Poniższy materiał edukacyjny został stworzony w ramach projektu Unii Europejskiej o akronimie PANS (Public Awarness of Nuclear Science). Materiały NUPEX'u (NUclear Physics EXperience), w dwunastu językach można znaleźć w witrynie http://www.ncbj.edu.pl/nupex

Czym zajmuje się fizyka i technika jądrowa?
V

Uczeni, jądrowy wyścig zbrojeń, rozbrojenie

Autor: Alessandro Pascolini, tłumaczenie: Ewa Droste
1

1. Niels Bohr spotyka Churchilla i Roosevelta

W październiku 1941 roku, w okupowanej przez Niemców Danii, Nielsa Bohra (jednego z twórców teorii procesu rozszczepienia) odwiedził stary przyjaciel, Werner Heisenberg i powiadomił o niemieckich planach zmierzających do budowy bomby jądrowej. W owym czasie Bohr uważał wojenne zastosowanie procesu rozszczepienia za całkowicie niemożliwe i otrzymana informacja zrobiła na nim ogromne wrażenie. Uczestnicząc od 1943 roku w brytyjsko-amerykańskim programie budowy bomby szybko zdał sobie sprawę z niebezpieczeństw przyszłego, amerykańsko-radzieckiego, wyścigu zbrojeń.

W roku 1944 Bohr rozmawiał z W.Churchillem (premierem Wielkiej Brytanii) i F. Rooseveltem (prezydentem USA), usiłując przekonać obu polityków o konieczności otwartej, międzynarodowej współpracy w dziedzinie energii jądrowej. Oba spotkania były całkowicie bezowocne. Bohr nadal apelował za otwartą współpracą międzynarodową, jako jedyną drogą realizacji wzajemnego bezpieczeństwa. Skierował w tej sprawie, w czerwcu 1950 roku, list otwarty do Organizacji Narodów Zjednoczonych.

Bohr i Heisenberg w latach 1930-ych

Niels Bohr (1885 - 1962)

Niels Bohr (1885 – 1962), wzrastał w ożywionej atmosferze kulturalnej - jego ojciec był znanym fizjologiem, matka zaś pochodziła z rodziny wysoko cenionej na polu edukacji.

Po otrzymaniu na Uniwersytecie w Kopenhadze doktoratu w roku 1911, odbył pod kierunkiem sir J.J.Thompsona staż naukowy w Cambridge w Cavendish Laboratory, a w roku 1912 pracował w laboratorium profesora Rutherforda w Manchester. W roku 1913, wprowadzając koncepcje teorii kwantów, udało mu się opracować model struktury atomu w oparciu o odkryte przez Rutherforda jądro atomowe. Model ten, wraz z późniejszymi ulepszeniami, wciąż używany jest do wyjaśnienia fizycznych i chemicznych własności materiałów. Jego prace nad strukturą atomów znalazły swe uznanie w postaci Nagrody Nobla przyznanej mu w 1922 roku. W roku 1916 był adiunktem fizyki teoretycznej na Uniwersytecie Kopenhaskim, a od 1920 roku kierownikiem Instytutu Fizyki Teoretycznej, stworzonego dla niego na tym Uniwersytecie. Instytut ten stał się "punktem odniesienia" dla fizyków europejskich i odgrywał podstawową rolę w rozwoju fizyki 20 wieku. W latach 1920. Bohr przyczynił się do wyjaśnienia problemów mechaniki kwantowej, w szczególności przez rozwinięcie idei komplementarności. Pokazał on, w jak głęboki sposób zmiany w fizyce wpływają na podstawowe własności osądów naukowych, i w jaki sposób zmiany te sięgają daleko poza granice fizyki atomowej i dotykają wszystkich dziedzin wiedzy ludzkiej. Począwszy od roku 1930 jego badania skierowane były w stronę budowy jąder atomowych, ich transmutacji i rozpadów. Kropla cieczy, w jego mniemaniu, bardzo dobrze odpowiada obrazowi jądra atomowego. Ten tzw. model kroplowy pozwalał na zrozumienie mechanizmu rozszczepienia jąder - zjawisko odkryte przez Hahna i Strassmana w 1939 r. - i stworzył bazę dla ważnych prac teoretycznych w tej dziedzinie. Podczas okupacji Danii przez Niemcy nazistowskie podczas II Wojny Światowej Bohr uciekł do Szwecji i spędził dwa ostatnie lata wojny w Anglii i Ameryce, gdzie związał się z Projektem Energii Atomowej. W ostatnich latach życia poświęcił swą pracę pokojowym wykorzystaniom fizyki atomowej i problemom politycznym wynikłym z rozwoju broni jądrowej.

W szczególności opowiadał się za pełną otwartością w stosunkach między narodami. Jego idee zostały szczególnie jasno wyrażone w Liście Otwartym do Narodów Zjednoczonych, który napisał 9 czerwca 1950 r.

