TRANSKRYPCJA VIDEO
Historia bomby atomowej zaczyna się od odkrycia radioaktywności i zrozumienia budowy jąder atomowych. Naukowcy odkryli, że jądra atomowe składają się z protonów i neutronów, co skłoniło ich do eksperymentowania z oddziaływaniem neutronów z materią. W latach 30. XX wieku fizycy zaczęli manipulować tymi budulcami atomowymi, tworząc nowe elementy i izotopy. Otto Hahn odkrył w 1938 roku fizję jądrową w uranie, co doprowadziło do zrozumienia, że z niewielkiej ilości uranu może zostać wyzwolona ogromna ilość energii. Lisa Meitner i Otto Fischer poprawnie zinterpretowali wyniki Hahna jako fizję jądrową, co doprowadziło do zrozumienia, że uran może wyzwolić ogromną ilość energii. Pluton jest jednym z najgęstszych elementów i może ważyć nawet kilka kilogramów. Jednak kilka kilogramów plutonu nie zajmuje kilku metrów sześciennych. Uran i złoto to również gęste elementy w układzie okresowym, o gęstości około 20 gramów na centymetr sześcienny. Oznacza to, że bomba plutonowa, jak ta, która zniszczyła Nagasaki, mogła mieć rdzeń wielkości owocu. Bomby atomowe są znacznie gęstsze od konwencjonalnych bomb, które wykorzystują energię chemiczną, taką jak TNT. Każdy materiał radioaktywny jest również materiałem rozszczepialnym, co oznacza, że może ulec rozszczepieniu jądrowemu. Jednak nie każdy neutron jest zdolny do spowodowania rozszczepienia jąder uranu. Uran-235 jest materiałem rozszczepialnym, podczas gdy uran-238 nie jest. Naturalny uran jest mieszaniną obu izotopów, z niewielką ilością uranu-235. Aby użyć uranu jako paliwa w reaktorach jądrowych, musi on być wzbogacony, aby zwiększyć stężenie uranu-235. Pluton-239 ma krótszy okres półtrwania w porównaniu do izotopów uranu, dlatego musi być sztucznie produkowany w reaktorach jądrowych. Węgierski fizyk, Leo Szilard, był jednym z nielicznych, którzy dostrzegli potencjał reakcji łańcuchowych i tworzenia bomby atomowej. Szukał pomocy u Alberta Einsteina, aby przekonać rząd USA o pilności rozwoju broni atomowej. W sierpniu 1939 roku napisali list do prezydenta Franklina D. Roosevelta, ostrzegając go przed możliwością budowy bomby atomowej przez Niemcy. List podkreślał potrzebę natychmiastowych działań i współpracy między rządem a fizykami. List dotarł do Roosevelta 1 września 1939 roku, w dniu, w którym Niemcy zaatakowały Polskę, co oznaczało początek II wojny światowej.
POMIĘCI KAMIENI POMIĘCI KAMIENI POMIĘCI KAMIENI POMIĘCI KAMIENI Gdy szukamy początku opowieści o bombie atomowej, właściwie nie wiadomo gdzie zacząć. Każdy epizod wynikał logicznie z poprzedniego, a ten z poprzedniego i poprzedniego. Tak szczerze mówiąc, to znaleźliśmy się na ścieżce prowadzącej nas ku bombie atomowej w momencie, w którym pierwszy z nas z ręki kamień spojrzał na niego i pomyślał hmmm. . . Od tego momentu była to już tylko ciekawość i kolejne, najzupełniej niewinne odkrycia. Jedno za drugim, jedno za drugim, aż w końcu nastał rok 1945 i na pustyni w Nowym Meksyku wybuchła zupełnie nowa bomba o zupełnie niewyobrażalnej mocy. Gdzieś jednak trzeba zacząć każdą opowieść. A my zaczniemy dla wygody. W latach 90. XIX wieku Henri Becquerel odkrył wtedy, że sole uranu zamknięte nawet w najciemniejszym kącie szuflady naświetlają płytę światłoczułą.
