Sadržaj:

DARPA neuspjeh: jedna od najvećih grešaka u historiji nauke
DARPA neuspjeh: jedna od najvećih grešaka u historiji nauke

Video: DARPA neuspjeh: jedna od najvećih grešaka u historiji nauke

Video: DARPA neuspjeh: jedna od najvećih grešaka u historiji nauke
Video: ВРОЦЛАВ. Это точно Польша? Культурная столица Европы! Достопримечательности: мосты, гномы, виды 2024, April
Anonim

Bomba bazirana na izomeru hafnija Hf-178-m2 mogla bi postati najskuplja i najmoćnija u istoriji nenuklearnih eksplozivnih naprava. Ali nije. Sada je ovaj slučaj prepoznat kao jedan od najozloglašenijih promašaja DARPA-e - Agencije za napredne odbrambene projekte američkog vojnog resora.

Emiter je sastavljen od odbačenog rendgen aparata koji je nekada bio u ordinaciji zubara, kao i kućnog pojačala kupljenog u obližnjoj radnji. Bio je to u potpunoj suprotnosti sa glasnim natpisom Centra za kvantnu elektroniku, koji je viđen kako ulazi u malu poslovnu zgradu na Univerzitetu Teksas u Dalasu. Međutim, uređaj se nosio sa svojim zadatkom – naime, redovno je bombardirao preokrenutu plastičnu čašu mlazom rendgenskih zraka. Naravno, samo staklo nije imalo nikakve veze s tim - jednostavno je služilo kao postolje ispod jedva primjetnog uzorka hafnija, odnosno njegovog izomera Hf-178-m2. Eksperiment je trajao nekoliko sedmica. No, nakon pažljive obrade dobijenih podataka, direktor Centra, Carl Collins, najavio je nesumnjiv uspjeh. Snimci sa opreme za snimanje pokazuju da je njegova grupa napipala način da stvori minijaturne bombe kolosalne snage - naprave veličine šake koje mogu proizvesti uništenje koje je ekvivalentno desetinama tona običnog eksploziva.

Tako je 1998. godine započela istorija izomer bombe, koja je kasnije postala poznata kao jedna od najvećih grešaka u istoriji nauke i vojnih istraživanja.

Image
Image

Hafnij

Hafnijum je 72. element Mendeljejevljevog periodnog sistema. Ovaj srebrno-bijeli metal je dobio ime po latinskom nazivu za grad Kopenhagen (Hafnia), gdje su ga 1923. godine otkrili Dick Koster i Gyordem Hevesi, saradnici Kopenhagenskog instituta za teorijsku fiziku.

Naučna senzacija

U svom izvještaju, Collins je napisao da je mogao registrovati izuzetno beznačajno povećanje rendgenske pozadine, koju je emitovao ozračeni uzorak. U međuvremenu, upravo rendgensko zračenje je znak prelaska 178m2Hf iz izomernog stanja u obično. Shodno tome, tvrdio je Collins, njegova grupa je uspjela ubrzati ovaj proces bombardiranjem uzorka rendgenskim zracima (kada se apsorbira rendgenski foton s relativno malom energijom, jezgro prelazi na drugi pobuđeni nivo, a zatim brzi prijelaz na slijedi nivo tla, praćen oslobađanjem cjelokupne rezerve energije). Da bi se uzorak natjerao da eksplodira, razmišljao je Collins, potrebno je samo povećati snagu emitera do određene granice, nakon čega će vlastito zračenje uzorka biti dovoljno da pokrene lančanu reakciju prijelaza atoma iz izomernog stanja u normalno stanje. Rezultat će biti vrlo opipljiva eksplozija, kao i kolosalan nalet rendgenskih zraka.

Naučna zajednica je ovu publikaciju dočekala s jasnom nevjericom i počeli su eksperimenti u laboratorijama širom svijeta kako bi se potvrdili Collinsovi rezultati. Neke istraživačke grupe su brzo objavile potvrdu rezultata, iako je njihov broj bio samo neznatno veći od grešaka mjerenja. Ali većina stručnjaka je ipak vjerovala da je dobiveni rezultat rezultat pogrešne interpretacije eksperimentalnih podataka.

Vojni optimizam

Međutim, jedna od organizacija bila je izuzetno zainteresovana za ovaj posao. Uprkos svoj skepticizmu naučne zajednice, američka vojska je bukvalno izgubila glavu od Collinsovih obećanja. I to od čega! Proučavanje nuklearnih izomera utrlo je put za stvaranje fundamentalno novih bombi, koje bi, s jedne strane, bile mnogo snažnije od običnih eksploziva, as druge, ne bi potpadale pod međunarodna ograničenja povezana s proizvodnjom i upotrebom nuklearno oružje (izomer bomba nije nuklearna, jer nema transformacije jednog elementa u drugi).