Werner Heisenberg (1901-1976)

Werner Heisenberg urodził się w roku 1901 w Würzburgu, a zmarł w roku 1976 w Monachium. Był synem profesora uniwersyteckiego. Fizykę studiował pod kierunkiem Arnolda Sommerfelda na Uniwersytecfie w Monachium. Imię Heisenberga będzie zawsze kojarzone z teorią mechaniki kwantowej, opublikowaną w roku 1925. Za tę teorię Heisenberg został uhonorowany Nagrodą Nobla w roku 1932. Sławny jest także ze swej "zasady nieoznaczoności", zgodnie z którą "nie jest rzeczą możliwą jednoczesne wyznaczenie położenia i pędu cząstki". Jeśli więc znamy precyzyjną wartość pędu cząstki, towarzyszy temu wielka niepewność jej położenia i na odwrót. Heisenberg otrzymał doktorat w roku 1923 na Uniwersytecie w Monachium, następnie do roku 1927 pracował wraz z Nielsem Bohrem w Kopenhadze. Następnie powrócił do Niemiec, gdzie wykładał fizykę na Uniwersytecie w Lipsku. Pod koniec II Wojny Światowej został wraz z innymi fizykami niemieckimi uwięziony przez Amerykanów i wysłany do Anglii, ale w roku 1946 powrócił i wraz z innymi kolegami zreorganizował Instytut Fizyki w Getyndze. W roku 1957 wydał z innymi oświadczenie stwierdzające, że nikt z tej grupy nie będzie brał udziału w żadnym projekcie dotyczącym budowy broni jądrowej (tzw. Deklaracja z Getyngi). Począwszy od roku 1957 Heisenberg zainteresował się problemami fizyki plazmy i procesów termojądrowych. Od 1953 roku jego prace koncentrują się na zunifikowanej teorii pola cząstek elementarnych, która wydawała mu się kluczem do zrozumienia fizyki cząstek elementarnych.

2

2. List Einsteina

Einstein pisze list

Środowiska naukowe były świadome faktu, że odkrycie energii jądrowej może być punktem zwrotnym w historii naszej cywilizacji. Albert Einstein, nie uczestniczący w bieżących pracach budowania broni jądrowej, przewidywał niebezpieczeństwa przyszłego wyścigu zbrojeń, a dyskusje z Szilardem i Sternem przekonały go do ponownego wysłania listu do Prezydenta USA. List Einsteina, wysłany 25 marca 1945 roku, był wstępem do memorandum autorstwa Szilarda o konieczności międzynarodowej kontroli pokojowego wykorzystania energii jądrowej i zasad wzajemnego bezpieczeństwa, ponieważ chwilowa przewaga USA w tej dziedzinie nie będzie trwała wiecznie. Ten drugi list pozostał bez echa - politycy nie pojmowali, że atom odmienił świat .

Klikając tu można obejrzeć ostatnią stronę tego listu

Einstein i Szilard w sierpniu 1939 roku

Albert Einstein (1879 - 1955)

Albert Einstein (urodzony w Ulm, Niemcy w r. 1879 – zmarł w Princeton, USA, w r.1955) uzyskał dyplom Szwajcarskiej Politechniki w Zurychu w roku 1901 jako nauczyciel fizyki i matematyki, a następnie przyjął stanowisko asystenta w Szwajcarskim Biurze Patentowym. Tytuł doktora uzyskał w roku 1905. W latach 1908-1914 pracował na uniwersytetach w Bernie, Zurichu i Pradze. W roku 1914 został mianowany na stanowisko Dyrektora Instytutu Fizyki im. Cesarza Wilhelma oraz Profesora na Uniwersytecie Berlińskim, w którym pracował do roku 1933, kiedy to - ze względów politycznych - wyemigrował do Ameryki, aby objąć stanowisko Profesora Fizyki Teoretycznej w Princeton.

Był pacyfistą i aktywnie protestował przeciw wojnie już od I Wojny Światowej. W roku 1955 manifest Einsteina-Russela wskazał na niebezpieczenstwa związane z bronią jądrową i opowiadał się za podjęciem akcji mających na celu zaprzestanie wyścigu zbrojeń. W roku 1905 Einstein wniósł fundamentalny wkład do fizyki dzięki stworzeniu szczególnej teorii względności, która modyfikowała prawa mechaniki i dawała opis czasoprzestrzeni, zawierający prawa mechaniki i pola elektromagnetycznego. Pracował nad klasycznymi problemami fizyki statystycznej i jej związków z mechaniką kwantową, co doprowadziło do wyjaśnienia ruchów Browna i dało mocne poparcie dla hipotezy atomistycznej. Badał własności światła, dając podstawy fotonowej teorii światła. Za te badania otrzymał w roku 1921 Nargrodę Nobla z Fizyki. W swych wczesnych dniach w Berlinie Einstein postulował, że właściwa interpretacja szczególnej teorii względności musi również dać podstawy teorii grawitacji; w roku 1916 opublikował pracę na temat ogólnej teorii względności. W tym okresie wniósł także wkład w teorię promieniowania i mechanikę statystyczną. W latach 1920. Einstein zaczął tworzyć zunifikowane teorie pola, kontynuując pracę nad interpretacją mechaniki kwantowej również w czasie pobytu w Ameryce. Dzięki rozwinięciu teorii kwantowej monoatomowego gazu wniósł znaczący wkład w mechanikę statystyczną; wykonał też znaczące prace związane z prawdopodobieństwami przejść atomowych i relatywistyczną kosmologią. Po przejściu na emeryturę pracował w dalszym ciągu nad unifikacją podstawowych idei fizycznych.

