Sisukord:

DARPA ebaõnnestumine: üks suurimaid vigu teaduse ajaloos
DARPA ebaõnnestumine: üks suurimaid vigu teaduse ajaloos

Video: DARPA ebaõnnestumine: üks suurimaid vigu teaduse ajaloos

Video: DARPA ebaõnnestumine: üks suurimaid vigu teaduse ajaloos
Video: POP IT🌷 Бумажные Сюрпризы 🐸МАГАЗИН🌸Марин-ка Д 2024, Mai
Anonim

Hafniumi isomeeril Hf-178-m2 põhinevast pommist võib saada kõige kallim ja võimsaim mittetuumalõhkekehade ajaloos. Aga ta ei teinud seda. Nüüd tunnistatakse seda juhtumit Ameerika sõjaväeosakonna täiustatud kaitseprojektide agentuuri DARPA üheks kurikuulsamaks ebaõnnestumiseks.

Emitter pandi kokku kasutuselt kõrvaldatud röntgeniaparaadist, mis kunagi hambaarstikabinetis asus, samuti lähedalasuvast poest ostetud majapidamisvõimendist. See oli teravas kontrastis Kvantelektroonika Keskuse valju märgiga, mida nähti Dallases Texase ülikooli väikesesse büroohoonesse sisenemas. Seade sai aga oma ülesandega hakkama – nimelt pommitas ta regulaarselt ümberpööratud plasttopsi röntgenijoaga. Muidugi polnud klaasil endal sellega midagi pistmist - see toimis lihtsalt alusena vaevumärgatava hafniumi või õigemini selle isomeeri Hf-178-m2 all. Eksperiment kestis mitu nädalat. Kuid pärast saadud andmete hoolikat töötlemist teatas keskuse direktor Carl Collins vaieldamatust edust. Salvestised salvestusseadmetest näitavad, et tema rühm on kobanud viisi, kuidas luua kolossaalse võimsusega miniatuurseid pomme – rusikasuurusi seadmeid, mis on võimelised tootma kümnete tonnide tavaliste lõhkeainetega võrdväärset hävingut.

Nii saigi 1998. aastal alguse isomeerpommi ajalugu, mis hiljem sai tuntuks kui üks suurimaid vigu teaduse ja sõjalise uurimistöö ajaloos.

Image
Image

Hafnium

Hafnium on Mendelejevi perioodilisuse tabeli 72. element. See hõbevalge metall on saanud oma nime Kopenhaageni (Hafnia) linna ladinakeelsest nimest, kus selle 1923. aastal avastasid Kopenhaageni Teoreetilise Füüsika Instituudi kaastöötajad Dick Koster ja Gyordem Hevesi.

Teaduslik sensatsioon

Oma raportis kirjutas Collins, et tal õnnestus registreerida ülimalt ebaoluline röntgenfooni suurenemine, mida kiiritatud proov kiirgas. Vahepeal on just röntgenikiirgus märk 178m2Hf üleminekust isomeersest olekust tavalisse olekusse. Järelikult, väitis Collins, suutis tema rühm seda protsessi kiirendada, pommitades proovi röntgenikiirgusega (kui suhteliselt madala energiaga röntgenfooton neeldub, läheb tuum teisele ergastatud tasemele ja seejärel kiire üleminek järgneb maapinna tase, millega kaasneb kogu energiavaru vabanemine). Proovi plahvatama sundimiseks, põhjendas Collins, on vaja ainult suurendada emitteri võimsust teatud piirini, pärast mida piisab proovi enda kiirgusest, et käivitada ahelreaktsioon aatomite üleminekul isomeersest olekust. normaalne olek. Tulemuseks on väga käegakatsutav plahvatus, aga ka kolossaalne röntgenikiirgus.

Teadusringkonnad tervitasid seda väljaannet selge umbusuga ning Collinsi tulemuste kinnitamiseks algasid katsed laborites üle maailma. Mõned uurimisrühmad kuulutasid kiiresti tulemuste kinnitust, kuigi nende arv ületas mõõtmisvigu vaid veidi. Kuid enamik eksperte arvas siiski, et saadud tulemus tulenes katseandmete ebaõigest tõlgendamisest.

Sõjaväeline optimism

Üks organisatsioonidest oli aga selle töö vastu ülimalt huvitatud. Vaatamata kogu teadlaskonna skeptilisusele kaotasid Ameerika sõjaväelased Collinsi lubadustest sõna otseses mõttes pea. Ja see oli millest! Tuumaisomeeride uurimine sillutas teed põhimõtteliselt uute pommide loomisele, mis ühelt poolt oleksid palju võimsamad kui tavalised lõhkeained ja teisalt ei kuuluks nende tootmise ja kasutamisega seotud rahvusvaheliste piirangute alla. tuumarelvad (isomeerpomm ei ole tuumapomm, kuna üks element ei muutu teiseks).

Isomeersed pommid võivad olla väga kompaktsed (neil pole väiksemat massipiirangut, kuna tuumade ergastatud olekust tavalisse olekusse ülemineku protsess ei nõua kriitilist massi) ja plahvatamisel eraldaksid nad tohutul hulgal kõva kiirgust, mis. hävitab kõik elusolendid. Lisaks võiks hafniumpomme pidada suhteliselt "puhtaks" – hafnium-178 põhiseisund on ju stabiilne (ei ole radioaktiivne) ja plahvatus seda piirkonda praktiliselt ei saastaks.

Visatud raha

Järgmise mitme aasta jooksul investeeris agentuur DARPA mitukümmend miljonit dollarit Hf-178-m2 uurimisse. Sõjavägi ei oodanud aga pommi töötava mudeli loomist. Osaliselt on selle põhjuseks uurimisplaani ebaõnnestumine: mitme võimsa röntgenkiirte kiirgajaid kasutanud katsete käigus ei suutnud Collins näidata kiiritatud proovide tausta olulist suurenemist.

Image
Image

Mitme aasta jooksul on mitu korda tehtud katseid Collinsi tulemusi korrata. Ükski teine teadusrühm pole aga suutnud usaldusväärselt kinnitada hafniumi isomeerse oleku lagunemise kiirenemist. Selle probleemiga tegelesid ka füüsikud mitmetest Ameerika riiklikest laboritest - Los Alamos, Argonne ja Livermore. Nad kasutasid palju võimsamat röntgeniallikat - Argonne'i riikliku labori Advanced Photon Source, kuid ei suutnud tuvastada indutseeritud lagunemise mõju, kuigi nende katsetes oli kiirguse intensiivsus mitu suurusjärku kõrgem kui Collinsi enda katsetes.. Nende tulemusi kinnitasid ka sõltumatud katsed teises USA riiklikus laboris – Brookhavenis, kus kiiritamiseks kasutati võimsat National Synchrotron Light Source sünkrotroni. Pärast mitmeid pettumust valmistavaid järeldusi kadus sõjaväe huvi selle teema vastu, rahastamine lakkas ja 2004. aastal programm suleti.

Teemantlaskemoon

Vahepeal oli algusest peale selge, et hoolimata kõigist oma eelistest on isomeerpommil ka mitmeid põhimõttelisi puudusi. Esiteks on Hf-178-m2 radioaktiivne, nii et pomm ei ole täiesti "puhas" (ala saastumist "töötlemata" hafniumiga siiski esineb). Teiseks ei esine Hf-178-m2 isomeeri looduses ja selle valmistamise protsess on üsna kulukas. Seda saab saada ühel mitmel viisil – kas kiiritades ütterbium-176 sihtmärki alfaosakestega või prootonite – volfram-186 või tantaali isotoopide loodusliku seguga. Nii on võimalik saada hafniumi isomeeri mikroskoopilised kogused, millest peaks teaduslikuks uurimiseks piisama.

Enam-vähem massiivne viis selle eksootilise materjali saamiseks on kiiritamine hafnium-177 neutronitega termilises reaktoris. Täpsemalt nägi see välja - kuni teadlased arvutasid välja, et aasta jooksul saab sellises reaktoris 1 kg looduslikust hafniumist (mis sisaldab vähem kui 20% isotoopi 177) saada ainult umbes 1 mikrogrammi ergastatud isomeeri (eraldub see summa on omaette probleem). Ära ütle midagi, masstoodang! Kuid väikese lõhkepea mass peaks olema vähemalt kümneid gramme … Selgus, et selline laskemoon ei osutu isegi "kuldseks", vaid lausa "teemandiks" …

Teaduslik sulgemine

Kuid peagi selgus, et ka need puudused ei olnud määravad. Ja mõte pole siin tehnoloogia ebatäiuslikkuses ega katsetajate ebapiisavuses. Viimase punkti selles sensatsioonilises loos panid vene füüsikud. 2005. aastal avaldas Jevgeni Tkalja Moskva Riikliku Ülikooli Tuumafüüsika Instituudist ajakirjas Uspekhi Fizicheskikh Nauk artikli pealkirjaga "Tuumaisomeeri indutseeritud lagunemine 178m2Hf ja isomeerpomm". Artiklis tõi ta välja kõik võimalikud viisid hafniumi isomeeri lagunemise kiirendamiseks. Neid on ainult kolm: kiirguse interaktsioon tuumaga ja lagunemine läbi vahetaseme, kiirguse vastastikmõju elektronkihiga, mis kannab seejärel ergastuse tuumale, ning spontaanse lagunemise tõenäosuse muutumine.

Pärast kõigi nende meetodite analüüsimist näitas Tkalya, et isomeeri poolväärtusaja efektiivne vähenemine röntgenikiirguse mõjul on sügavas vastuolus kogu kaasaegse tuumafüüsika aluseks oleva teooriaga. Isegi kõige healoomulisemate eelduste korral olid saadud väärtused suurusjärgus väiksemad kui Collinsi teatatud väärtused. Seega on hafniumi isomeeris sisalduva kolossaalse energia vabanemise kiirendamine endiselt võimatu. Vähemalt päriselu tehnoloogiate abil.

Soovitan: