Bomba oparta na izomerze hafnu Hf-178-m2 może stać się najdroższym i najpotężniejszym w historii niejądrowym urządzeniem wybuchowym. Ale nie zrobiła tego. Teraz ta sprawa jest uznawana za jedną z najbardziej znanych porażek DARPA - Agencji Zaawansowanych Projektów Obronnych amerykańskiego departamentu wojskowego.
Emiter został złożony ze zużytego aparatu rentgenowskiego, który kiedyś znajdował się w gabinecie dentystycznym, a także z domowego wzmacniacza zakupionego w pobliskim sklepie. Stanowiło to wyraźny kontrast z głośnym znakiem Centrum Elektroniki Kwantowej, który widziano, gdy wchodził do małego biurowca na Uniwersytecie Teksańskim w Dallas. Jednak urządzenie poradziło sobie ze swoim zadaniem – a mianowicie regularnie bombardowało odwrócony plastikowy kubek strumieniem promieni rentgenowskich. Oczywiście samo szkło nie miało z tym nic wspólnego - po prostu służyło jako podstawka pod ledwo zauważalną próbkę hafnu, a raczej jego izomer Hf-178-m2. Eksperyment trwał kilka tygodni. Jednak po starannym przetworzeniu uzyskanych danych dyrektor Centrum Carl Collins ogłosił niewątpliwy sukces. Nagrania ze sprzętu rejestrującego wskazują, że jego grupa znalazła sposób na stworzenie miniaturowych bomb o kolosalnej mocy - urządzeń wielkości pięści, zdolnych do zniszczenia równoważnego dziesiątkom ton zwykłych materiałów wybuchowych.
Tak więc w 1998 roku rozpoczęła się historia bomby izomerowej, która później stała się jednym z największych błędów w historii nauki i badań wojskowych.
Image
Hafn
Hafn jest 72. elementem układu okresowego Mendelejewa. Ten srebrzystobiały metal wziął swoją nazwę od łacińskiej nazwy miasta Kopenhaga (Hafnia), gdzie został odkryty w 1923 roku przez Dicka Kostera i Gyordema Hevesi, współpracowników Kopenhaskiego Instytutu Fizyki Teoretycznej.
Sensacja naukowa
W swoim raporcie Collins napisał, że był w stanie zarejestrować niezwykle nieznaczny wzrost tła rentgenowskiego, które było emitowane przez napromieniowaną próbkę. Tymczasem to właśnie promieniowanie rentgenowskie jest oznaką przejścia 178m2Hf ze stanu izomerycznego do zwykłego. W konsekwencji, przekonywał Collins, jego grupa była w stanie przyspieszyć ten proces, bombardując próbkę promieniami rentgenowskimi (gdy foton promieniowania rentgenowskiego o stosunkowo niskiej energii zostaje zaabsorbowany, jądro przechodzi na inny poziom wzbudzenia, a następnie następuje gwałtowne przejście do następuje poziom gruntu, wraz z uwolnieniem całego zapasu energii). Aby zmusić próbkę do wybuchu, argumentował Collins, wystarczy tylko zwiększyć moc emitera do pewnej granicy, po której własne promieniowanie próbki będzie wystarczające do wywołania reakcji łańcuchowej przejścia atomów ze stanu izomerycznego do stanu izomerycznego. stan normalny. Rezultatem będzie bardzo namacalna eksplozja, a także kolosalny rozbłysk promieni rentgenowskich.
Społeczność naukowa powitała tę publikację z wyraźnym niedowierzaniem, a eksperymenty rozpoczęły się w laboratoriach na całym świecie, aby potwierdzić wyniki Collinsa. Niektóre grupy badawcze szybko zadeklarowały potwierdzenie wyników, choć ich liczebność była tylko nieznacznie wyższa od błędów pomiarowych. Jednak większość ekspertów uważała jednak, że uzyskany wynik był wynikiem nieprawidłowej interpretacji danych eksperymentalnych.
Optymizm wojskowy
Jednak jedna z organizacji była bardzo zainteresowana tą pracą. Pomimo całego sceptycyzmu społeczności naukowej, amerykańskie wojsko dosłownie straciło głowę od obietnic Collinsa. I to było z czego! Badanie izomerów jądrowych utorowało drogę do stworzenia całkowicie nowych bomb, które z jednej strony byłyby znacznie potężniejsze niż zwykłe materiały wybuchowe, a z drugiej nie podlegałyby międzynarodowym ograniczeniom związanym z produkcją i stosowaniem broń nuklearna (bomba izomeryczna nie jest nuklearna, ponieważ nie zachodzi przemiana jednego pierwiastka w inny).
Bomby izomeryczne mogłyby być bardzo zwarte (nie mają mniejszego ograniczenia masy, ponieważ proces przejścia jąder ze stanu wzbudzonego do stanu zwykłego nie wymaga masy krytycznej), a po wybuchu wydzieliłyby ogromną ilość twardego promieniowania, które niszczy wszystkie żywe istoty. W dodatku bomby hafnowe można by uznać za stosunkowo „czyste” – wszak hafn-178 jest w stanie podstawowym (nie jest radioaktywny), a eksplozja praktycznie nie skaziłaby terenu.
Wyrzucone pieniądze
W ciągu następnych kilku lat agencja DARPA zainwestowała kilkadziesiąt milionów dolarów w badania Hf-178-m2. Jednak wojsko nie czekało na stworzenie działającego modelu bomby. Częściowo wynika to z niepowodzenia planu badawczego: w trakcie kilku eksperymentów z użyciem potężnych emiterów promieniowania rentgenowskiego Collins nie był w stanie wykazać żadnego znaczącego wzrostu tła napromieniowanych próbek.
