Grybo debesis yra vienas baisiausių vaizdų, kurį tik gali įsivaizduoti milijardai žmonių visame pasaulyje. Ypač tie, kurie vis dar gyvena branduolinio karo šmėkloje. Tačiau daugeliui kitų tai buvo vienos iš svarbiausių žmonijos istorijoje tyrimų pastangų įgyvendinimas – tai Manheteno projektas.

Manheteno projektas buvo JAV kartu su Sąjungininkais vykdytas mokslinių tyrimų ir plėtros projektas Antrojo pasaulinio karo metu (vykdytas 1942-1946 m.), kurio tikslas buvo pagaminti pirmuosius branduolinius ginklus.

Manheteno projekto piko metu jame dirbo daugiau nei 130 000 žmonių, o pats projektas kainavo beveik 2 milijardus JAV dolerių (atitinka maždaug 23 milijardus dolerių 2019 metų kainomis).

Daugiau nei 90 procentų išlaidų buvo skirta gamyklų statybai ir skiliųjų medžiagų gamybai, o mažiau nei 10 procentų – ginklų kūrimui ir gamybai. Tyrimai ir gamyba vyko daugiau nei trisdešimtyje vietų Jungtinėse Valstijose, Jungtinėje Karalystėje ir Kanadoje.

Atominis ginklas paliko sudėtingą ir neabejotinai baisų palikimą. Tai ypač pasakytina apie Japonijos žmones – vienintelę tautą, kuri kada nors patyrė branduolinę ataką.

Nors daugelis žymių mokslininkų, dalyvusių Manheteno projekte, patyrė kančią, kaltę ir siaubą dėl savo darbo pasekmių, kiti matė atominę bombą ir ją lydinčią Abipusio užtikrinto sunaikinimo (MAD) doktriną kaip vienintelį būdą apsisaugoti ir užtikrinti ilgalaikę taiką pasaulyje.

Nesvarbu, kokia yra galutinė pozicija dėl atominių bombų, kurios užbaigė Antrąjį pasaulinį karą, neabejotina, kad nedaugelis mokslinių tyrimų projektų buvo tokie svarbūs žmonijos istorijai kaip Manheteno projektas.

Ankstyvoji atomo teorija

Idėja apie nedalomą materijos vienetą, iškelta dar kai kuriuose senovės graikų ir indų tekstuose, tačiau vieni iš pirmųjų, apibūdinusių atomo sąvoką, buvo senovės graikų filosofai Leukipas ir Demokritas, tą padarę V amžiuje prieš Kristų.

Pats pavadinimas „atomas“ kilęs iš senovės graikų žodžio atomos, kuris apytiksliai reiškia „nedalomas“, o maždaug tris tūkstantmečius atomo nedalumas buvo labiau filosofinė nei mokslinė pozicija.

Viduramžiais klausimai apie tikrąją materijos prigimtį peržengė ribą tarp praktinių mokslų ir alchemijos praktikos. Europos ir islamo mokslininkai ir filosofai tęsė ten, kur baigė graikų filosofai. Maždaug 1000 m. mūsų eros metais persų alchemikas Jabiras ibn Hayyanas atrado bismutą, o 1669 m. vokiečių alchemikas Hennigas Brandas atrado fosforą, bandydamas sukurti filosofinį akmenį – legendinę medžiagą, kuri, kaip manoma, paverčia bet kurį metalą auksu.

Netgi tokie mokslo šviesuoliai kaip seras Izaokas Niutonas užsiėmė alchemija – tik XVIII–XIX amžiuje buvo padėtas tvirtesnis mokslinis pagrindas atominei teorijai, kokią mes žinome šiandien.

Kai mokslininkai, tokie kaip XVIII amžiaus prancūzų chemikas Antoine'as-Laurent'as Lavoisier, pradėjo išskirti ir identifikuoti atskirus elementus, tokius kaip deguonis, Johnas Daltonas (1766-1844) sukūrė savo atominę teoriją.

