Nel 1921, il fisico tedesco O. Gann scoprì un isotopo dell'uranio fino ad allora sconosciuto, che chiamò immediatamente uranio-Z. In termini di massa atomica e proprietà chimiche, non differiva da quelle già note. La scienza era interessata alla sua emivita: era leggermente più lunga di quella di altri isotopi di uranio. Nel 1935 i fratelli Kurchatov, L. I. Rusinov e L. V. Mysovskiy ha ottenuto un isotopo specifico del bromo con proprietà simili. Fu dopo questo che la scienza mondiale si occupò da vicino del problema chiamato isomeria dei nuclei atomici. Da allora, sono state trovate diverse dozzine di isotopi isomerici con una durata relativamente lunga, ma ora ci interessa solo uno, vale a dire 178m2Hf (l'isotopo di afnio con una massa atomica di 178 unità. M2 nell'indice ci consente di distinguere massa, ma altri altri indicatori).
Questo isotopo dell'afnio differisce dalle altre controparti isomeriche con un'emivita di oltre un anno nella massima energia di eccitazione - circa 1,3 TJ per chilogrammo di massa, che è approssimativamente uguale all'esplosione di 300 chilogrammi di TNT. Il rilascio di tutta questa massa di energia avviene sotto forma di radiazione gamma, sebbene questo processo sia molto, molto lento. Pertanto, l'applicazione militare di questo isotopo di afnio è teoricamente possibile. Era solo necessario forzare l'atomo o gli atomi a passare dallo stato eccitato allo stato fondamentale con una velocità appropriata. Quindi l'energia rilasciata potrebbe superare in effetti qualsiasi arma esistente. Teoricamente potrei.
È entrato in pratica nel 1998. Quindi un gruppo di dipendenti dell'Università del Texas sotto la guida di Karl B. Collins ha fondato il "Center for Quantum Electronics" in uno degli edifici dell'università. Sotto un segno serio e pretenzioso, c'era una serie di apparecchiature obbligatorie per tali laboratori, montagne di entusiasmo e qualcosa che somigliava lontanamente a una macchina a raggi X da uno studio dentistico e un amplificatore per un sistema audio che cadde nelle mani di un genio del male. Da questi dispositivi, gli scienziati del "Centro" hanno assemblato una straordinaria unità, che avrebbe svolto un ruolo importante nella loro ricerca.
L'amplificatore ha generato un segnale elettrico con i parametri richiesti, che è stato convertito in radiazione a raggi X in una macchina a raggi X. Era diretto a un minuscolo pezzo di 178m2Hf che giaceva su un bicchiere monouso capovolto. Ad essere onesti, questo sembra lontano da come dovrebbe essere la scienza d'avanguardia, alla quale, di fatto, si riferiva il gruppo di Collins. Per diversi giorni, un dispositivo a raggi X ha irradiato la preparazione dell'afnio ei sensori hanno registrato spassionatamente tutto ciò che "sentivano". Ci sono volute diverse settimane per analizzare i risultati dell'esperimento. E così, Collins sulla rivista Physical Review Letters pubblica un articolo sul suo esperimento. Come è stato detto in esso, lo scopo della ricerca era quello di estrarre l'energia degli atomi per volere degli scienziati. L'esperimento stesso avrebbe dovuto confermare o smentire la teoria di Collins sulla possibilità che tali cose venissero fatte usando i raggi X. Durante lo studio, l'apparecchiatura di misurazione ha registrato un aumento del livello di radiazioni gamma. Era trascurabile, il che, allo stesso tempo, non ha impedito a Collins di trarre una conclusione sulla possibilità fondamentale che "artificialmente" portasse l'isotopo in uno stato di decadimento accelerato. La conclusione principale del signor Collins era questa: poiché il processo di rilascio di energia può essere accelerato in piccola misura, devono esserci alcune condizioni in cui l'atomo si libererà di ordini di grandezza di energia più velocemente. Molto probabilmente, riteneva Collins, era sufficiente aumentare semplicemente la potenza dell'emettitore di raggi X per provocare un'esplosione. Durante lo studio, l'apparecchiatura di misurazione ha registrato un aumento del livello di radiazioni gamma. Era trascurabile, il che, allo stesso tempo, non ha impedito a Collins di trarre una conclusione sulla possibilità fondamentale che "artificialmente" portasse l'isotopo in uno stato di decadimento accelerato. La conclusione principale del signor Collins era questa: poiché il processo di rilascio di energia può essere accelerato in piccola misura, devono esserci alcune condizioni in cui l'atomo si libererà di ordini di grandezza di energia più velocemente. Molto probabilmente, riteneva Collins, era sufficiente aumentare semplicemente la potenza dell'emettitore di raggi X per provocare un'esplosione. Durante lo studio, l'apparecchiatura di misurazione ha registrato un aumento del livello di radiazioni gamma. Era trascurabile, il che, allo stesso tempo, non ha impedito a Collins di trarre una conclusione sulla possibilità fondamentale che "artificialmente" portasse l'isotopo in uno stato di decadimento accelerato. La conclusione principale del signor Collins era questa: poiché il processo di rilascio di energia può essere accelerato in piccola misura, devono esserci alcune condizioni in cui l'atomo si libererà di ordini di grandezza di energia più velocemente. Molto probabilmente, riteneva Collins, era sufficiente aumentare semplicemente la potenza dell'emettitore di raggi X per provocare un'esplosione. La conclusione principale del signor Collins era questa: poiché il processo di rilascio di energia può essere accelerato in piccola misura, devono esserci alcune condizioni in cui l'atomo si libererà di ordini di grandezza di energia più velocemente. Molto probabilmente, riteneva Collins, era sufficiente aumentare semplicemente la potenza dell'emettitore di raggi X per provocare un'esplosione. La conclusione principale del signor Collins era questa: poiché il processo di rilascio di energia può essere accelerato in piccola misura, devono esserci alcune condizioni in cui l'atomo si libererà di ordini di grandezza di energia più velocemente. Molto probabilmente, riteneva Collins, era sufficiente aumentare semplicemente la potenza dell'emettitore di raggi X per provocare un'esplosione.
È vero, la comunità scientifica del mondo ha letto l'articolo di Collins con ironia. Se non altro perché le dichiarazioni erano troppo rumorose e la tecnica sperimentale era discutibile. Tuttavia, come al solito, numerosi laboratori in tutto il mondo hanno provato a ripetere l'esperimento dei texani, ma quasi tutti hanno fallito. L'aumento del livello di radiazione dalla preparazione dell'afnio rientrava nell'errore di sensibilità degli strumenti, che non parlava esattamente a favore della teoria di Collins. Pertanto, il ridicolo non si è fermato, ma si è addirittura intensificato. Ma presto gli scienziati si sono dimenticati dell'esperimento fallito.
E i militari - no. A loro è piaciuta molto l'idea di una bomba sugli isomeri nucleari. I seguenti argomenti hanno parlato a favore di tale arma:
- densita 'energia . Un chilogrammo di 178m2Hf, come già accennato, equivale a tre centesimi di TNT. Ciò significa che nelle dimensioni di una carica nucleare, puoi ottenere una bomba più potente.
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- efficienza. L'esplosione è un'esplosione, ma la maggior parte dell'energia afnio viene rilasciata sotto forma di radiazione gamma, che non ha paura delle fortificazioni nemiche, dei bunker, ecc. Pertanto, una bomba all'afnio può distruggere sia l'elettronica che il personale nemico senza troppi danni.
- caratteristiche tattiche. Le dimensioni compatte di una bomba relativamente potente consentiranno di consegnarla letteralmente in una valigia. Questa, ovviamente, non è la bomba Q dei libri di L. Vibberly (un'arma miracolosa delle dimensioni di un pallone da calcio che può distruggere un intero continente), ma è anche una cosa molto utile.
- il lato legale. Quando una bomba esplode su isomeri nucleari, non c'è trasformazione di un elemento chimico in un altro. Di conseguenza, le armi isomeriche non possono essere considerate nucleari e, di conseguenza, non rientrano negli accordi internazionali che vietano queste ultime.
C'era poco da fare: stanziare soldi e svolgere tutto il lavoro necessario. Come si suol dire, inizio e fine. La DARPA ha scritto una riga per le bombe all'afnio nel suo piano finanziario per i prossimi anni. Quanti soldi sono stati spesi alla fine per tutto questo non è noto. Secondo alcune indiscrezioni il conto arriva a decine di milioni, ma il dato non è stato reso noto ufficialmente.
Prima di tutto, decisero di riprodurre ancora una volta l'esperimento Collins, ma ora sotto l'ala del Pentagono. All'inizio, l'Argonne National Laboratory è stato incaricato di verificare il suo lavoro, ma anche risultati simili non sono usciti. Collins, tuttavia, ha fatto riferimento alla potenza insufficiente dei raggi X. È stato aumentato, ma ancora una volta i risultati attesi non sono stati ottenuti. Collins ha ancora risposto, dicono, sono loro stessi da incolpare: gira la manopola di alimentazione. Di conseguenza, gli scienziati di Argonne hanno persino tentato di irradiare un preparato di afnio utilizzando un'unità APS ad alta potenza. Inutile dire che ancora una volta i risultati non erano quelli di cui parlavano i texani? Tuttavia, DARPA ha deciso che il progetto ha il diritto alla vita, solo che devono essere ben fatti. Negli anni successivi, sono stati condotti esperimenti in diversi laboratori e istituti. L'apoteosi è stata l'irradiazione con 178m2Hf "dal" sincrotrone NSLS al Brookhaven National Laboratory. E anche lì, nonostante l'aumento dell'energia della radiazione centinaia di volte, la radiazione gamma dell'isotopo era, per usare un eufemismo, piccola.
Allo stesso tempo dei fisici nucleari, anche gli economisti hanno affrontato il problema. All'inizio degli anni 2000, hanno emesso una previsione che sembrava un verdetto sull'intera impresa. Un grammo di 178m2Hf non può costare meno di $ 1-1,2 milioni. Inoltre, si dovranno investire circa 30 miliardi nella produzione di quantità anche così trascurabili. A questo vanno aggiunti i costi di realizzazione delle munizioni stesse e della loro produzione. Ebbene, l'ultimo chiodo nella bara della bomba all'afnio è stato il fatto che anche se la NSLS potesse provocare una "esplosione", l'uso pratico di una simile bomba è fuori discussione.
Quindi, i funzionari della DARPA, con diversi anni di ritardo e spendendo molto denaro pubblico, nel 2004 hanno tagliato drasticamente i fondi per un programma per lo studio delle armi isomeriche. Lo hanno abbattuto, ma non l'hanno fermato: per un altro anno e mezzo o due erano in corso ricerche sul tema di un emettitore gamma "laser-like" operante secondo lo stesso schema. Ben presto, però, anche questa direzione fu chiusa.
Nel 2005, la rivista "Uspekhi fizicheskikh nauk" ha pubblicato un articolo di E. V. Tkal, intitolato "Decadimento indotto dell'isomero nucleare 178m2Hf e della bomba isomerica". In esso, è stato considerato in dettaglio l'aspetto teorico della riduzione del tempo di rilascio di energia da parte di un isotopo. In breve, ciò può avvenire solo in tre modi: l'interazione della radiazione con il nucleo (in questo caso il decadimento avviene attraverso un livello intermedio), l'interazione della radiazione e il guscio dell'elettrone (quest'ultimo trasferisce l'eccitazione al nucleo dell'atomo) e un cambiamento nella probabilità di decadimento spontaneo. Allo stesso tempo, al livello attuale e futuro di sviluppo della scienza e della tecnologia, anche con ipotesi ampie e super ottimistiche nei calcoli, è semplicemente impossibile ottenere un rilascio esplosivo di energia. Inoltre, in diversi punti, Tkalya ritiene,La teoria di Collins è in conflitto con le visioni moderne sui fondamenti della fisica nucleare. Naturalmente, questo potrebbe essere visto come una sorta di svolta rivoluzionaria nella scienza, ma gli esperimenti non danno luogo a tale ottimismo.
Ora Karl B. Collins è generalmente d'accordo con le conclusioni dei colleghi, ma ancora non nega gli isomeri nell'applicazione pratica. Ad esempio, le radiazioni gamma dirette, secondo lui, possono essere utilizzate per curare i malati di cancro. E la lenta, non esplosiva, radiazione di energia da parte degli atomi può, in futuro, dare all'umanità batterie dalla capacità straordinaria di enorme potenza.
Tuttavia, tutto ciò avverrà solo in futuro, vicino o lontano. E poi, se gli scienziati decidessero di affrontare nuovamente il problema dell'applicazione pratica degli isomeri nucleari. Se questi lavori hanno successo, è possibile che il vetro dell'esperimento Collins (ora chiamato "Supporto commemorativo per l'esperimento del Dr. K") conservato sotto vetro all'Università del Texas all'Università del Texas venga spostato in un museo più grande e più rispettato.
Autore: Ryabov Kirill