Image
W ciągu kilku lat kilkakrotnie podejmowano próby powtórzenia wyników Collinsa. Jednak żadna inna grupa naukowa nie była w stanie wiarygodnie potwierdzić przyspieszenia rozpadu stanu izomerycznego hafnu. Fizycy z kilku amerykańskich laboratoriów krajowych - Los Alamos, Argonne i Livermore - również byli zaangażowani w tę kwestię. Użyli znacznie silniejszego źródła promieniowania rentgenowskiego - Advanced Photon Source z Argonne National Laboratory, ale nie byli w stanie wykryć efektu indukowanego rozpadu, chociaż intensywność promieniowania w ich eksperymentach była o kilka rzędów wielkości wyższa niż w eksperymentach samego Collinsa. Ich wyniki potwierdziły także niezależne eksperymenty w innym krajowym laboratorium w USA - Brookhaven, gdzie do napromieniowania użyto potężnego synchrotronu National Synchrotron Light Source. Po serii rozczarowujących wniosków zainteresowanie wojska tym tematem osłabło, finansowanie ustało, aw 2004 r. program został zamknięty.
Amunicja diamentowa
Tymczasem od samego początku było jasne, że bomba izomerowa, pomimo wszystkich swoich zalet, ma również szereg podstawowych wad. Po pierwsze, Hf-178-m2 jest radioaktywny, więc bomba nie będzie całkowicie „czysta” (nadal będzie występować pewne zanieczyszczenie obszaru „nieobrobionym” hafnem). Po drugie, izomer Hf-178-m2 nie występuje w naturze, a proces jego produkcji jest dość kosztowny. Można go uzyskać na kilka sposobów - albo przez napromieniowanie celu z iterbu-176 cząstkami alfa, albo przez protony - wolfram-186 lub naturalną mieszaninę izotopów tantalu. W ten sposób można uzyskać mikroskopijne ilości izomeru hafnu, które powinny wystarczyć do badań naukowych.
Mniej lub bardziej masowym sposobem pozyskiwania tego egzotycznego materiału jest napromieniowanie neutronami hafnu-177 w reaktorze termicznym. Dokładniej wyglądało to - dopóki naukowcy nie obliczyli, że przez rok w takim reaktorze z 1 kg naturalnego hafnu (zawierającego mniej niż 20% izotopu 177) można uzyskać tylko około 1 mikrogram wzbudzonego izomeru (uwalnianie ta kwota jest osobnym problemem). Nic nie mów, masowa produkcja! Ale masa małej głowicy bojowej powinna wynosić co najmniej kilkadziesiąt gramów… Okazało się, że taka amunicja okazuje się nie nawet „złotą”, ale wręcz „diamentową”…
Zamknięcie naukowe
Szybko jednak okazało się, że te niedociągnięcia również nie były decydujące. I nie chodzi tu o niedoskonałość technologii czy niedoskonałości eksperymentatorów. Ostatni punkt w tej sensacyjnej historii postawili rosyjscy fizycy. W 2005 roku Evgeny Tkalya z Instytutu Fizyki Jądrowej Moskiewskiego Uniwersytetu Państwowego opublikował w czasopiśmie Uspekhi Fizicheskikh Nauk artykuł zatytułowany „Induced Decay of the Nuclear Isomer 178m2Hf and an Isomer Bomb”. W artykule przedstawił wszystkie możliwe sposoby przyspieszenia rozpadu izomeru hafnu. Są tylko trzy z nich: oddziaływanie promieniowania z jądrem i rozpad na poziomie pośrednim, oddziaływanie promieniowania z powłoką elektronową, która następnie przenosi wzbudzenie do jądra, oraz zmiana prawdopodobieństwa rozpadu spontanicznego.
Po przeanalizowaniu wszystkich tych metod Tkalya wykazał, że efektywne zmniejszenie okresu półtrwania izomeru pod wpływem promieniowania rentgenowskiego jest głęboko sprzeczne z całą teorią leżącą u podstaw współczesnej fizyki jądrowej. Nawet przy najłagodniejszych założeniach uzyskane wartości były o rzędy wielkości mniejsze niż te podane przez Collinsa. Tak więc przyspieszenie uwalniania kolosalnej energii, która jest zawarta w izomerze hafnu, jest nadal niemożliwe. Przynajmniej za pomocą rzeczywistych technologii.
Heroina, rtęć, krwawienie i operacje, które zmieniają pacjentów w apatycznych zombie. Szwedzki Illustrerad Vetenskap oferuje zajrzenie do przerażającego archiwum medycyny. Oto dziesięć największych błędów popełnianych przez lekarzy od starożytności do XX wieku - i tylko jeden z nich przyniósł przyjemność, a nie cierpienie
Istnieje oficjalna liczba, że rosyjscy wynalazcy są właścicielami jednej trzeciej wszystkich wynalazków na Ziemi. Najprawdopodobniej ta liczba jest niedoszacowana. Rosjanie wymyślili wiele rzeczy, które z jakiegoś powodu ułatwiły i uprzyjemniły nam życie, wiele z nich zostało przydzielonych wynalazcom z innych krajów
W poprzednim artykule dowiedziałeś się, że błędy logiczne są formalne i nieformalne. Z grubsza mówiąc, błędy formalne można opisać logiką formalną, wyrażoną w postaci formuł matematycznych