Leo Szilard (1898-1964)

Leo Szillard, urodzony w Budapeszcie, naturalizowany w USA, fizyk o dużym dorobku naukowym w dziedzinie termodynamiki, biofizyki, fizyki jądrowej oraz energii atomowej. Szilard pracował z takimi naukowcami, jak Fermi, Zinn, Anderson, przewidział zachodzenie jądrowej reakcji łańcuchowej, odegrał ważną rolę w rozpoczęciu programu budowy bomby jądrowej (znanym jako „Manhattan Project”)

W roku 1945, gdy bomba atomowa została wyprodukowana, Szilard rozprowadzał petycję do prezydenta USA podpisaną przez wielu fizyków z zespołów zajmujących się fizyką jądrową, wzywającą do nieużycia bomby przeciwko Japonii. Po wojnie Szilard zaangażował się w działania na rzecz kontroli broni jądrowej i porzucił fizykę na rzecz biologii.

3

3. Raport Francka

W czerwcu 1945 roku grupa fizyków z Chicago, pracujących w MOT (Manhattański Okręg Techniczny), wyraziła swoją opinię na temat użycia bomby i perspektyw na przyszłość. Tekst raportu został przygotowany głównie przez Rabinowitcha (przy udziale Szilarda i Seaborga) i zaprezentowany przez Jamesa Francka. Raport zwracał uwagę na to, że inne kraje w ciągu kilku lat opanują energię jądrową i nieuchronny wyścig zbrojeń zdominuje i zepsuje klimat polityczny na świecie. Międzynarodowa kontrola broni jądrowej będzie pierwszym ważnym krokiem do utworzenia rządu światowego, niezbędnego do uniknięcia przyszłej konfrontacji jądrowej. Chociaż propozycja odstąpienia od planu jądrowego bombardowania Japonii nie została przyjęta, jednakże idea współpracy międzynarodowej i rządu ponad-narodowego stała się podstawą wielu inicjatyw środowisk naukowych w następnych latach.

Eugene I. Rabinowitch (1901-1973)

Eugene I. Rabinowitch, Amerykanin pochodzenia rosyjskiego, związany z Uniwersytetem Berlińskim, gdzie zrobił doktorat z chemii w 1926 roku. Po pracy na stanowisku asystenta w Instytucie Cesarza Wilhelma był w latach 1929-1933 pracownikiem naukowym Uniwersytetu w Getyndze. Wyrzucony z uczelni przez hitlerowski rząd, wyjechał do Kopenhagi, gdzie pracował w grupie Nielsa Bohra, a następnie przeniósł się na Uniwersytet w Londynie (University College). W 1938 roku zaczął pracować w MIT, a w 1944 roku został zatrudniony w Chicago, w Projekcie Manhattan, jako starszy chemik. W czerwcu 1945 roku Rabinowitch i Leo Szilard zredagowali tzw. ”Raport Francka”. Rabinowitch zainicjował Ruch Odpowiedzialnych Uczonych (oryginalna nazwa ang. Concerned Scientists Movement), który w latach 1940-ych i 1950-ych przedstawiał społeczeństwu amerykańskiemu i rządowi USA znaczenie energii jądrowej. Rabinowitch był współzałożycielem i przez ponad 20 lat redaktorem naczelnym pisma Bulletin of the Atomic Scientists, podtrzymując jego niezależność jako miejsca dyskusji problemów naukowych i ich społecznych oraz politycznych następstw. W 1955 roku pomagał organizować Konferencję Pugwash. Jednocześnie nadal pisał, wykładał i kontynuował badania procesu fotosyntezy. W 1968 roku, po przejściu na emeryturę z Uniwersytetu stanu Illinois (University of Illinois), przeszedł do Uniwersytetu stanu Nowy Jork w Albany, gdzie został profesorem chemii i biologii oraz głównym doradcą w nowopowstałym ośrodku badawczym Centre for Science and the Future of Human Affairs (Centrum Spraw Nauki i Przyszłości Ludzkości) .

James Franck (1882-1964)

James Franck studiował fizykę na Uniwersytecie w Berlinie, stopień doktora uzyskał w 1906 roku. Po I Wojnie Światowej kierował Wydziałem Fizyki w Cesarskim Instytucie Chemii Fizycznej w Berlinie-Dahlem (na przedmieściu Berlina). W 1920 roku został profesorem i dyrektorem II Instytutu Fizyki Doświadczalnej na Uniwersytecie w Getyndze. Gdy w Niemczech doszedł do władzy Hitler, Franck przeniósł się wraz z rodziną do Baltimore (USA). Następnie pracował w Kopenhadze, a w 1935 roku powrócił do USA na stanowisko profesora na Uniwersytecie Johna Hopkinsa, następnie profesora chemii fizycznej na Uniwersytecie w Chicago. Podczas II Wojny Światowej Franck kierował Działem Chemii programu MOT w Chicago. Do roku1956 Franck kontynuował badania zjawiska fotosyntezy. Na początku XX wieku wraz z Hertzem badał własności swobodnych elektronów w różnych gazach, co pozwoliło na doświadczalne sprawdzenie podstawowych założeń teorii budowy atomu Bohra – prace te uhonorowano w1925 roku nagrodą Nobla z fizyki. W 1925 roku zaproponował mechanizm wyjaśniający zaobserwowaną fotochemiczną dysocjację molekuł jodu. Był jednym z pierwszych, którzy otwarcie protestowali przeciwko hitlerowskim „prawom rasowym”: w osobistym proteście przeciwko rządom Hitlera zrezygnował w 1933 roku z profesury w Getyndze. W roku 1945 współpracował w USA z grupą fizyków-atomistów w przygotowaniu raportu nazwanego „Raportem Francka”, w którym domagano się otwartego zademonstrowania skutków bomby jądrowej na obszarach niezamieszkałych, jako alternatywy do użycia jej, bez uprzedniego ostrzeżenia, przeciwko Japonii.

Glenn Theodore Seaborg (1912-1999)

Glenn Theodore Seaborg doktoryzował się w 1937 roku z chemii na Uniwersytecie Kalifornijskim (w Berkeley), gdzie od 1945 roku był profesorem chemii. Od roku 1946 kierował badaniami chemicznymi w Laboratorium Promieniowania im. Lawrence'a (Lawrence Radiation Laboratory). Był członkiem Komitetu Doradczego w Komisji Energii Atomowej USA. Od 1958 r był rektorem Uniwersytetu Kalifornijskiego (w Berkeley); odszedł stamtąd w 1961, gdy prezydent USA J.F. Kennedy mianował go szefem Komisji Energii Atomowej USA. Był doradcą naukowym jedenastu prezydentów USA od F.D.Roosevelta do W.J.Clintona. Stale domagał się zakazu próbnych wybuchów nuklearnych i był zwolennikiem rozbrojenia nuklearnego. W latach 1942-1946 kierował w Projekcie Manhattan pracami dotyczącymi plutonu. Był jednym z tych naukowców, którzy domagali się unaocznienia Japończykom potęgi nowej broni przez dokonanie eksplozji na bezludnej wyspie, co jego zdaniem zakończyłoby II Wojnę Światową. Był współodkrywcą plutonu i wielu pierwiastków o liczbie atomowej Z>92 („transuranów”), aż do pierwiastka o Z=102. Wyjaśnił strukturę powłok elektronowych grupy ciężkich pierwiastków – aktynowców. Za swoje badania został uhonorowany w 1951 roku nagrodą Nobla z fizyki. Prace Seaborga, wprowadzające nowatorskie metody, były początkiem nowoczesnej chemii jądrowej.

4

4. Stowarzyszenie Amerykańskich Uczonych FAS (Federation of Atomic Scientists)

Gdy II Wojna Światowa dobiegła końca, środowiska naukowe uznały, że mogą już otwarcie wyrażać swoje poglądy i poważną troskę o przyszłość świata posiadającego energię jądrową. W laboratoriach związanych z Projektem Manhattan tworzyły się ugrupowania naukowców, z których w październiku 1945 roku powstało stowarzyszenie uczonych związanych z atomistyką (Federation of Atomic Scientists). Celem Stowarzyszenia było doprowadzenie do cywilnej kontroli nad energią jądrową.

W styczniu 1946 roku Stowarzyszenie zaprosiło do współpracy uczonych innych specjalności, zmieniając nazwę na Stowarzyszenie Amerykańskich Uczonych (Federation of American Scientists). Stowarzyszenie działało na rzecz stworzenia światowej kontroli energii jądrowej w oparciu o pełną współpracę wszystkich narodów. Stowarzyszenie nadal wpływa na opinię środowisk naukowych w USA, zwłaszcza w sprawie wyścigu zbrojeń jądrowych.

Strona www stowarzyszenia www.fas.org

5

5. Biuletyn Atomistów BAS (Bulletin of Atomic Scientists)

Od 1947 roku na okładce BAS pojawia się słynny zegar, którego ruch do przodu lub do tyłu ma ilustrować stan chwilowego międzynarodowego bezpieczeństwa nuklearnego. W roku 2002 ten symbol zagrożenia nuklearnego przesunięto z 9 do 7 minut przed północą, wracając do ustawienia początkowego.

Biuletyn jest jednym z najważniejszych mediów, w których trwa wymiana poglądów na temat wyścigu zbrojeń i udziału w nim ludzi nauki. Poczynając od grudnia 1945 roku BAS www.bullatomsci.org stymuluje środowiska naukowe na całym świecie do przemyśleń i działania w tej dziedzinie. Twórcami BAS byli Hyman H. Goldsmith i Eugene Rabinowitch. Głównym celem BAS jest informowanie społeczności ludzi nauki, jak również opinii publicznej o wszystkich problemach pojawiających się na styku społeczeństwo-nauka, a w szczególności o zagadnieniach zbrojeń i rozbrojenia. Biuletyn, to również głos opinii naukowych na te zasadnicze dla ludzkości tematy.

Pierwsze wydanie BAS
6

6. Światowa Federacja Pracowników Naukowych WFSW

Federacja powstała w lipcu 1946 roku podczas międzynarodowej konferencji naukowej w Londynie, której przewodniczył P.M.S. Blackett. Pierwszym przewodniczącym został Frédéric Joliot-Curie.

Głównymi celami Federacji są:

  • Praca na rzecz wykorzystania nauki do działania dla pokoju i dobra całej ludzkości
  • Działanie na rzecz współpracy międzynarodowej
  • Upowszechnianie nauki i wiedzy o jej społecznych skutkach

W strukturę Federacji wchodzą związki zawodowe oraz indywidualni uczeni. Jest to największa organizacja ludzi nauki, ale jej skuteczność jest mocno ograniczona przez pojawiającą się polityczną stronniczość wynikającą z ideologii komunistycznej.

Strona www Światowej Federacji Pracowników Naukowych: assoc.wanadoo.fr/fmts.wfsw

Jean-Frédéric Joliot-Curie (1900-1958)

Jean-Frédéric Joliot-Curie studiował inżynierię chemiczną, a w 1925 roku, polecony przez Paula Langevina, został asystentem Marii Skłodowskiej-Curie. W następnym roku Frédéric Joliot poślubił Irenę Curie, a poczynając od 1928 r. wspólnie podpisywali publikowane prace. W toku swoich prac badawczych bombardowali cząstkami alfa lekkie pierwiastki jak bor, aluminium, magnez i zaobserwowali pojawienie się nowych, nieznanych dotąd, izotopów promieniotwórczych.

Odkrycie to pozwoliło stosować sztucznie otrzymane izotopy promieniotwórcze do śledzenia reakcji chemicznych i procesów fizjologicznych. W 1935 r zostali uhonorowani Nagrodą Nobla z chemii za syntezę nowych izotopów promieniotwórczych. W 1939 Joliot-Curie uzyskał ważne dane o zjawisku rozszczepienia. Od czerwca 1941 roku bierze udział w tworzeniu Narodowego Frontu do Walki o Wolność i Niepodległość Francji i wkrótce staje na jego czele, a w 1942 r. wstępuje do Komunistycznej Partii Francji. Po wyzwoleniu w 1944 roku Frédéric Joliot-Curie zostaje dyrektorem Państwowego Ośrodka Badań Naukowych (Centre National de la Recherche Scientifique). W 1945 roku Generał de Gaulle zleca F. Joliot-Curie oraz ministrowi spraw wojskowych utworzenie Komisariatu d/s Energii Atomowej (Commissariat a l’Energie Atomique) celem zagwarantowania Francji dostępu do odkryć z 1939 roku.

Wysiłki F. Joliot-Curie wieńczy uruchomienie 15 grudnia 1948 pierwszego francuskiego reaktora jądrowego ZOE z paliwem w postaci ditlenku uranu (skrót pochodzi od: Z od „zero” - reaktor miał minimalną, „zerową” moc, „O” od „oxyde”- tlenek, „E” od „eau”- woda, moderatorem była bowiem ciężka woda). F. Joliot-Curie był działaczem światowego ruchu pokojowego i jednym z sygnatariuszy Manifestu Russella-Einsteina

P.M.S. Blackett (1897-1974)

P. M. S. Blackett, jako młody weteran I wojny światowej, rozpoczął studia na Uniwersytecie w Cambridge, gdzie pracował w Cavendish Laboratory. Jego nowatorskie badania przy użyciu komory Wilsona zaowocowały fotograficzną rejestracją przemian jądrowych i potwierdzeniem istnienia pozytonów, za co został uhonorowany w 1948 Nagrodą Nobla.

W latach 1950-ych i 1960-ych zapoczątkował pionierskie prace wykorzystania zjawiska paleomagnetyzmu do potwierdzenia teorii dryfu kontynentalnego. W czasach II Wojny Światowej brał udział w wielu komitetach doradczych i kierował badaniami operacyjnymi Admiralicji. W okresie powojennym Blackett uczestniczył aktywnie w życiu publicznym, nie ukrywając swojej krytyki zarówno pod adresem amerykańskiej polityki „atomowej”, jak i produkcji brytyjskiej broni jądrowej, za co był czasem krytykowany.

7

7. Sprawozdanie Achesona-Lilientala i plan Barucha

Dyskusje pomiędzy uczonymi i instytucjami rządowymi w USA na temat energii jądrowej oraz zagrożeń związanych z wyścigiem zbrojeń zostały podsumowane w marcu 1946 roku "Raportem Achesona-Lilientala” (od nazwisk liderów obu stron).

Początkowa wersja tekstu, głównie dzięki inicjatywie Oppenheimera, postulowała:

  • zagwarantowanie użycie energii jądrowej tylko w celach pokojowych,
  • powierzoną instytucji międzynarodowej kontrolę nad wszystkimi etapami pozyskiwania i stosowania energii jądrowej, 
  • rezygnację ze stosowania broni jądrowej,
  • unieszkodliwienie bomb już istniejących.

Ta wstępna propozycja została, z niewielkimi modyfikacjami, włączona do projektu uchwały, zgłoszonej przez Bernarda Barucha w ONZ i została formalnie przegłosowana w listopadzie 1948 roku. Uchwała ta jednak nigdy nie weszła w życie – była sprzeczna zarówno z interesami przemysłu jądrowego jak i środowisk wojskowych i w USA i w Związku Radzieckim.