Izomerne bombe bi mogle biti vrlo kompaktne (nemaju niže ograničenje mase, budući da proces prijelaza jezgara iz pobuđenog u obično stanje ne zahtijeva kritičnu masu), a prilikom eksplozije oslobađale bi ogromnu količinu tvrdog zračenja koje uništava sva živa bića. Osim toga, hafnijumske bombe bi se mogle smatrati relativno "čistima" - na kraju krajeva, osnovno stanje hafnijuma-178 je stabilno (nije radioaktivno), a eksplozija praktično ne bi kontaminirala područje.

Bačen novac

U narednih nekoliko godina, agencija DARPA uložila je nekoliko desetina miliona dolara u studiju Hf-178-m2. Međutim, vojska nije čekala stvaranje radnog modela bombe. To je dijelom zbog neuspjeha plana istraživanja: u toku nekoliko eksperimenata sa snažnim rendgenskim emiterima, Collins nije bio u mogućnosti da demonstrira bilo kakvo značajno povećanje pozadine ozračenih uzoraka.

Image
Image

Pokušaji da se repliciraju Collinsovi rezultati učinjeni su nekoliko puta tokom nekoliko godina. Međutim, nijedna druga naučna grupa nije bila u stanju da pouzdano potvrdi ubrzanje raspada izomernog stanja hafnija. Fizičari iz nekoliko američkih nacionalnih laboratorija - Los Alamos, Argonne i Livermore - također su bili angažirani na ovom pitanju. Koristili su mnogo moćniji izvor rendgenskih zraka - Advanced Photon Source iz Argonne National Laboratory, ali nisu mogli otkriti efekat induciranog raspada, iako je intenzitet zračenja u njihovim eksperimentima bio nekoliko redova veličine veći nego u eksperimentima samog Collinsa.. Njihove rezultate potvrdili su i nezavisni eksperimenti u drugoj američkoj nacionalnoj laboratoriji - Brookhavenu, gdje je za zračenje korišten moćni sinhrotron Nacionalnog sinhrotronskog izvora svjetlosti. Nakon niza razočaravajućih zaključaka, interesovanje vojske za ovu temu je izblijedilo, finansiranje je prestalo, a program je 2004. zatvoren.

Dijamantska municija

U međuvremenu, od samog početka bilo je jasno da, uz sve svoje prednosti, izomerna bomba ima i niz fundamentalnih nedostataka. Prvo, Hf-178-m2 je radioaktivan, tako da bomba neće biti potpuno "čista" (i dalje će doći do određene kontaminacije područja "neobrađenim" hafnijem). Drugo, izomer Hf-178-m2 se ne pojavljuje u prirodi, a proces njegove proizvodnje je prilično skup. Može se dobiti na jedan od nekoliko načina - ili zračenjem mete iterbija-176 alfa česticama, ili protonima - volfram-186 ili prirodnom mješavinom izotopa tantala. Na taj način se mogu dobiti mikroskopske količine izomera hafnija, što bi trebalo biti sasvim dovoljno za naučna istraživanja.

Manje-više masivan način dobijanja ovog egzotičnog materijala je zračenje neutronima hafnija-177 u termičkom reaktoru. Tačnije, izgledalo je - sve dok naučnici nisu izračunali da za godinu dana u takvom reaktoru iz 1 kg prirodnog hafnija (koji sadrži manje od 20% izotopa 177) možete dobiti samo oko 1 mikrogram pobuđenog izomera (oslobađanje ovaj iznos je poseban problem). Ne govori ništa, masovna proizvodnja! Ali masa male bojeve glave trebala bi biti najmanje desetine grama … Ispostavilo se da takva municija nije čak ni "zlatna", već sasvim "dijamantska" …

Naučno zatvaranje

Ali ubrzo se pokazalo da ni ti nedostaci nisu presudni. I poenta ovdje nije u nesavršenosti tehnologije ili neadekvatnosti eksperimentatora. Konačnu tačku u ovoj senzacionalnoj priči stavili su ruski fizičari. Godine 2005. Evgenij Tkalja sa Instituta za nuklearnu fiziku Moskovskog državnog univerziteta objavio je u časopisu Uspekhi Fizicheskikh Nauk članak pod naslovom „Indukovani raspad nuklearnog izomera 178m2Hf i izomerna bomba“. U članku je iznio sve moguće načine za ubrzanje raspadanja izomera hafnija. Postoje samo tri od njih: interakcija zračenja sa jezgrom i raspad kroz srednji nivo, interakcija zračenja sa elektronskom ljuskom, koja zatim prenosi ekscitaciju na jezgro, i promjena vjerovatnoće spontanog raspada.

Nakon analize svih ovih metoda, Tkalya je pokazao da efektivno smanjenje poluživota izomera pod utjecajem rendgenskog zračenja duboko proturječi cjelokupnoj teoriji koja leži u osnovi moderne nuklearne fizike. Čak i uz najbenignije pretpostavke, dobivene vrijednosti bile su za redove veličine manje od onih koje je objavio Collins. Dakle, još uvijek je nemoguće ubrzati oslobađanje kolosalne energije koja je sadržana u izomeru hafnija. Barem uz pomoć stvarnih tehnologija.

Preporučuje se: