem Maße beschleunigt werden kann, muss es einige Bedingungen geben, unter denen das Atom Energiegrößenordnungen schneller loswerden kann. Collins glaubte höchstwahrscheinlich, dass es ausreichte, einfach die Leistung des Röntgenstrahlers zu erhöhen, um eine Explosion auszulösen. Während der Studie verzeichneten die Messgeräte einen Anstieg der Gammastrahlung. Es war vernachlässigbar, was Collins gleichzeitig nicht daran hinderte, eine Schlussfolgerung über die grundsätzliche Möglichkeit zu ziehen, das Isotop von Menschenhand in einen Zustand des beschleunigten Zerfalls zu versetzen. Die Hauptschlussfolgerung von Herrn Collins sah folgendermaßen aus: Da der Prozess der Energiefreisetzung in geringem Maße beschleunigt werden kann, muss es einige Bedingungen geben, unter denen das Atom Energiegrößenordnungen schneller loswerden kann. Collins glaubte höchstwahrscheinlich, dass es ausreichte, einfach die Leistung des Röntgenstrahlers zu erhöhen, um eine Explosion auszulösen. Die Hauptschlussfolgerung von Herrn Collins sah folgendermaßen aus: Da der Prozess der Energiefreisetzung in geringem Maße beschleunigt werden kann, muss es einige Bedingungen geben, unter denen das Atom Energiegrößenordnungen schneller loswerden kann. Collins glaubte höchstwahrscheinlich, dass es ausreichte, einfach die Leistung des Röntgenstrahlers zu erhöhen, um eine Explosion auszulösen. Die Hauptschlussfolgerung von Herrn Collins sah folgendermaßen aus: Da der Prozess der Energiefreisetzung in geringem Maße beschleunigt werden kann, muss es einige Bedingungen geben, unter denen das Atom Energiegrößenordnungen schneller loswerden kann. Collins glaubte höchstwahrscheinlich, dass es ausreichte, einfach die Leistung des Röntgenstrahlers zu erhöhen, um eine Explosion auszulösen.
Es stimmt, die wissenschaftliche Gemeinschaft der Welt hat Collins 'Artikel mit Ironie gelesen. Wenn auch nur, weil die Aussagen zu laut waren und die experimentelle Technik fraglich war. Trotzdem versuchten wie üblich einige Labors auf der ganzen Welt, das Experiment der Texaner zu wiederholen, aber fast alle scheiterten. Der Anstieg des Strahlungsniveaus der Hafniumpräparation lag innerhalb des Empfindlichkeitsfehlers der Instrumente, was nicht genau für Collins 'Theorie sprach. Daher hörte die Lächerlichkeit nicht auf, sondern verstärkte sich sogar. Aber bald vergaßen die Wissenschaftler das gescheiterte Experiment.
Und das Militär - nein. Die Idee einer Bombe auf Atomisomere gefiel ihnen sehr gut. Die folgenden Argumente sprachen für eine solche Waffe:
- Energiedichte . Ein Kilogramm von 178 m2Hf entspricht, wie bereits erwähnt, drei Zentnern TNT. Dies bedeutet, dass Sie in der Größe einer Atomladung eine stärkere Bombe erhalten können.
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- Effizienz. Die Explosion ist eine Explosion, aber der Großteil der Hafnium-Energie wird in Form von Gammastrahlung freigesetzt, die keine Angst vor feindlichen Befestigungen, Bunkern usw. hat. Somit kann eine Hafniumbombe sowohl die Elektronik als auch das feindliche Personal ohne großen Schaden zerstören.
- taktische Merkmale. Die kompakte Größe einer relativ starken Bombe ermöglicht es, sie buchstäblich in einem Koffer zu liefern. Dies ist natürlich nicht die Q-Bombe aus L. Vibberlys Büchern (eine Wunderwaffe von der Größe eines Fußballs, die einen ganzen Kontinent zerstören kann), aber es ist auch eine sehr nützliche Sache.
- die rechtliche Seite. Wenn eine Bombe auf Kernisomeren explodiert, findet keine Umwandlung eines chemischen Elements in ein anderes statt. Dementsprechend können isomere Waffen nicht als nuklear betrachtet werden und fallen daher nicht unter internationale Abkommen, die letztere verbieten.
Es gab wenig zu tun: Geld zuweisen und alle notwendigen Arbeiten ausführen. Wie sie sagen, beginnen und beenden. DARPA hat in seinem Finanzplan für die nächsten Jahre eine Zeile für Hafniumbomben geschrieben. Wie viel Geld letztendlich für all das ausgegeben wurde, ist unbekannt. Gerüchten zufolge beläuft sich das Konto auf zig Millionen, aber die Zahl wurde nicht offiziell bekannt gegeben.