Daltonas teigė, kad skirtingų elementų atomai skiriasi savo dydžiu ir masėmis, o tai paneigė seniai paplitusias nuostatas, kad visų rūšių medžiagų atomai yra panašūs. Daltonas suformulavo įvairių elementų masių matavimo metodą pagal tai, kaip jie derinami su fiksuotomis vienas kito masėmis.

Branduolinė fizika gimė, kai 1917 m. Ernestas Rutherfordas įvykdė pirmąją branduolinę reakciją. 1938 m. gruodžio mėn. įvyko vienas reikšmingiausių fizikos atradimų, kai fizikai Lise Meitner, Otto Hahn, Fritz Strassmann ir Otto Frisch bombarduodami urano atomą neutronais suskaidė atomą į dvi smulkesnes dalis.

Šie elementai kartu turėjo tik keturias penktadalius pradinio urano atomo atominės masės, todėl naudojant Einšteino lygtį E = mc², Meitner ir Frischas sugebėjo parodyti, kad trūkstamas penktadalis buvo išleistas kaip energija (tiksliau, 200 MeV). Fizikai atrado branduolio dalijimąsi, prieš pat tą momentą, kai 1939 metais karo šešėlis nusileido virš Europos

Antrojo pasaulinio karo pradžia

Po branduolio dalijimosi atradimo buvo greitai suprasta, kad branduolio dalijimasis dideliame kiekyje urano gali sukelti kaskadinę grandininę reakciją, kuri išlaisvins neįtikėtiną energijos kiekį.

Karinis to pritaikymas buvo akivaizdus ir neilgai trukus Vokietija pradėjo kurti Uranverein arba „urano projektą“. Programa prasidėjo 1939 m. balandį, penkis mėnesius iki nacių įsiveržimo į Lenkiją ir Antrojo pasaulinio karo pradžios.

Karui prasidėjus, iš Europos pabėgę fizikai iškart išsigando, kas nutiks, jei naciai pirmieji sukurs atominę bombą. Tarp jų buvo Albertas Einšteinas, kuris pasirašė laišką, išsiųstą prezidentui Franklinui D. Rooseveltui 1939 m. rugpjūtį, siekdamas įspėti JAV vyriausybę apie įtariamą nacistinės Vokietijos branduolinę programą ir prašyti JAV pradėti saugoti urano atsargas visame pasaulyje.

Laiške taip pat raginama vyriausybę investuoti į branduolio dalijimosi grandininių reakcijų tyrimus, kuriuos Jungtinėse Valstijose vykdė Enrico Fermi.

Rooseveltas įsakė vyriausybės pareigūnams pasekti laiške išdėstytomis nuostatomis ir nuspręsti, ar įmanoma sukurti ginklus, pagrįstus branduolio dalijimosi grandininėmis reakcijomis. Jie patvirtino, kad tai ne tik teoriškai įmanoma, bet ir kad tokie ginklai būtų patys galingiausi ginklai, kuriuos žmonija kada nors matė.

Manheteno projekto pradžia

Pradinės investicijos į vadinamąjį Manheteno projektą – JAV armijos biuras, dirbęs prie projekto, iš pradžių buvo Manhetene, Niujorke, buvo gana kuklios.

JAV karinis jūrų laivynas skyrė Kolumbijos universitetui 6000 USD (120 000 USD 2021 m. kainomis), kad finansuotų Fermio skilimo grandininių reakcijų tyrimus. Fermi kartu su Leo Szilardu, Eugene'u Boothu, Johnu Dunningu ir kitais panaudojo finansavimą grafitui įsigyti ir vėliau atliko pirmąją dalijimosi reakciją Jungtinėse Valstijose.

Netrukus JAV vyriausybė pradėjo didinti finansavimą urano ir plutonio dalijimosi reakcijoms, tačiau vis dar gana nedideliu mastu.

Tuo tarpu Jungtinėje Karalystėje dirbę Frisch ir Rudolf Peierls nustatė urano kiekį, reikalingą skilimo grandininei reakcijai sukelti, arba „kritinę masę“ – apie 9,07 kg. Dėl to reikalingos medžiagos kiekis buvo pakankamai mažas, kad tilptų įprastame bombonešyje, todėl kai jie pateikė šiuos duomenis JK vyriausybei, šalis pradėjo savo atominių ginklų programą.

