V roce 1921 objevil německý fyzik O. Gann dosud neznámý izotop uranu, který okamžitě pojmenoval uran-Z. Pokud jde o atomovou hmotnost a chemické vlastnosti, neliší se od těch, které již byly známy. Věda se zajímala o svůj poločas - byla o něco delší než u ostatních izotopů uranu. V roce 1935 bratři Kurchatovové, L. I. Rusinov a L. V. Mysovskiy získal specifický izotop bromu s podobnými vlastnostmi. To bylo poté, co se světová věda úzce zabývala problémem zvaným izomerismus atomových jader. Od té doby bylo nalezeno několik desítek izomerních izotopů s relativně dlouhou životností, ale nyní nás zajímá pouze jeden, jmenovitě 178m2Hf (izotop hafnia s atomovou hmotností 178 jednotek. M2 v indexu nám umožňuje odlišit jej od izotopu m1 se stejným hmotnost, ale jiné ostatní ukazatele).
Tento izotop hafnia se liší od ostatních izomerních protějšků s poločasem rozpadu více než rok při nejvyšší excitační energii - asi 1,3 TJ na kilogram hmotnosti, což se přibližně rovná explozi 300 kilogramů TNT. K uvolňování veškeré této energie dochází ve formě gama záření, i když je tento proces velmi, velmi pomalý. Vojenská aplikace tohoto izotopu hafnia je tedy teoreticky možná. Bylo pouze nutné donutit atom nebo atomy, aby prošli z vzrušeného stavu do základního stavu přiměřenou rychlostí. Uvolněná energie by mohla ve skutečnosti překonat jakoukoli existující zbraň. Teoreticky jsem mohl.
Do praxe to přišlo v roce 1998. Poté skupina zaměstnanců University of Texas pod vedením Karla B. Collinsa založila „Centrum pro kvantovou elektroniku“v jedné z univerzitních budov. Pod vážným a domýšlivým znamením existovala řada zařízení povinných pro takové laboratoře, hory nadšení a něco, co vzdáleně připomínalo rentgenový přístroj z ordinace a zesilovač pro audio systém, který spadl do rukou zlého génia. Z těchto zařízení sestavili vědci „centra“pozoruhodnou jednotku, která měla hrát hlavní roli v jejich výzkumu.
Zesilovač generoval elektrický signál s požadovanými parametry, který byl převeden na rentgenové záření v rentgenovém stroji. Byl zaměřen na malý kousek o rozloze 178m2Hf ležící na obráceném jednorázovém skle. Abych byl upřímný, vypadá to daleko od toho, jak by měla vypadat špičková věda, na kterou se ve skutečnosti odkazuje Collinsova skupina. Po dobu několika dnů rentgenové zařízení ozařovalo přípravu hafnia a senzory disasivně zaznamenávaly vše, co „cítily“. Analyzování výsledků experimentu trvalo několik týdnů. A tak Collins v časopise Physical Review Letters publikuje článek o svém experimentu. Jak bylo v něm řečeno, účelem výzkumu bylo extrahovat energii atomů na příkaz vědců. Samotný experiment měl potvrdit nebo vyvrátit Collinsovu teorii ohledně možnosti, že by se takové věci dělaly pomocí rentgenového záření. Během studie měřicí zařízení zaznamenalo zvýšení hladiny gama záření. Bylo to zanedbatelné, což zároveň nezabránilo Collinsovi v tom, aby dospěl k závěru o základní možnosti „umělého“uvedení izotopu do stavu zrychleného úpadku. Hlavní závěr pana Collinsa vypadal takto: protože proces uvolňování energie lze do určité míry urychlit, musí existovat určité podmínky, za kterých se atom rychleji zbaví řádů o velikosti. Collins věřil, že s největší pravděpodobností stačilo jen zvýšit sílu rentgenového zářiče, aby způsobil výbuch. Během studie měřicí zařízení zaznamenalo zvýšení hladiny gama záření. Bylo to zanedbatelné, což zároveň nezabránilo Collinsovi v tom, aby dospěl k závěru o základní možnosti „umělého“uvedení izotopu do stavu zrychleného úpadku. Hlavní závěr pana Collinsa vypadal takto: protože proces uvolňování energie lze do určité míry urychlit, musí existovat určité podmínky, za kterých se atom rychleji zbaví řádů o velikosti. Collins věřil, že s největší pravděpodobností stačilo jen zvýšit sílu rentgenového zářiče, aby způsobil výbuch. Během studie měřicí zařízení zaznamenalo zvýšení hladiny gama záření. Bylo to zanedbatelné, což zároveň nezabránilo Collinsovi v tom, aby dospěl k závěru o základní možnosti „umělého“uvedení izotopu do stavu zrychleného úpadku. Hlavní závěr pana Collinsa vypadal takto: protože proces uvolňování energie lze do určité míry urychlit, musí existovat určité podmínky, za kterých se atom rychleji zbaví řádů o velikosti. Collins věřil, že s největší pravděpodobností stačilo jen zvýšit sílu rentgenového zářiče, aby způsobil výbuch. Hlavní závěr pana Collinsa vypadal takto: protože proces uvolňování energie lze do určité míry urychlit, musí existovat určité podmínky, za kterých se atom rychleji zbaví řádů o velikosti. Collins věřil, že s největší pravděpodobností stačilo jen zvýšit sílu rentgenového zářiče, aby způsobil výbuch. Hlavní závěr pana Collinsa vypadal takto: protože proces uvolňování energie lze do určité míry urychlit, musí existovat určité podmínky, za kterých se atom rychleji zbaví řádů o velikosti. Collins věřil, že s největší pravděpodobností stačilo jen zvýšit sílu rentgenového zářiče, aby způsobil výbuch.
Je pravda, že vědecká komunita světa četla Collinsův článek ironicky. Kdyby jen proto, že prohlášení byla příliš hlasitá, a experimentální technika byla sporná. Nicméně, jako obvykle, řada laboratoří po celém světě se pokusila opakovat experiment Texanů, ale téměř všechny selhaly. Zvýšení úrovně radiace z přípravy hafnia bylo v rámci chyby citlivosti přístrojů, což přesně nehovořilo ve prospěch Collinsovy teorie. Proto se výsměch nezastavil, ale dokonce zesílil. Ale brzy vědci zapomněli na neúspěšný experiment.
A armáda - ne. Moc se jim líbila myšlenka bomby na jaderné izomery. Ve prospěch takové zbraně se vyslovily tyto argumenty:
- energetická „hustota“. Kilogram 178m2Hf, jak již bylo uvedeno, odpovídá třem centers TNT. To znamená, že ve velikosti jaderného náboje můžete získat silnější bombu.
Propagační video:
- účinnost. Exploze je exploze, ale velká část hafnium energie je uvolňována ve formě gama záření, které se nebojí nepřátelských opevnění, bunkrů atd. Hafnia bomba tak může zničit elektroniku i nepřátelský personál bez velkého poškození.
- taktické funkce. Kompaktní velikost relativně silné bomby umožní, aby byla dodána doslova v kufru. To samozřejmě není Q-bomba z knih L. Vibberlyho (zázračná zbraň velikosti fotbalového míče, která může zničit celý kontinent), ale je to také velmi užitečná věc.
- právní stránka. Když bomba exploduje na jaderných izomerech, nedochází k žádné přeměně jednoho chemického prvku na jiný. Proto izomerní zbraně nelze považovat za jaderné, a proto se na ně nevztahují mezinárodní dohody, které tyto zbraně zakazují.
Bylo toho málo: přidělit peníze a provést veškerou nezbytnou práci. Jak se říká, začněte a končte. DARPA ve svém finančním plánu na několik příštích let napsal linii pro hafiové bomby. Kolik peněz bylo nakonec vynaloženo na toto všechno, není známo. Podle pověstí, účet jde na desítky milionů, ale údaj nebyl oficiálně zveřejněn.