Zunächst beschlossen sie, das Collins-Experiment noch einmal zu reproduzieren, jetzt jedoch unter dem Flügel des Pentagons. Zunächst wurde das Argonne National Laboratory beauftragt, seine Arbeit zu überprüfen, aber selbst ähnliche Ergebnisse wurden nicht erzielt. Collins verwies jedoch auf die unzureichende Leistung von Röntgenstrahlen. Es wurde erhöht, aber auch hier wurden die erwarteten Ergebnisse nicht erhalten. Collins antwortete immer noch, sie sagen, sie selbst seien schuld - drehen Sie den Ein- / Ausschalter. Infolgedessen versuchten Argonne-Wissenschaftler sogar, ein Hafniumpräparat mit einem APS-Hochleistungsgerät zu bestrahlen. Unnötig zu sagen, dass die Ergebnisse wieder nicht das waren, worüber die Texaner sprachen? Trotzdem entschied DARPA, dass das Projekt das Recht auf Leben hat, nur dass sie gut gemacht werden müssen. In den nächsten Jahren wurden Experimente in mehreren Labors und Instituten durchgeführt. Die Apotheose war die Bestrahlung mit 178 m 2 Hf "vom" NSLS-Synchrotron im Brookhaven National Laboratory. Und auch dort war die Gammastrahlung des Isotops trotz des hundertfachen Anstiegs der Strahlungsenergie, gelinde gesagt, gering.
Gleichzeitig mit Kernphysikern beschäftigten sich auch Ökonomen mit dem Problem. Anfang der 2000er Jahre gaben sie eine Prognose ab, die wie ein Urteil über das gesamte Unternehmen klang. Ein Gramm 178m2Hf kann nicht weniger als 1-1,2 Millionen US-Dollar kosten. Darüber hinaus müssen rund 30 Milliarden Euro in die Produktion selbst vernachlässigbarer Mengen investiert werden. Hinzu kommen die Kosten für die Herstellung der Munition selbst und ihre Herstellung. Nun, der letzte Nagel im Sarg der Hafniumbombe war die Tatsache, dass selbst wenn NSLS eine "Explosion" provozieren könnte, der praktische Einsatz einer solchen Bombe nicht in Frage kommt.
Daher haben DARPA-Beamte, die mehrere Jahre zu spät kamen und viel öffentliches Geld ausgaben, 2004 die Mittel für ein Programm zur Untersuchung isomerer Waffen drastisch gekürzt. Sie haben es gekürzt, aber nicht gestoppt: Noch anderthalb oder zwei Jahre lang wurde über das Thema eines "laserähnlichen" Gammastrahlers geforscht, der nach demselben Schema arbeitet. Bald wurde diese Richtung jedoch auch geschlossen.
Im Jahr 2005 veröffentlichte die Zeitschrift "Uspekhi fizicheskikh nauk" einen Artikel von E. V. Tkal mit dem Titel "Induzierter Zerfall des Kernisomers 178m2Hf und der Isomerbombe". Darin wurde die theoretische Seite der Verkürzung der Zeit der Energiefreisetzung durch ein Isotop im Detail betrachtet. Kurz gesagt, dies kann nur auf drei Arten geschehen: die Wechselwirkung von Strahlung mit dem Kern (in diesem Fall erfolgt der Zerfall über ein mittleres Niveau), die Wechselwirkung von Strahlung und der Elektronenhülle (letztere überträgt die Anregung auf den Atomkern) und eine Änderung der Wahrscheinlichkeit eines spontanen Zerfalls. Gleichzeitig ist es auf dem gegenwärtigen und zukünftigen Entwicklungsstand von Wissenschaft und Technologie trotz großer und superoptimistischer Annahmen in den Berechnungen einfach unmöglich, eine explosive Energiefreisetzung zu erreichen. Darüber hinaus glaubt Tkalya an einer Reihe von Punkten:Collins 'Theorie steht im Widerspruch zu modernen Ansichten über die Grundlagen der Kernphysik. Natürlich könnte dies als eine Art revolutionärer Durchbruch in der Wissenschaft angesehen werden, aber Experimente lassen keinen solchen Optimismus aufkommen.
Jetzt stimmt Karl B. Collins im Allgemeinen den Schlussfolgerungen der Kollegen zu, bestreitet jedoch Isomere in der praktischen Anwendung immer noch nicht. Er glaubt beispielsweise, dass gerichtete Gammastrahlung zur Behandlung von Krebspatienten eingesetzt werden kann. Und die langsame, nicht explosive Strahlung von Energie durch Atome kann der Menschheit in Zukunft Batterien mit hoher Kapazität und enormer Leistung verleihen.
All dies wird jedoch nur in der Zukunft geschehen, nah oder fern. Und dann, wenn Wissenschaftler beschließen, das Problem der praktischen Anwendung von Kernisomeren erneut anzugehen. Wenn diese Arbeiten erfolgreich sind, ist es möglich, dass das Glas aus dem Collins-Experiment (jetzt als "Gedenkstand für Dr. Ks Experiment" bezeichnet), das an der University of Texas an der University of Texas unter Glas aufbewahrt wird, in ein größeres und angeseheneres Museum gebracht wird.
Verfasser: Ryabov Kirill