Emitują promieniowanie. Są promieniotwórcze. Maria Skłodowska-Curie ze swoim mężem odkrywała w tym samym czasie, że w tych naturalnie występujących substancjach tak naprawdę obecnych jest kilka różnych pierwiastków promieniotwórczych. Nie da się jednak tak naprawdę do końca zrozumieć czym jest rozpad jądra, jeżeli nie wiemy czym jest jądro. W związku z czym istotne dla dalszej opowieści o bombie atomowej były lata 20. i 30. Kiedy to wykształcało się nasze obecne współczesne rozumienie tego czym jest jądro atomowe. Kluczowy moment 1932 rok. James Chadwick potwierdza istnienie neutronu. Te prace się zaczęły wcześniej jeszcze pracami Rutherforda. Natomiast takim przełomem było odkrycie w 1932 roku przez Chadwicka neutronu. I to zapoczątkowało pracę nad oddziaływaniem neutronów z materią. Kiedy fizyk mówi prace nad oddziaływań neutronem z materią chodzi tak naprawdę o zabawę klockami.
Kiedy tylko stało się jasne z czego zbudowane są jądra atomowe. Zbudowane są z neutronów i protonów jak z klocków. Fizycy natychmiast rzucili się do zabawy tymi klockami. Przypomnijmy dla pewności. Każde jądro atomowe składa się z pewnej liczby neutronów i protonów. Zależnie od tego ile będzie tych protonów będzie to taki czy inny pierwiastek. Jeżeli więc dodamy do danego jądra kolejne neutrony będą powstawały nowe odmiany czyli izotopy tego samego pierwiastka. Jeżeli dodamy proton powstanie nowy pierwiastek. Ponadto jest jeszcze jedna sztuczka. Czasami zdarzy się, że neutron zupełnie spontanicznie przemieni się w proton. Dzięki temu możemy bombardować jakieś jądro neutronami, ale jeśli neutron zamieni się w proton i tak otrzymamy cięższy pierwiastek. I takimi właśnie zabawami z materią.
Rzeczywiście fizyką jądrową, w pełnym tego słowa znaczeniu zaczęli bawić się fizycy w latach 30. W tych pracach poszukiwano głównie szansę na otrzymywanie coraz cięższych pierwiastków. I te prace intensywnie najbardziej prowadzili małżeństwo Joliot-Kiri, czyli Fryderyki i Irena Joliot-Kiri i Enrico Fermi. I w ten sposób próbowano syntetyzować, można by powiedzieć, nowe pierwiastki. Odkrywać dalsze krateczki w układzie okresowym. Wszystko szło świetnie. Weźmiemy jądro atomowe, które ma masę 160, gdzie 1 oznacza albo masę jednego protonu, albo neutronu. Mamy coś, co ma masę 160, dodamy do tego 1, powstanie nam coś, co ma masę 161. W ten sposób udało się wypełniać kolejne miejsca w układzie okresowym pierwiastków. I wszystko szło pięknie. I wszystko było jasne, dopóki Otto Hahn nie spróbował wykonać tej samej sztuczki z jądrem uranu. 1938 rok.
Europa, Niemcy. Otto Hahn odkrywa w swoim biurku profesorskim, że uran 235, naświetlony neutronami, ulega rozszczepieniu. I on robił takie same eksperymenty. I był chemikiem, i sprawdzał, co mu wyszło. Tylko bardzo się zdziwił, jak się okazało, z jego analiz wynikało, że non stop wychodzi mu coś ze środka układu okresowego. Jakiś bar. Normalnie nie może niczym odróżnić żadną reakcję chemiczną tego, co powstało od baru. Jakim cudem dodanie czegoś, co ma masę 1 do czegoś, co ma masę 230 kilka daje jądro baru, które ma masę 160 kilka? Zależnie od izotopu. Rozumiecie, na czym polega problem. 230 kilka, dodajemy 1 i powstaje nam coś, co ma masę 160. Nie możemy sobie po prostu zajrzeć do świata submikroskopowego.