Nejprve se rozhodli znovu reprodukovat Collinsův experiment, ale nyní pod křídlem Pentagonu. Nejprve byla Argonne National Laboratory pověřena, aby ověřila jeho práci, ale ani podobné výsledky nevyšly. Collins však poukázal na nedostatečnou sílu rentgenového záření. Byl zvýšen, ale opět nebyly očekávané výsledky dosaženy. Collins stále odpověděl, říkají, že oni sami jsou na vině - otočte knoflíkem. V důsledku toho se vědci Argonne dokonce pokusili ozářit hafnia přípravkem pomocí APS vysoce výkonné jednotky. Netřeba dodávat, že výsledky opět nebyly tím, o čem Texans mluvili? DARPA se přesto rozhodl, že projekt má právo na život, pouze musí být dobře odvedeny. Během několika příštích let byly experimenty prováděny v několika laboratořích a ústavech. Apotheóza byla ozářením 178m2Hf "z" NSLS synchrotronu v Brookhaven National Laboratory. I tam, navzdory stokrátovému nárůstu radiační energie, bylo izotopové gama záření mírně malé.
Současně s jadernými fyziky tento problém řešili také ekonomové. Na začátku roku 2000 vydali prognózu, která zněla jako rozsudek o celém podniku. Jeden gram 178m2Hf nemůže stát méně než 1-1,2 milionu dolarů. Kromě toho bude třeba do výroby i takových zanedbatelných množství investovat přibližně 30 miliard. K tomu je třeba přidat náklady na vytvoření samotné střeliva a jeho výrobu. No, posledním hřebíkem rakve hafiové bomby byla skutečnost, že i když by NSLS mohla vyvolat „explozi“, praktické použití takové bomby není vyloučeno.
Takže, úředníci DARPA, několik let pozdě a utrácí hodně veřejných peněz, v roce 2004 drasticky snížili financování programu na studium izomerních zbraní. Omezili to, ale nezastavili: další rok a půl nebo dva probíhal výzkum tématu „laserového“gama emitoru pracujícího podle stejného schématu. Brzy však byl tento směr také uzavřen.
V roce 2005 časopis "Uspekhi fizicheskikh nauk" publikoval článek E. V. Tkal, nazvaný „Indukovaný rozpad jaderného izomeru 178m2Hf a izomerní bomby“. V něm byla podrobně uvažována teoretická stránka zkrácení doby uvolňování energie izotopem. Stručně řečeno, k tomu může dojít pouze třemi způsoby: interakce záření s jádrem (v tomto případě dochází k rozpadu prostřednictvím střední úrovně), interakce záření a elektronové skořápky (druhý přenáší excitaci do jádra atomu) a změna pravděpodobnosti spontánního rozkladu. Současně, při současné a budoucí úrovni vývoje vědy a techniky, i při velkých a super optimistických předpokladech ve výpočtech, je jednoduše nemožné dosáhnout výbušného uvolnění energie. Kromě toho Tkalya v několika bodech věří,Collinsova teorie je v rozporu s moderními pohledy na základy jaderné fyziky. To lze samozřejmě považovat za určitý revoluční průlom ve vědě, ale experimenty takový optimismus nevedou.
Nyní Karl B. Collins obecně souhlasí se závěry kolegů, ale v praktické aplikaci izomery stále nepopírá. Například věří, že k léčbě pacientů s rakovinou lze použít řízené gama záření. A pomalé, nevýbušné záření energie atomy může v budoucnu poskytnout lidstvu vysoce kapacitní baterie s obrovskou energií.
Všechno to však bude v budoucnu, blízko nebo daleko. A pak, pokud se vědci rozhodnou znovu vyřešit problém praktické aplikace jaderných izomerů. Pokud budou tato díla úspěšná, je možné, že sklo z Collinsova experimentu (nyní nazývaného „Pamětní stánek pro experiment Dr. K“) uložené pod sklem na University of Texas na University of Texas bude přesunuto do většího a respektovaného muzea.
Autor: Ryabov Kirill