1921 upptäckte den tyska fysikern O. Gann en hittills okänd isotop av uran, som han omedelbart kallade uranium-Z. När det gäller atommassa och kemiska egenskaper skilde den sig inte från de som redan är kända. Vetenskapen var intresserad av dess halveringstid - den var något längre än för andra uranisotoper. 1935 bröderna Kurchatov, L. I. Rusinov och L. V. Mysovskiy erhöll en specifik isotop av brom med liknande egenskaper. Det var efter detta att världsvetenskapen var nära upptagen med problemet som kallas isomerism av atomkärnor. Sedan dess har flera tiotals isomera isotoper med en relativt lång livslängd hittats, men nu är vi bara intresserade av en, nämligen 178m2Hf (hafniumisotopen med en atommassa på 178 enheter. M2 i indexet gör det möjligt för oss att skilja den från isotopen m1 med samma massa, men andra andra indikatorer).
Denna isotop av hafnium skiljer sig från sina andra isomera motsvarigheter med en halveringstid på mer än ett år i den högsta excitationsenergin - cirka 1,3 TJ per kilo massa, vilket är ungefär lika med explosionen på 300 kg TNT. Frigörandet av all denna massa energi sker i form av gammastrålning, även om denna process är väldigt, mycket långsam. Således är den militära tillämpningen av denna hafnium-isotop teoretiskt möjlig. Det var bara nödvändigt att tvinga atomen eller atomerna att passera från det upphetsade tillståndet till marktillståndet med en lämplig hastighet. Då kunde den frigjorda energin överträffa faktiskt alla befintliga vapen. Teoretiskt kunde jag.
Det kom till praxis 1998. Sedan grundade en grupp anställda vid University of Texas under ledning av Karl B. Collins "Center for Quantum Electronics" i en av universitetsbyggnaderna. Under en allvarlig och pretentiös skylt fanns det en uppsättning utrustning obligatorisk för sådana laboratorier, berg av entusiasm och något som på distans liknade en röntgenmaskin från en tandläkarkontor och en förstärkare för ett ljudsystem som föll i en ond geni. Från dessa apparater har forskarna från "Center" samlat en anmärkningsvärd enhet, som skulle spela en viktig roll i deras forskning.
Förstärkaren genererade en elektrisk signal med de erforderliga parametrarna, som omvandlades till röntgenstrålning i en röntgenmaskin. Den riktades till en liten bit 178m2Hf som låg på ett inverterat engångsglas. För att vara ärlig ser detta långt ifrån hur banbrytande vetenskap ska se ut, till vilken faktiskt Collins grupp hänvisade sig. Under flera dagar bestrålade en röntgenapparat hafnium-beredningen, och sensorerna registrerade dispassivt allt som de "kände". Det tog flera veckor att analysera resultaten från experimentet. Och så publicerar Collins i tidskriften Physical Review Letters en artikel om sitt experiment. Som det sades i det var syftet med forskningen att utvinna energin från atomer på forskarnas beteende. Experimentet i sig var tänkt att bekräfta eller motbevisa Collins teori om möjligheten att sådana saker görs med röntgenstrålar. Under studien registrerade mätutrustningen en ökning i nivån av gammastrålning. Det var försumbar, som samtidigt inte hindrade Collins från att dra en slutsats om den grundläggande möjligheten att "människan" föra isotopen i ett tillstånd av accelererat förfall. De viktigaste slutsatserna av Mr. Collins såg ut så här: eftersom processen för frigöring av energi kan accelereras i liten utsträckning, måste det finnas vissa förhållanden under vilka atomen kommer att bli av med energiordningsordningar snabbare. Collins trodde troligt att det var tillräckligt för att helt enkelt öka kraften hos röntgenstrålaren för att orsaka en explosion. Under studien registrerade mätutrustningen en ökning i nivån av gammastrålning. Det var försumbar, som samtidigt inte hindrade Collins från att dra en slutsats om den grundläggande möjligheten att "människan" föra isotopen i ett tillstånd av accelererat förfall. De viktigaste slutsatserna av Mr. Collins såg ut så här: eftersom processen för frigöring av energi kan accelereras i liten utsträckning, måste det finnas vissa förhållanden under vilka atomen kommer att bli av med energiordningsordningar snabbare. Collins trodde troligt att det var tillräckligt för att bara öka kraften hos röntgenstrålaren för att orsaka en explosion. Under studien registrerade mätutrustningen en ökning i nivån av gammastrålning. Det var försumbar, som samtidigt inte hindrade Collins från att dra en slutsats om den grundläggande möjligheten att "människan" föra isotopen i ett tillstånd av accelererat förfall. De viktigaste slutsatserna av Mr. Collins såg ut så här: eftersom processen för frigöring av energi kan accelereras i liten utsträckning, måste det finnas vissa förhållanden under vilka atomen kommer att bli av med energiordningsordningar snabbare. Collins trodde troligt att det var tillräckligt för att helt enkelt öka kraften hos röntgenstrålaren för att orsaka en explosion. De viktigaste slutsatserna av Mr. Collins såg ut så här: eftersom processen för frigöring av energi kan accelereras i liten utsträckning, måste det finnas vissa förhållanden under vilka atomen kommer att bli av med energiordningsordningar snabbare. Collins trodde troligt att det var tillräckligt för att helt enkelt öka kraften hos röntgenstrålaren för att orsaka en explosion. De viktigaste slutsatserna av Mr. Collins såg ut så här: eftersom processen för frigöring av energi kan accelereras i liten utsträckning, måste det finnas vissa förhållanden under vilka atomen kommer att bli av med energiordningsordningar snabbare. Collins trodde troligt att det var tillräckligt för att helt enkelt öka kraften hos röntgenstrålaren för att orsaka en explosion.
Det är sant att den vetenskapliga gemenskapen i världen läste Collins artikel med ironi. Om bara för att uttalandena var för höga och den experimentella tekniken var tveksam. Men som vanligt försökte ett antal laboratorier runt om i världen att upprepa texanernas experiment, men nästan alla misslyckades. Ökningen av strålningsnivån från hafnium-beredningen låg inom instrumentens känslighetsfel, som inte exakt talade för Collins teori. Därför stoppade inte löjret utan förstärktes till och med. Men snart glömde forskare om det misslyckade experimentet.
Och militären - nej. De gillade idén om en bomb på kärnkraftsisomerer. Följande argument talade för ett sådant vapen:
- energi densitet . Som redan nämnts motsvarar ett kilogram 178m2Hf tre centner TNT. Detta betyder att du kan få en kraftfullare bomb i storleken på en kärnkraftsladdning.
Kampanjvideo:
- effektivitet. Explosionen är en explosion, men huvuddelen av hafniums energi frigörs i form av gammastrålning, som inte är rädd för fiendens befästningar, bunkrar etc. Således kan en hafnium-bomb förstöra både elektronik och fiendepersonal utan mycket skada.
- taktiska funktioner. Den kompakta storleken på en relativt kraftfull bomb gör att den kan levereras bokstavligen i en resväska. Detta är naturligtvis inte Q-bomben från L. Vibberlys böcker (ett mirakelvapen på storleken på en fotboll som kan förstöra en hel kontinent), men det är också en mycket användbar sak.
- den juridiska sidan. När en bomb exploderar på nukleära isomerer sker ingen omvandling av ett kemiskt element till ett annat. Följaktligen kan isomera vapen inte betraktas som kärnkraft och till följd av detta omfattas de inte av internationella avtal som förbjuder de senare.
Det var lite att göra: avsätta pengar och utföra allt nödvändigt arbete. Som de säger, börja och avsluta. DARPA har skrivit en linje för hafniumbomber i sin ekonomiska plan för de närmaste åren. Hur mycket pengar som slutligen spenderades på allt detta är okänt. Enligt rykten går kontot till tiotals miljoner, men siffran avslöjades inte officiellt.
Till att börja med bestämde de sig för att återge Collins-experimentet ännu en gång, men nu under Pentagon-vingen. Först fick Argonne National Laboratory i uppdrag att verifiera sitt arbete, men till och med liknande resultat kom inte ut. Collins hänvisade emellertid till röntgenstrålarnas otillräckliga kraft. Det ökades, men återigen erhölls de förväntade resultaten inte. Collins svarade fortfarande, säger de, de själva har skylden - vrid på vredet. Som ett resultat försökte forskare från Argonne till och med att bestråla ett hafnium-preparat med hjälp av en APS högkraftsenhet. Naturligtvis var resultaten återigen inte det texanerna talade om? Ändå beslutade DARPA att projektet har rätt till liv, bara de behöver vara väl utförda. Under de kommande åren genomfördes experiment i flera laboratorier och institut. Apoteos var bestrålningen med 178m2Hf "från" NSLS-synkrotronen vid Brookhaven National Laboratory. Och där, trots ökningen av strålningsenergi hundratals gånger, var isotopens gammastrålning mildt sagt liten.
Samtidigt som kärnfysiker behandlade också ekonomer problemet. I början av 2000-talet utfärdade de en prognos som låter som en dom för hela företaget. Ett gram 178m2Hf kan inte kosta mindre än 1-1,2 miljoner dollar. Dessutom kommer cirka 30 miljarder att behöva investeras i produktion av till och med sådana försumbara mängder. Till detta måste läggas kostnaderna för att skapa ammunitionen själv och dess produktion. Tja, den sista spiken i kistan till hafniumbomben var det faktum att även om NSLS kunde provocera en "explosion", är den praktiska användningen av en sådan bomb inte frågan.
Så, DARPA-tjänstemän, flera år för sent och spenderade mycket offentliga pengar, minskade 2004 drastiskt medel för ett program för att studera isomera vapen. De skar ner den, men stoppade inte den: ytterligare ett och ett halvt år eller två pågår forskning om ämnet "laserliknande" gammasändare som fungerar enligt samma schema. Snart stängdes dock också denna riktning.
2005 publicerade tidskriften "Uspekhi fizicheskikh nauk" en artikel av E. V. Tkal, med titeln "Inducerat förfall av kärnisomeren 178m2Hf och isomerbomben". I den beaktades den teoretiska sidan för att minska tiden för ene.gif"
Nu håller Karl B. Collins i allmänhet med på slutsatserna från kollegor, men förnekar fortfarande inte isomerer i praktisk tillämpning. Till exempel kan riktad gammastrålning, tror han, användas för att behandla cancerpatienter. Och den långsamma, icke-explosiva, strålningen av energi av atomer kan i framtiden ge mänskligheten superkapacitetsbatterier av enorm kraft.
Men allt detta kommer bara att vara i framtiden, nära eller långt. Och om forskare beslutar att återigen ta itu med problemet med praktisk tillämpning av kärnkraftsisomerer. Om dessa verk är framgångsrika är det möjligt att glaset från Collins-experimentet (nu kallat "Memorial Stand for Dr. K's Experiment") lagrat under glas vid University of Texas vid University of Texas kommer att flyttas till ett större och mer respekterat museum.
Författare: Ryabov Kirill