Nawet dzisiaj nie możemy sobie tak po prostu oglądać jądel atomowych. Tego się nie dało zobaczyć. To trzeba było wymyślić. Poprawną interpretację, że mamy do czynienia z rozszczepieniem zrobiła Lisa Meitner ze swoim bratankiem Otto Fischer. Dopiero jego współpracowniczka, która musiała uciekać przed hitlerowcami poza granicę kraju, Lisa Meitner, powiedziała mu, że to, co on widzi, to jest rozszczepienie jądra atomowego. Czyli nie było tak, że uran pochłonął neutron, neutron rozpadł się na proton i uran stał się kolejnym pierwiastkiem w gadzie okresowym, który już dzisiaj nazywamy Neptunem, ale stało się coś innego. Uran po pochłonięciu neutronu rozpadł się na dwa kawałki mniej więcej ze środka układu okresowego. On jako chemik nie był w stanie tego przyjąć do wiadomości, ale ona jako fizyk jądrowy jak najbardziej tak.
I mogła już na szybko obliczyć energię uwalnianą właśnie w trakcie takiego jednego aktu rozszczepienia. I wyszło jej 200 megaelektronowoltów. 200 megaelektronowoltów. Co to właściwie oznacza? Pobawmy się tą liczbą. Nie będziemy definiować, czym jest elektronowolt. Porównamy te 200 megaelektronowoltów z czymś, co znamy. Na przykład, przypuśćmy, że chcemy się ogrzać i palamy kawałek drewna. Skąd ta energia? Zniszczenia wiązań chemicznych. Jedno wiązanie chemiczne, węgiel-węgiel, czyli pomiędzy dwoma atomami węgla dostarcza mniej więcej 1 elektronowolt energii. Może coś potężniejszego? Na przykład materiał wybuchowy. Trotyl, zwany też TNT, jest powszechnie znanym i dosyć potężnym materiałem wybuchowym. Jeżeli chodzi o MTNT, jedna cząsteczka tej substancji dostarcza 12 elektronowoltów. No, 12 razy więcej. Ale jeden atom uranu nosi w sobie w swoim jądrze 200 milionów elektronowoltów. To jest zupełnie niebywała koncentracja energii.
Spójrzmy na to jeszcze inaczej. Kojarzymy być może z filmów, może z kreskówek laskę dynamitu. Co można zrobić przy pomocy jednej laski dynamitu? Bez względu na to, czy myślimy kreskówkowo, czy nie. Rzeczywiście, taką ilością trotylu można wybić dziurę w banku, żeby się do niego włamać. Można wysadzić chodnik kopalniany. Co można by zrobić przy pomocy podobnej ilości materiału rozszczepialnego, takiego jak uran czy pluton? Ze względu na ilość zbogacenia i konstrukcję bomby możemy mówić o różnych ilościach, ale to jest rzędu kilkudziesięciu kilogramów. Tak samo jak było w bombie Little Boy, która spadła na Hiroshima. Jeżeli zastosujemy lepsze konstrukcje, zwierciadła odbijające nam neutrony, możemy zejść w przypadku plutonu nawet do kilku kilogramów. Ale niech nas to nie zwiedzie.
Kilka kilogramów plutonu to nie jest kilka metrów sześciennych. Pluton, uran czy złoto są jednymi z najgęstszych pierwiastków w kładzie kresowym. Mniej więcej 20 gramów na centymetr sześcienny. Czyli inaczej mówiąc taka bomba, która zniszczyła Nagasaki plutonowa mogłaby mieć rdzeń wielkości 3 frut. Żeby jeszcze lepiej to sobie uświadomić, zestawmy ze sobą bomby konwencjonalne, czyli korzystające z energii chemicznej, jak TNT i bomby atomowe, korzystające z energii jądra atomowego. Zwyczajowo, kiedy mówimy o jakiejś eksplozji podatkowej, to mówimy o tym, że to jest jedna z najgęstszych pierwiastków w kładzie kresowym. Zwyczajowo, kiedy mówimy o jakiejś eksplozji podaje się jej moc w tak zwanym ekwiwalencie TNT. Ile trzeba by kilogramów, a właściwie zwykle ile trzeba by ton, aby uzyskać wybuch mniej więcej takiej wielkości. Zacznijmy od największych bomb konwencjonalnych.