Iki 1941 m. pabaigos JK buvo labiau pažengusi savo atominių ginklų tyrimuose nei JAV, todėl abi šalys pradėjo keistis atominių ginklų tyrimais, kad padėtų paspartinti jų vystymąsi dar prieš JAV oficialiai įstojus į karą.

Po to kai 1941 m. gruodį po Perl Harboro bombardavimo JAV įstojo į karą, į Manheteno projektą buvo pradėta rimtai investuoti.

JAV pareigūnai paskyrė Kalifornijos universiteto teorinės fizikos mokslininką J. Robertą Oppenheimerį vadovauti „Projektui Y“, Manheteno projekto daliai, kurios tikrasis tikslas buvo suprojektuoti ir pagaminti pačią atominę bombą. Oppenheimeris neturėjo patirties vadovauti tokiai laboratorijai, tačiau daugelis kitų svarstomų kandidatų dirbo su kitais projektais.

Jis taip pat turėjo tam tikrų asmeninių ryšių su žinomais komunistais, įskaitant savo žmoną ir įtariamą meilužę, o tai kėlė susirūpinimą dėl saugumo. Tačiau po interviu su Oppenheimeriu JAV armija buvo įtikinta jo patikimumu ir jam buvo pavesta vadovauti kuriant JAV atominę bombą.

Projekto mastas buvo išties didžiulis, apimantis daugiau nei tuziną vietovių visoje JAV, o tiriamoji medžiaga, ypač uranas, buvo tiekiamas iš Kanados ir Belgijos Kongo (dabartinė Kongo Demokratinė Respublika).

Oppenheimeris pasiūlė „projekto Y“ laboratoriją įrengti netoli Los Alamos rančos, šalia Sangre de Cristo kalnų Naujojoje Meksikoje. Pasirinkta vieta pavadinta Los Alamos nacionaline laboratorija, nors ji oficialiuose dokumentuose buvo vadinama kaip „Site Y" arba „The Hill“, atsižvelgiant į itin slaptą projekto pobūdį.

Los Alamos laboratorijos vietovės

Dėl slaptumo ir praktiškumo Manheteno projektas buvo išplatintas keliose skirtingose ​​vietose Jungtinėse Valstijose ir Kanadoje.

Viena iš svarbiausių iš šių vietų buvo „Clinton Engineer Works“ Oak Ridge mieste, Tenesyje. Čia urano izotopas, reikalingas pirmajai atominei bombai pagaminti, buvo išskirtas ir išgautas į grynesnę medžiagos masę.

Iššūkis yra tas, kad Kanadoje ir Belgijos Konge išgautą uraną sudarė apie 99,3% urano-238 ir 0,7% urano-235. Kaip skilioji medžiaga buvo naudojamas tik uranas-235, todėl jį reikėjo atskirti arba „sodrinti“, kad susidarytų kritinė bombos masė.

Praturtintas uranas-235 buvo gaminamas dviejose atskirose Oak Ridge gamyklose, kurių kiekvienoje buvo naudojamas atskiras U-235 gavimo metodas, ir iki 1945 m. liepos mėn. pristatytas į Los Alamos laboratoriją. Beveik visas U-235 kiekis pagamintas Oak Ridge, 64 kg, buvo panaudotas „Little Boy“ atominei bombai sukurti.

Dalis Manheteno projekto strategijos nebuvo investuoti visko į urano dalijimąsi. Plutonis-239, kuris buvo atrastas tik 1940 m. pabaigoje – 1941 m. pradžioje Kalifornijos universitete Berklyje, taip pat buvo sukurtas kaip skilioji medžiaga atominei bombai.

Jo kritinė masė yra daug mažesnė nei urano-235, tačiau gamtoje jo nėra lengva rasti. Vietoj to, paprasčiausias būdas gaminti plutonį-239 buvo bombarduoti uraną-238 deuterio neutronais, vandenilio izotopu.

Uranas bombarduojant sugertų neutronus ir gamintų neptūnį-239, kuris suirtų į plutonį-239.

Tęsinys kitame puslapyje:

Komentarai ()