فهرست مندرجاتتاریخچه بمب اتمی
[قبل] [بعد]
[↑] بخش نخست
هنگامی که جنگ جهانی دوم در سال ۱۹۳۹ آغاز شد، دانشمندان به مدت چند دهه بود که هسته اتم را بررسی و اصول پایه‌ای آن‌را درک کرده بودند. پرتوزایی نشان داد که هسته‌ی اتم، مقدار زیادی انرژی دارد و اگر مهار شود، همه را شگفت‌زده می‌کند.
تقریباً در دهه ۱۹۳۰، دانشمند آلمانی هانس بته (۱۹۰۶-۲۰۰۵ م) با پی بردن به این‌که واکنش‌های هسته‌ای برای ستاره‌ها سوخت فراهم می‌کنند، به راز انرژی خروجی شگفت‌انگیز خورشید پی برد. واکنش‌های هسته‌ای فریندهایی هستند که بر اثر آن‌ها هسته‌های اتمی تبدیل می‌شوند و مقادیر بسیاری انرژی را به‌شکل ذرات متحرک پر سرعت و تابش الکترومغناطیسی، مانند نور مرئی آزاد می‌کنند. پیش از کشف‌های فیزیکدانان هسته‌ای، هیچ‌کس منبع واقعی انرژی خورشید را نمی‌شناخت؛ اگر این انرژی حاصل از سوختن زغال یا نفت (مواد آشنا برای دانشمندان قرن نوزدهم و اوایل قرن بیستم) بود، خورشید باید به‌مدت فقط چند میلیون سال تابش می‌کرد تا همه‌ی سوختش مصرف شود. بته گفته بود که اگر خورشید از واکنش‌های هسته ای، انرژی می‌گرفت برای مدت بسیار طولانی‌تری می‌توانست در آسمان نور بتاباند و ثابت کرد که این مطلب درست است و تقریباً ۴،۵ میلیارد سال دیگر هم ادامه خواهد داشت.
واپاشی خود به‌خود هسته‌ها مانند پرتوزایی یک راه آزاد شدن انرژی هسته اتم است. دو راه دیگر عبارتند از شکافت - تقسیم‌شدن هسته به دو یا چند قسمت کوچک‌تر - و گداخت – و هنگامی رخ می‌دهد که هسته‌ها به‌هم می‌چسبند تا هسته‌ی سنگین‌تری را تشکیل دهند. در سلاح‌های هسته‌ای از هر دوی این واکنش‌ها استفاده می‌شود. پروتون‌ها و نوترون‌ها در هسته معمولاً به‌وسیله‌ی نیروهای قوی محکم به‌یکدیگر می‌چسبند. سدی وجود دارد که به‌وسیله‌ی نیروی قوی ایجاد شده است و اگر نوکلئون‌ها بخواهند بگریزند باید بر آن غلبه کنند.
شکافت یک هسته اورانیوم دو هسته‌ی کوچک‌تر و یک تا سه نوترون ایجاد می‌کند.
پروتون‌ها همیشه سعی می‌کنند یکدیگر را به‌سبب دافعه‌ی الکتریکی از هسته به بیرون برانند، ولی نیروی الکتریکی به‌اندازه‌ی کافی قوی نیست که این کار را به تنهایی انجام دهد، اما با اضافه کردن انرژی کمی ِ نوکلئون‌ها می‌توانند بگریزند. آنچه سبب واپاشی و پرتو زایی می‌شود، عمدتاً پدیده‌های شگفت‌انگیز برخاسته از مکانیک کوانتومی است. واپاشی‌های پرتوزا هنگامی احتمال رخدادشان بیشتر می‌شود که هسته، ذرات زیادی در بر داشته باشد. وجود پروتون‌های زیادتر در یک هسته، یکی از دلایلی است که هسته‌های بزرگ را ناپایدار می‌کند.
اما شکافت فریندی است که معمولاً به کمک نیاز دارد تا آغاز شود. این واکنش هنگامی که کمک را می‌گیرد ممکن است تا آزاد کردن مقدار وحشتناکی انرژی پیش برود. هنگامی که جنگ جهانی دوم آغاز شد، استراتژیست‌های نظامی مذاکره درباره‌ی سلاح‌های ساخته شده از اتم‌ها و هسته‌ها و در نتیجه رسیدن به بمب اتمی را آغاز کردند. ترس از این‌که آلمان چنین سلاح ویرانگری را برای بردن جنگ تولید کند، انگیزه‌ای شد که ایالات متحده‌ی آمریکا برنامه‌ای به‌نام «طرح منهتن» را برای طراحی و ساخت بمب اتمی آغاز کند.
یکی از مشهورترین دانشمندانی که ساخت چنین بمبی را ممکن می‌دانست، دانشمند آلمانی- آمریکایی آلبرت اینشتین (۱۸۷۹-۱۹۵۵ م) بود، که در سال ۱۹۳۳ برای جلوگیری از دستگیری توسط حکومت نازی آلمان، به آمریکا مهاجرت کرد. اینشتین خودش روی ساخت بمب دخالت نداشت، ولی سال‌ها قبل از آن راز انرژی هسته‌ای را با معادله E=mc2 کشف کرده بود، که در آن E انرژی، m جرم و c هم سرعت نور است.
کشف مهم دیگری که به ایجاد بمب اتمی انجامید، شکافت نوترون بود. فیزیکدان ایتالیایی انریکو فرمی (۱۹۰۱-۱۹۵۴ م) و همکارانش در سال ۱۹۳۴ پی بردند هنگامی که نوترون‌ها به اورانیوم اضافه شوند، شکافت هسته‌ای رخ می‌دهد. فرمی و گروهش چند سال بعدتر این فرایند را درک کردند. نوترون‌ها به کلیدی برای ایجاد یک واکنش زنجیره‌ای تبدیل می‌شوند که مهار انرژی بسیار زیاد هسته را ایجاد می‌کند. در قسمت بعدی چگونگی روند ساخت بمب اتمی، اولین آزمایشات تاریخی، استفاده از این بمب در جنگ و تاثیرات مخرب آن را توضیح می‌دهیم.[۱]
[↑] بخش دوم
دانشمندان آمریکایی که طی جنگ جهانی دوم بمب اتمی را ساختند تلاش‌های‌شان را برای فرایند شکافت هسته اتم متمرکز کردند. برای ساخت بمب اتمی به ماده‌ی شکافت‌پذیر و وسایلی برای ایجاد شکافت در تعداد زیادی هسته به‌طور هم‌زمان نیاز است.
ابر قارچ حاصل از آزمایش اولین انفجار هسته‌ای در زیر آب که در جزیره بیکینی آمریکا صورت گرفت.
شکافت اورانیوم تقریباً ۰،۱ درصد جرم هسته‌ی اورانیون را به انرژی تبدیل می‌کند، این در حالی است که معادله اینشتین تضمین می‌کند که این مقدار در مقایسه با جرم به نسبت، مقدار زیادی است، انرژی حاصل از یک یا فقط چند هسته گرما و توان انفجاری تا حد یک بمب قدرتمند را دارد. شلیک شدن چند نوترون به هسته‌ی سنگینی مانند اورانیوم ۲۳۵ و پلوتونیوم ۲۳۹، شکافت به چند هسته را ایجاد می‌کند و در نتیجه این رویدادی‌ها نوترون‌های بیشتری ایجاد می‌کند که به نوبه خود هسته‌های بیشتری برای فرایند شکافت ایجاد می‌کند و سپس واکنش زنجیره‌ای رخ می‌دهد و سرانجام برای شادی و ترس فیزیکدانان، بمب ویرانگری به دنیا می‌آید.
در سال ۱۹۳۸ با انجام آزمایشاتی توسط دو دانشمند آلمانی به نام‌های «اتوهان و فریتس» شتر اسمن، فیزیک هسته‌ای به مرحله تازه‌ای پای نهاد. این فیزیکدانان با بمباران هسته اتم اورانیوم به‌وسیله نوترون‌ها به عناصر رادیواکتیوی دست یافتند که جرم اتمی کوچک‌تری نسبت به اورانیوم داشت. برای توصیف علت ایجاد این عناصر لیزه میتنر و اتو فریش پدیده شکافت هسته را در اورانیوم توضیح دادند و در این‌جا بود که ناقوس شوم اختراع بمب اتمی به صدا درآمد. هر فروپاشی هسته اورانیوم می‌تواند تا ۲۰۰ مگا ولت انرژی آزاد کند. بدیهی است که اگر هسته‌های بیشتری فرو پاشیده می‌شد انرژی فراوانی حاصل می‌گردید.
این ستون دود و گرد و خاک تخریب با ارتفاعی حدود ۱۸۳۰۰ متر حاصل از انفجار بمب اتمی است که در جنگ جهانی دوم در ۹ آگوست ۱۹۴۵ در ناکازاکی ژاپن فرود آمد و هزاران نفر را کشت.
بعدها فیزیکدانان دیگری نیز در این محدوده به تحقیق پرداختند. یکی از آنان «انریکو فرمی» بود که به‌خاطر تحقیقاتش در سال ۱۹۳۸ موفق به دریافت جایزه نوبل گردید. سه سال بعد، در دوم دسامبر ۱۹۴۲ در ساعت ۳ بعد از ظهر نخستین راکتور هسته‌ای دنیا در دانشگاه شیکاگو آمریکا ساخته شد. در ۱۶ جولای ۱۹۴۵ نخستین آزمایش بمب اتمی در صحرای آلامو گرودو نیومکزیکو انجام شد. سه هفته بعد هیروشیما در ساعت ۸:۱۵ صبح روز ۶ آگوست ۱۹۴۵ به‌وسیله بمب اورانیومی بمباران گردید. سپس ناکازاکی در ۹ آگوست سال ۱۹۴۵ در ساعت حدود ۱۱:۱۵ به‌وسیله بمب پلوتونیومی بمباران شد. در طی آن بمباران‌ها صدها هزار نفر جان باختند. ژاپن در ۱۴ آگوست ۱۹۴۵ تسلیم شد. اگرچه بمب‌های اتمی جنگ جهانی دوم را به پایان رساندند، اما عصری آغاز شد که در آن ارتش‌سالاری قدرت ترس‌آوری به‌دست آورده بود.
پس از ساخت و استفاده از بمب اتم، کشورهای دیگری نظیر، اتحاد جماهیر شوروی، فرانسه، انگلستان و … بمب‌هایی قادر به تخریب بیشتری ساختند و آزمایش‌های سلاح‌های بیشتری صورت گرفت. قوی‌ترین سلاح هسته‌ای که تاکنون آزمایش شده است بمب شوروی سابق در سال ۱۹۶۱ بود که برابر با ۵۰.۰۰۰.۰۰۰ تی ان تی، تقریباً ۴۰۰۰ برابر مخرب‌تر از بمب هیروشیما منفجر شد. این بمب که در نوار شمالگان منفجر شد، به «سلطان بمب‌ها» مشهور شد.
در سال ۲۰۰۶ تعداد کشورهایی که به فعالیت در ساخت سلاح‌های هسته‌ای اعتراف کردند هشت کشور، آمریکا، روسیه، انگلستان، فرانسه، چین، هند، پاکستان و کره شمالی بودند، به‌علاوه اسرائیل مظنون به داشتن سلاح هسته‌ای است و اوکراین که قبلاً بخشی از اتحاد شوروی بود نیز ممکن است پنهانی موشک هسته‌ای داشته باشد. بسیاری از کشورها عهدنامه منع گسترش سلاح‌های هسته‌ای را در تلاش برای محدودسازی گسترش و ساخت این سلاح‌های خطرناک امضا کرده‌اند، ولی مردم هم‌چنان نگران اند که یک کشور یا حتی یک گروه تروریستی توانایی هسته‌ای به‌دست آورد، سلاح‌های هسته‌ای در دستان رهبران نظامی بی‌مغز نتایج ترسناکی دارند. که نه فقط به‌سبب قدرت تخریب ویرانگر بلکه به‌سبب پرتوزایی ماندگاری آن‌هاست.
بمب اتم علاوه بر کشتار مردم، بیشتر ناکازاکی ژاپن را تخریب کرد.
تابش نتیجه پرتو زایی خود به‌خودی در واکنش‌های هسته‌ای ایجاد می‌شود. انفجار بمب‌های گداخت یا شکافت معمولاً تعداد زیادی هسته ایجاد می‌کند که پس از آن ناپایدار می‌شوند و با نیمه عمر چند ثانیه تا هزاران سال، واپاشیده می‌شوند. این هسته در هوا پراکنده شده و با باد جابه‌جا می‌شود و به ذرات کوچک گرد و خاک می‌چسبند و هر جایی را آلوده می‌کنند، سرطان بر اثر جهش‌هایی در DNA آسیب دیده با تابش یونیده ایجاد می‌شود و پرتو زایی آن‌را تشدید می‌کند و باعث مرگ و میر فراوانی می‌شود.
فاجعه‌ی سلاح هسته‌ای می‌تواند حتی در مقیاس جهانی بر انسان‌ها تاثیر بگذارد. انفجار تعداد زیادی بمب به‌طور هم‌زمان، مثلاً در جنگ جهانی، در ژاپن می‌توانست گرد و خاک حاصل از انفجار را تا ماه‌ها یا سال‌ها در هوا نگه‌دارد و جلوی نور خورشید را بگیرد. علاوه بر این رویداد که می‌تواند میلیون‌ها نفر را بکشد، زمین به‌سبب فقدان انرژی خورشیدی در معرض دماهای کم‌تر قرار می‌گرفت. رویدادهای مشابه طی تاریخ این سیاره بر اثر برخوردهای شهاب سنگ‌های بزرگ نیز باعث نابودی گونه‌های جانوری بی‌شماری شد و این بار انسان‌ها خود شروع به نابودی یکدیگر کرده‌اند.[٢]
[↑] يادداشت‌ها
يادداشت ۱: اين مقاله برای دانشنامهی آريانا توسط مهدیزاده کابلی ارسال شده است.
[↑] پی‌نوشت‌ها
[۱]- تاریخچه بمب اتمی (بخش اول)، وب‌سایت علمی بیگ بنگ
[٢]- تاریخچه بمب اتمی (بخش دوم)، وب‌سایت علمی بیگ بنگ
[↑] جُستارهای وابسته
□
□
□
[↑] سرچشمه‌ها
□ وب‌سایت علمی بیگ بنگ؛ برگرفته از: کایل کرکلند (Kyle Kirkland)، «ذرات و جهان هستی» (Particles and the Universe)، ترجمۀ اختر رجبی، تهران: مازیار، چاپ سال ۱۳۹۰.