Zwykle podaje się, że największą bombą konwencjonalną w armii amerykańskiej jest GBU-43B. Bomba konwencjonalna ważąca około 10 ton, dająca eksplozję o mocy o ekwiwalencie około 11 ton TNT. Jest to możliwe dzięki temu, że znajdujący się w środku materiał wybuchowy H-6 jest nieco potężniejszy od TNT. Chociaż zresztą z TNT m. in. się składa. Tak czy inaczej, największa bomba konwencjonalna, nowoczesna, współczesna bomba ma około 11 ton TNT. Co z bombami atomowymi? Najmniejsze istniejące bomby atomowe, tzw. bomby walizkowe są tak małe, że ich głowice rzeczywiście dałoby się zmieścić w walizce. Jedna z najmniejszych z nich, tzw. W-54 ma eksplozję o mocy liczonej w dziesiątkach ton TNT. Nawet te najmniejsze głowice mają moc eksplozji liczona w dziesiątkach, setkach, a nawet tysiącach ton TNT. Tak naprawdę bomby atomowe rozpoczynają się od kiloton TNT.
Co to właściwie jest 10 tys. ton trotylu? Ile miejsca by zajmowało 10 tys. ton trotylu? Ciekaw jestem jaka jest jego gęstość, ale pewnie bym stawiał coś jak skała, czyli 2 g na centymetr sześcienny mniej więcej, a centymetr sześcienny to by były jakieś 2 tony, a zatem 10 tys. ton to byłoby 5 tys. kubików, czyli 5 tys. metrów sześciennych. Jeżeli by to było w warstwie 10 metrów, to by zostało 500 m2, jeśli dobrze jeszcze pamiętam, a 500 m2 to jest 5 razy, albo 10 razy 50 metrów. Olbrzymia ilość tutaj zgromadzona w objętości powiedzmy jest nieco więcej niż 1 lub 2 tony sześciennego. Ta koncentracja energii jest tym, co tak przeraża. I to właściwie wynikało z tych wszystkich doświadczeń Frischa, Hanna, obliczeń Lisy, Meitner.
Od tego momentu wszystko potoczyło się już bardzo szybko. Sam eksperyment był przeprowadzony w 1938 roku w grudniu. Informacja o nim została przekazana w postaci listu na konferencję, która się toczyła w Stanach Zjednoczonych w styczniu 1939 roku. Było to zwieńczenie poszukiwań procesu rozszczepienia, bo ten proces był przewidywany, znaczy, że tego typu proces może zachodzić. W lutym w czasopiśmie Nature ukazały się dwie notatki od Toff Frischa i Lisy Meitner potwierdzające i głoszące całemu światu naukowemu tak, możliwe jest rozszczepienie jądra uranu, czemu towarzyszy uwolnienie gigantycznej ilości energii. Przypomnijmy, był to luty 1939 roku, czyli nie byle jaki moment w historii świata.
Gdy w styczniu i lutym 1939 roku międzynarodowa społeczność naukowa dowiadywała się o rozszczepieniu uranu, w zasadzie nie do końca było jeszcze jasne, co można w ten sposób uzyskać. Mówimy póki co o pojedynczych jądrach uranu. Nie było wiadomo, że uda się zmusić całą bryłkę tego materiału do jednoczesnego uwolnienia tej energii. Zobaczmy może jakimi ścieżkami wędrowały myśli fizyków w pierwszej połowie 1939 roku, w tych kolejnych miesiącach. Korzystając z naszej dzisiejszej wiedzy o tym, jak zbudowane jest jądro atomowe, zastanówmy się, jakie należałoby przejść kroki, przejść od tej teoretycznej wiedzy do czegoś bardziej praktycznego, do rzeczywistego uwolnienia energii jądrowej. Zacznijmy od przyjrzenia się nieco dokładniej temu, co dzieje się właściwie w momencie, w którym jądro uranu ulega rozszczepieniu. Powstaje dużo rodzajów cząstek. Tradycyjnie mówimy o trzech głównych typach promieniowania.
Od trzech pierwszych liter alfabetu greckiego. Alfa, beta i gamma. Mamy z grubsza trzy rodzaje promieniowania. Alfa, beta i gamma. Alfa, ciężkie cząstki namodowane, czyli dwa protony i dwa neutrony. Beta, czyli elektrony emitowane z jądra atomowego. I gamma, czyli kwanty promieniowania elektromagnetycznego. Czyli coś jak światło, tylko o wiele bardziej energetyczne. Wszystkie te typy cząstek i typy promieniowania można oczywiście na różne sposoby wykorzystywać. Ba, sam fakt, że kawałek uranu emituje promieniowanie tak naprawdę jeszcze nie jest nawet niebezpieczny. Tutaj mam dwie rzeczy wykonane ze szkła z dodatkiem tlenku uranu, dla uzyskania takiego ładnego, zielonego koloru. Jeżeli teraz tło jest na poziomie około, w tej chwili 3-4, nie będę już zmieniał, zbliżę dno tej szklanki uranowej, przekonamy się, że faktycznie jest ona promiotwórcza.
I emitowane promieniowanie jest wszelkiej maści, z tego względu, że mamy tutaj dużo izotopów promiotwórczych, które są w ogóle emitujące swoje promieniowanie. Dla fizyka, który chciałby wydobyć jak najwięcej energii z materii, tego typu powolne wykapywanie, wyciekanie energii z uranu poprzez jego naturalną promiotwórczość nie jest szczególnie ekscytujące. Można jednak posłużyć się ciekawą sztuczką. Gdy w latach 30-tych fizycy przyglądali się rozpadającym się próbkom uranu, zauważyli, że obok innych typów promieniowania i różnych cząstek, czasami z tego uranu wypadają także neutrony. Może zaś pamiętacie, że to właśnie przy pomocy neutronów udało się rozszczepić jądro uranu. Bardzo ciekawym procesem, który może zajść przy rozszczepieniu, w sprzyjających warunkach, jest to, że neutrony, które są emitowane w czasie rozszczepienia, będą indukować następne akty rozszczepienia.
Taki proces może się rozwinąć lawinowo i taką reakcję nazywamy reakcją łańcuchową. Czyli pojedynczy neutron padający na jądro uranu bądź spontanicznie rozpadające się jądro emituje dwa neutrony, które to dwa neutrony czy trzy neutrony indukują następne akty rozszczepienia. Z tych aktów rozszczepienia pojawiają się następne wolne neutrony i wykładniczo cały obiekt rozpada się w jednej chwili generując ogromne ilości energii. Jeżeli wydaje wam się, że brzmi to aż zbyt łatwo, to macie rację. Dlaczego właściwie szklanka doktora Janowskiego nie rozprysła mu się w dłoniach? Dlaczego nie dochodzi tam stale do reakcji łańcuchowej? Są dwa główne warunki, które muszą zostać spełnione, żeby do takiej reakcji doszło. Zacznijmy od słowa rozszczepialny. Używałem już tego pojęcia wcześniej. Materiał rozszczepialny. Otóż nie każdy materiał radioaktywny jest też jednocześnie rozszczepialny.
Musi zostać spełniony kolejny warunek. Dosyć zresztą logiczny jeśli się nad tym zastanowić. Pomyślmy o tym w ten sposób. Dane jądro, żeby został wymuszony jego rozpad musi zostać puknięte przez neutron o odpowiedniej energii. Nie każdy neutron jest w stanie wywołać rozpad jądra uranu. Później kiedy już dojdzie do takiego rozszczepienia wiemy, że zostaną wyemitowane neutrony, ale właściwie to nie wiemy jeszcze, czy takie neutrony, jakie są wyemitowane w momencie rozpadu tego jądra nadają się na to, żeby rozbić kolejne jądra tego izotopu. Mogłoby przecież tak być, że takie neutrony, jakie postanawia wybić z siebie dane jądro nie nadają się do rozbijania kolejnych jąder. Nie ma takiej gwarancji. I okazuje się, że rzeczywiście. Uran-235 jest rozszczepialny.
Co oznacza, że takie neutrony, jakie z niego wylatują nadają się do rozszczepiania kolejnych jąder uranu. Uran-238 nie jest rozszczepialny. Ok, można by więc powiedzieć nic prostszego. Budujmy nasze bomby, budujmy nasze prędy paliwowe z uranu-235, a nie z uranu-238. Tu pojawia się jednak dosyć kłopotliwe pytanie. Taki uran, jaki wykopiemy z ziemi, po prostu naturalnie występujący uran, jest mieszaniną izotopów. Ile jest w nim uranu-235, a ile uranu-238? Musiałbym jeszcze sprawdzić widmo promieniowania tego uranu, żeby sprawdzić, czy on jest zubożony, czy nie. Dlaczego? No bo jeżeli jest naturalny, to zawiera w sobie jedynie 0,7% tego uranu, który jest przydatny w elektrowni jądrowej. A 99,3% jest praktycznie nieprzydatny. Dlatego też przed wsadzeniem uranu do elektrowni jądrowej, przynajmniej w większości typów stosowanych dzisiaj, trzeba uran wzbogacić.
Czyli usunąć ten uran-238, a zostawić więcej uran-235. Bo to jest rozszczepialny, stosowany w reaktorze. Uran-238 jest nierozszczepialny neutronami termicznymi, które nam dają kontrolę nad reaktorem. Otóż to. Występujący w przyrodzie uran składa się niemal wyłącznie z niepożytecznego dla nas uranu-238. I za chwilę w następnych filmach powiemy sobie troszeczkę więcej o tym ile zachodu kosztuje oczyszczenie uranu w ten sposób, żeby wyzyskać czysty lub przynajmniej w miarę czysty uran-235. Okej, to jednak zostawmy na razie na boku. Wiemy już dlaczego szklanka uranowa nie podtrzymuje w sobie reakcji łańcuchowej, bo składa się głównie z uranu-238. A co z innymi pierwiastkami? Naukowcy domyślili się, że istnieją inne pierwiastki, które mogą też być rozszczepialne. I mowa tutaj o plutonie.
Pluton jest o tyle lepszy od uranu, że to jest inny pierwiastek. Można go łatwo wyseparować chemicznie. Po prostu rozpuścić w kwasach, czegoś dodać i uran zostanie w roztworze, a pluton się wytrąci. No właśnie, pluton. Z plutonem sytuacja jest o tyle ciekawa, że nie występuje on w przyrodzie w ogóle. Ma na to zbyt krótki czas rozpadu. Gdy przyglądamy się tablicy izotopów uranu, zobaczymy tam różne izotopy, ale wiele z nich, w tym też te najbardziej nas interesujące, mają okres półtrwania, czyli czas, po którym połowa z pierwotnych jądr wciąż będzie jeszcze występować, liczony w setkach milionów lat, a nawet w miliardach lat.
Jeśli dawno, dawno temu, wiele miliardów lat temu została wytworzona gdzieś w kosmosie próbka uranu, to dzisiaj na Ziemi mamy jeszcze nadzieję na to, że te izotopy znajdziemy. Gdy przeglądamy się tabeli izotopów plutonu, to zobaczymy tam raczej długości życia rzędu tysięcy lat. Najbardziej nas interesujący pluton 239 ma okres półtrwania wynoszący 24 tysiące lat. Nie możemy więc liczyć na to, że po prostu gdzieś go znajdziemy w skałach. Pluton musimy sobie sami wytworzyć. Tylko do tego trzeba odpowiedniego urządzenia, które zamieni nam najpierw uran w pluton. A to jest reaktor jądrowy. Patrzcie, jaki ciekawy jest bieg okoliczności. Najczęściej występujący izotop uranu to uran 238. Rozszczepialny izotop plutonu pluton 239. Jeden nukleon różnicy.
Okazuje się, że gdy naświetlamy uran neutronami, to od czasu do czasu powstaje nam jądro plutonu 239. I tak też było w latach 40. I tak też już zostało. Pluton był wytwarzany niejako przy okazji pracy nad reaktorami jądrowymi. Ok, mamy to. Mamy te dwa poszukiwane przez nas izotopy promieniotwórcze, które są jednocześnie rozszczepialne, ba, pochodzą z tego samego źródełka, z naturalnie występującego uranu. W przypadku amerykańskiego programu nuklearnego był to głównie uran pochodzący z Kongo Belgijskiego, z jednego określonego miejsca, który wędrował Atlantykiem, był gromadzony w Stanach Zjednoczonych i później wchodził w machinę wojenną. Poprzez oczyszczanie uzyskiwany był uran 235, poprzez pracę fizyków jądrowych pluton 239. Ok, przypuśćmy, że to mamy. Mamy odpowiednią próbkę jednego lub drugiego izotopu.
Czy to już? Czy już nastąpi eksplozja atomowa? Tutaj dochodzimy do drugiego warunku, który musi zostać spełniony, aby doszło do reakcji łańcuchowej. Masa krytyczna to jest bardzo dobry termin do określenia tego, co tak naprawdę robi nam bomba jądrowa. Wystarczy, że zgromadzimy za dużo uranu 235 czystego blisko siebie albo plutonu 239, a doprowadzimy do eksplozji. Masa to jest najmniejsza masa, która w danych warunkach geometrycznych gwarantuje zajście reakcji łańcuchowej. Czyli krótko mówiąc nie jest to rzecz, którą jest oderwana od warunków geometrycznych. Zilustruję to może takim przykładem, że w bombie jądrowej mamy 7 kg plutonu, które są w postaci sfery. W czasie, żeby doprowadzić do wybuchu tej bomby, do właśnie zajścia reakcji łańcuchowej w całej objętości materiału rozszczepialnego, jakim jest w tym przypadku pluton, ta sfera jest kompresowana do kuli.
I te same 7 kg, które w sferze nie stanowi jeszcze masy krytycznej, w formie kuli stanowi masę krytyczną i reakcja łańcuchowa się spontanicznie w niej podtrzyma i obejmie cały materiał. Zaczyna więc powoli wyłaniać nam się przepis na bombę atomową. Jeden – zdobądźmy odpowiednią ilość materiału rozszczepialnego. Albo uranu-235 albo plutonu-239. Dwa – podzielmy go na osobne kawałki. Broń Boże, nie zbliżajmy do siebie kawałków materiału rozszczepialnego. Co jest najtrudniejsze w skonstruowaniu bomby atomowej? Najtrudniejsze jest to, żeby konstruktorzy przeżyli. Trzy – znajdźmy jakiś sposób, aby odpowiednio szybko zbliżyć do siebie dwa kawałki podkrytyczne tak, aby połączyły się ze sobą i utworzyły masę krytyczną. Proste? Wydawałoby się, że aż zbyt proste. Tymczasem, kiedy czyta się wspomnienia fizyków z lat 30.
, nawet jeszcze z 1939 roku, kiedy myśli całego świata krążyły wokół tematów militarnych, bardzo ciężko jest znaleźć tam przeczucie, że to, nad czym pracują, techniczne rzeczy typu emisja neutronów, mierzenie energii tych neutronów, nawet pracę nad reakcjami łańcuchowymi, bardzo ciężko jest wychwycić w tych wspomnieniach myśl o tym, że może to doprowadzić do powstania bomby atomowej. Nam wygodniej jest na to patrzeć, dlatego że wiemy już dzisiaj wszystko, włącznie z naszą znajomością historii. Tymczasem wówczas niewielu ludzi tak naprawdę przeczuwało, do czego te badania mogą doprowadzić. Jedną z tych nielicznych osób był fizyk węgierski Leo Szilard. Gdy czyta się historię bomby atomowej, Szilard pojawia się w niej w zasadzie wszędzie i to od samego początku. W 1932 roku został dopiero odkryty neutron.
Szilard już w 1933 opisywał coś takiego jak jądrowa reakcja łańcuchowa. W 1934 Szilard uzyskał patent na reaktor jądrowy. Był to ewidentnie człowiek, który widział dalej. I w 1939 roku, kiedy powoli stawało się jasne, że da się uzyskać w uranie reakcję rozszczepialną, Szilard zrozumiał, być może jako pierwszy fizyk na świecie, że to może doprowadzić do powstania bomby o zupełnie niewyobrażalnej koncentracji mocy. Postanowił uderzyć do rządu amerykańskiego, ale nie zrobił tego sam. Pojechał do Alberta Einsteina, żeby przegadać z nim tę sprawę, przekonać najpierw jego, a następnie uzyskać jego podpis pod listem.
Do Einsteina przyszedł Leo Szilard zaniepokojony tym, że w piśmiennictwie naukowym niemieckim zniknęły prace dotyczące badań nad rozszczepieniem i interpretował to w ten sposób, że Niemcy wpadli na to, że mogą skonstruować bombę atomową i że te prace ruszyły. Einstein, wysłuchawszy Szilarda, miał podobno odpowiedzieć o tym nie pomyślałem. Wspólnie sformułowali więc list, a tak naprawdę głównie napisał go Szilard. Jednak najważniejszą rzecz, czyli podpis, złożył pod nim Einstein, wówczas jeden z najsłynniejszych fizyków na świecie. List zaadresowano do ówczesnego prezydenta Stanów Zjednoczonych, Franklina Delano Roosevelta. Data na liście to 2 sierpnia 1939 roku. Szanowny Panie, pewne, przeprowadzone niedawno przez Fermiego i Szilarda badania, zakomunikowanymi na piśmie, każą mi uważać, że pierwiastek uran może zostać w najbliższej przyszłości przekształcony w nowe i ważne źródło energii.
Pewne aspekty tej sytuacji wydają się skłaniać do czujności i, jeśli to będzie konieczne, szybkiego działania ze strony administracji. W toku ostatnich czterech miesięcy okazało się, że możliwe jest zainicjowanie reakcji łańcuchowej w wielkiej masie uranu, w skutek czego uwolnione zostają wielkie ilości energii. To nowe zjawisko może doprowadzić do konstrukcji bomb i jest wyobrażalne, choć znacznie mniej pewne, że możliwe będzie stworzenie niezwykle potężnych bomb tego typu. Nawet pojedyncza taka bomba, przewieziona na łodzi i zdetonowana w porcie, mogłaby zniszczyć cały ten port i jego okolice. Bomby tego typu mogą się jednak okazać zbyt ciężkie, aby przenosić je drogą powietrzną. W obliczu tej sytuacji uważam, że pożądane byłoby nawiązanie stałego kontaktu pomiędzy administracją a grupą fizyków pracujących w Stanach Zjednoczonych nad reakcjami łańcuchowymi.
List obijał się rozmaitymi kanałami tak długo, że nie dotarł jeszcze do Roosevelta 1 września. Kiedy to niemiecki pancernik, Szlezwik Holstein, bombardował polską składnicę wojskową w gdańskim Westerplatte. W tym czasie tylko garstka fizyków rozumiała, że te niewinne odkrycia naukowe sprzed zaledwie kilku miesięcy na zawsze odmienią los wojny. Tej i wszystkich następnych. .