J. Robert Oppenheimer (1904 – 1967)

Kształcił się w naukach ścisłych, poznawał języki obce, studiował wschodnią filozofię. Doktoryzował się w Getyndze (w Niemczech) po studiach na Uniwersytecie Harvarda (w USA) oraz w Anglii - w Cambridge (u E.Rutherforda). Powrócił do USA w 1929 roku, gdzie pracował i wykładał na Uniwersytecie Kalifornijskim w Berkeley i w Kalifornijskim Instytucie Technicznym (California Institute of Technology - Cal Tech). Był świetnym wykładowcą, znakomitym fizykiem-teoretykiem, znawcą mechaniki kwantowej. W czerwcu 1942 roku został mianowany dyrektorem Projektu Manhattan (Manhattan Project). Zorganizował Centrum Naukowe w Los Alamos w Nowym Meksyku, gdzie skupił najlepszych fizyków do pracy nad stworzeniem bomby atomowej. Pod koniec programu kierował ponad trzema tysiącami ludzi, jednocześnie rozwiązując licznie pojawiające się teoretyczne czy techniczne problemy. Po wojnie Oppenheimer był przewodniczącym Amerykańskiej Komisji Energii Atomowej, sprzeciwiał się budowie jeszcze potężniejszej broni - bomby termonuklearnej. W 1953 roku, gdy narastały w USA nastroje antykomunistyczne, został oskarżony o sympatie prokomunistyczne i pozbawiono go dostępu do tajemnic państwowych, co zakończyło jego wpływ na politykę naukową. Otrzymał stanowisko czysto akademickie - dyrektora Instytutu Studiów Zaawansowanych (Institute of Advanced Study) w Princeton. W ostatnich latach swojego życia wiele czasu poświęcał na rozważanie problemów etyki i moralności w nauce. Zmarł na raka gardła w 1967 roku.

8

8. Radziecka bomba jądrowa

Stalin, postrzegając bombardowanie Hiroszimy jako załamanie równowagi sił pomiędzy USA i ZSRR, nadał radzieckiemu projektowi badań atomowych, jako sprawie bezpieczeństwa narodowego, najwyższy priorytet. Kurczatow mógł liczyć nie tylko na duże dofinansowanie, dostawy surowce czy pomoc ekspertów z Niemiec (jak np. Gustawa Hertza*)), ale również na zatrudnienie określonej grupy radzieckich fizyków, mających w tej dziedzinie osiągnięcia z lat przed II Wojną Światową. Od połowy 1953 roku całkowity nadzór nad programem atomowym objął szef NKWD (radzieckiej policji politycznej), Ławrentij Beria.

*) G.Hertz, wraz z grupą niemieckich fizyków, został w 1945 roku złapany przez radziecką policję polityczną NKWD na terenie radzieckiej strefy okupowanych Niemiec, a potem dostał propozycję „nie do odrzucenia”; dopiero po „spotkaniu na szczycie” w Genewie w 1955 roku pozwolono części jeńców niemieckich opuścić b.ZSRR (przyp. tłum.)

Laboratorium Kurczatowa w Moskwie

Igor Kurczatow (1903-1960)

Igor Kurczatow, po ukończeniu Uniwersytetu na Krymie, zaczął w 1925 r. pracować w instytucie u Abrama Joffego w Leningradzie (obecnie Petersburg). Przez pierwsze lata Kurczatow zajmował się fizyką dielektryków, a od 1932 roku zainteresował się nowymi badaniami w fizyce jądrowej. Po inwazji Niemiec na ZSRR Kurczatow brał udział w pracach nad zabezpieczaniem statków przed minami magnetycznymi. W roku 1943 zaczął kierować tajnym radzieckim programem nuklearnym i działał na tym polu do końca życia. Przez wszystkie lata pracy, po sukcesie programu, gdy wzrastała świadomość destrukcyjnej siły broni jądrowej, Kurczatow był coraz bardziej zaniepokojony możliwością jej użycia, poczuwał się do odpowiedzialności za swoją pracę i starał się przekonywać innych do zaprzestania dalszych testów jądrowych.

Gustav Ludwig Hertz (1887 - 1975)

Gustav Ludwig Hertz (1887-1975) studiował na uniwersytetach w Getyndze, Monachium i Berlinie; uzyskał doktorat w 1911 roku. W latach 1920-1925 pracował w zakładach firmy Philips w Eindhoven w Holandii. W 1925 roku został dyrektorem Instytutu Fizyki na Uniwersytecie w Halle, a od 1928 roku dyrektorem Instytutu Fizyki na Politechnice w Berlinie (Charlottenburg). W 1935 roku rezygnuje z powodów politycznych i ponownie wraca do przemysłu jako dyrektor laboratorium firmy SIEMENS. W latach 1945 – 1954 kieruje pracami badawczymi w ZSRR*), potem jest profesorem i dyrektorem Instytutu Fizyki na Uniwersytecie im Karola Marksa w Lipsku. Po przejściu na emeryturę w 1961 roku mieszkał najpierw w Lipsku, a potem w Berlinie. Hertz wraz z Franckiem badał w 1911 roku zderzenia elektronów, pokazał ilościowe zależności pomiędzy seriami linii widmowych a przekazem energii elektronów w zderzeniach z atomami, co potwierdzało teorię Bohra. Po powrocie do Berlina w 1928 roku zaczął od odbudowy Instytutu Fizyki oraz odnowienia uczelni. Pracował nad separowaniem izotopów neonu przy pomocy dyfuzji kaskadowej. Wraz z Franckiem został w 1925 roku uhonorowany Nagrodą Nobla z fizyki „za odkrycie praw opisujących rozpraszanie elektronów na atomach”.

*) G.Hertz, wraz z grupą niemieckich fizyków, został w 1945 roku złapany przez radziecką policję polityczną NKWD na terenie radzieckiej strefy okupowanych Niemiec, po czym dostał propozycję „nie do odrzucenia”. Dopiero po „spotkaniu na szczycie” w Genewie w 1955 roku pozwolono części jeńców niemieckich opuścić b.ZSRR czyli wyjechać do różnych Niemiec! (przyp.tłum.)

8.1. Radziecka bomba jądrowa (c.d.)

Prace nad radziecką bombą przebiegały w następującym tempie:

  • Pierwsza reakcja łańcuchowa – 25 grudnia 1946 roku,
  • Uruchomienie pierwszego reaktora – rok 1948,
  • Wybuch pierwszej radzieckiej bomby – 29 sierpnia 1949 roku.

Konstrukcja pierwszej radzieckiej bomby była oparta na konstrukcji pierwszej bomby amerykańskiej, której budowę Związek Radziecki poznał dzięki pracy wywiadu, a zwłaszcza szpiegowskiej działalności Klausa Fuchsa – a rzetelność danych wywiadu potwierdzili fachowcy z Arzamas–16.

Tajne laboratorium w Arzamas-16
Pierwszy radziecki test bomby rozszczepieniowej RDS-1
(ros. Rieaktiwnyj Dwigatiel Stalina; nazywany na Zachodzie JOE – 1)
w dniu 29 sierpnia 1949 r.

Klaus Fuchs (1911 - 1988)

Klaus Fuchs (1911-1988), uciekinier z Niemiec, członek Partii Komunistycznej, doktoryzował się w Bristolu, pracował w brytyjskim programie atomowym podczas II Wojny Światowej, został następnie wysłany do pracy w Los Alamos. Jako utalentowany fizyk przyczynił się do sukcesu Projektu Manhattan swoimi pracami nad dyfuzją gazową i teorią implozji. Jest znany jako „szpieg atomowy”, który przesyłał do ZSRR wszystkie znane sobie tajniki broni jądrowej. Po wojnie zatrudniony został na kierowniczych stanowiskach w brytyjskiej Agencji Energii Atomowej w dziale broni jądrowej, aż do zdemaskowania i aresztu. Dowody szpiegowskiej działalności Fuchsa pochodziły z USA, z przechwyconych depesz konsulatów radzieckich, wysyłanych w 1944 roku, a nie rozszyfrowanych aż do 1949 roku. FBI rozpoczęło we wrześniu 1949 r. gigantyczne śledztwo, w wyniku czego 27 stycznia 1950 roku w MI-5 Fuchs przyznał się do winy. To wydarzenie prawdopodobnie przyspieszyło amerykańskie prace nad bronią wodorową, których rozpoczęcie ogłosił Prezydent USA, Harry Truman, 4 dni po aresztowaniu Fuchsa. Po odbyciu kary 9 lat więzienia Klaus Fuchs został wydalony do NRD, gdzie wykładał fizykę.

9

9. Bomba wodorowa

Reakcja łączenia (syntezy) jąder deuteru i trytu w jądro helu dostarcza większej gęstości energii niż reakcja rozszczepienia jąder ciężkich: na jednostkę masy paliwa reakcja syntezy jest 40 000 000 bardziej wydajna, niż eksplozja TNT. Dla reakcji syntezy nie istnieje pojęcie masy krytycznej i dlatego nie ma ograniczenia na moc bomby opartej o tę reakcję.

Schemat reakcji łączenia (fusion) deuteru i trytu w hel

Wytworzenie bomby działającej na zasadzie reakcji syntezy okazało się niezwykle trudne i jej zbudowanie, od 1942 roku silnie popierane w Los Alamos przez E.Tellera, różniło się znacznie od łatwiej osiągalnej budowy bomby opartej na reakcji rozszczepienia.

Głównym problemem reakcji syntezy jest jednoczesne osiągnięcie bardzo wysokiej temperatury i dużej gęstości paliwa, które w normalnych warunkach jest gazem. Dodatkowy problem, to krótki czas połówkowego zaniku trytu (12,3 lat). Niezbędną wysoką temperaturę można zapewnić jedynie przez eksplozję materiału rozszczepialnego. Podstawowym składnikiem paliwa dla reakcji syntezy jest deuterek lekkiego izotopu litu, 6Li. Z litu można produkować tryt również w wyniku poddania litu bombardowaniu neutronów.

Konstrukcja do pierwszego testu termojądrowego o nazwie MIKE, ważąca 62 tony, głównie z powodu aparatury kriogenicznej, koniecznej do utrzymywania w stanie ciekłym paliwa termojądrowego - deuteru. (Temperatura wrzenia deteru wynosi ok. 24 K, czyli – 249oC przy ciśnieniu 1,3 MPa

Edward Teller (1908-2003)

Edward Teller (1908-2003), urodzony na Węgrzech fizyk amerykański, studiował chemię w Karlsruhe (Niemcy), fizykę teoretyczną w Monachium (Niemcy) oraz, pod kierunkiem Nielsa Bohra, w Kopenhadze (Dania). Następnie pracował w Lipsku pod kierunkiem Heisenberga i uzyskał tam w 1930 r. stopień doktora fizyki. Na Uniwersytecie w Getyndze współpracował z Jamesem Franckiem. Opuścił Niemcy po dojściu Hitlera do władzy, udając się do Kopenhagi i Londynu (gdzie prowadził wykłady w University College), a następnie wyjechał do USA, gdzie otrzymał stanowisko profesora na Uniwersytecie im. G.Waszyngtona (George Washington University). Jako fizyk-teoretyk zajmował się mechaniką kwantową, fizyką molekularną i fizyką jądrową. W 1941 roku zainteresował się zagadnieniem energii jądrowej wydzielanej w reakcjach rozszczepienia jąder ciężkich oraz w reakcjach syntezy jąder lekkich. W 1943 r. dołączył do zespołu w Los Alamos, kontynuując prace nad eksplozją wynikającą z rekcji rozszczepienia jąder ciężkich i możliwością eksplozji w wyniku reakcji syntezy jąder lekkich. Poczynając od lat 1949-1950 Teller pracował w Los Alamos nad bombą wodorową; przyczynił się on do uznania broni termojądrowej za istotną część potencjału wojennego USA. Od 1953 r. był profesorem na Uniwersytecie Kalifornijskim (w Berkeley) i zastępcą dyrektora w nowoutworzonym Narodowym Laboratorium im. Lawrence'a w Livermore (Lawrence Livermore National Laboratory). W 1960 roku został profesorem fizyki na Uniwersytecie Kalifornijskim (University of California). Teller zawsze był zwolennikiem potężnego amerykańskiego arsenału nuklearnego.

10

10. Projekt Tellera - Ulama

Matematyk Ulam zaproponował w 1950 roku rozwiązanie głównego problemu konstrukcji bomby opartej o reakcję syntezy: niezbędne dla zaistnienia reakcji ściśnięcie (kompresję) paliwa można uzyskać wykorzystując falę uderzeniową, będącą następstwem eksplozji bomby rozszczepieniowej. Z kolei Teller zaproponował implozję w wyniku działania promieniowania, a nie w wyniku działań mechanicznych. W ten sposób projekt dwustopniowej implozji radiacyjnej umożliwił stworzenie nowej broni termojądrowej.

Wybuch zestawu testowego MIKE
1 listopada 1952 roku,
oceniony na 10,4 Mt TNT
Wybuch MIKE spowodował całkowite wyparowanie
jednej z wysepek atolu Eniwetok na Pacyfiku
(Elugelab - archipelag Marshalla)

Stanisław Marcin Ulam (1909-1984)

Stanisław Marcin Ulam (1908-1984), obywatel amerykański pochodzenia polskiego, w 1933 roku doktoryzował się na Politechnice Lwowskiej, gdzie studiował matematykę (teorię mnogości i topologię) pod kierunkiem Stefana Banacha. Ulam wniósł ważny wkład w rozwój wielu dziedzin matematyki i rachunku prawdopodobieństwa. W 1936 roku został zaproszony do Instytutu Studiów Zaawansowanych (Institute for Advanced Study) w Princeton. W latach 1937-1940 pracował na Uniwersytecie Harvarda, a od 1940 roku na Uniwersytecie w Wisconsin na stanowisku profesora matematyki. Rodzina Ulama, oprócz brata, została zamordowana przez Niemców w czasie II Wojny Światowej. W roku 1943 von Neumann zaprosił Ulama do udziału w prowadzonych w Los Alamos pracach nad bombą atomową.

Po zakończeniu wojny Ulam, pracując z E. Tellerem, znalazł rozwiązanie dla wielu problemów budowy bomby wodorowej: dwustopniowa implozja, znana jako konfiguracja Tellera-Ulama, umożliwiła zbudowanie nowoczesnej broni termojądrowej. S.M. Ulam oraz J.C.Everett zaproponowali metodę nuklearnego napędu statków kosmicznych, nazwaną „Orion”, a podczas pobytu w Los Alamos Ulam opracował technikę numeryczną, dającą się zastosować do rozwiązywania wielu zagadnień - "metodę Monte Carlo” (w której stosuje się losowanie wartości parametrów). Zajmował się również badaniem procesów nieliniowych. Ulam pozostał w Los Alamos do 1965 roku, kiedy to został powołany na stanowisko profesora matematyki na Uniwersytecie w Colorado. W chwili śmierci był na tym Uniwersytecie profesorem biomatematyki.

11

11. Jak działa bomba wodorowa?

Szczegóły konfiguracji Tellera-Ulama wciąż jeszcze są utajnione. Na podstawowym schemacie układu rozszczepienie-synteza-rozszczepienie (ang. skrót 3F: fission-fusion-fission) na jednym końcu znajduje się (pierwotna) bomba rozszczepieniowa (implozyjna) z rdzeniem zawierającym specjalny układ 239Pu, 238U, Be oraz naturalnego uranu, na drugim paliwo termojądrowe (deuter i tryt) oraz środki silnie wybuchowe.

Schemat bomby wodorowej, w której następuje synteza deuteru i trytu

Po chemicznej implozji impuls neutronowy z wysokonapięciowego generatora neutronów inicjuje łańcuchową reakcję rozszczepienia. Promieniowanie X powstałe przy rozszczepieniu dochodzi do pianki ze styrenu umieszczonej na drugim końcu zestawu wokół materiału do reakcji syntezy, osłoniętego warstwą 238U dla ochrony przed falą uderzeniową. Impuls ciśnienia promieniowania z implodującej pianki ściska i podgrzewa cylinder z paliwem do reakcji syntezy, który zawiera wewnątrz kolejny materiał rozszczepialny. Neutrony z pierwotnej eksplozji wytwarzają w reakcji z litem tryt do reakcji syntezy. Wysoko-energetyczne neutrony z reakcji syntezy powodują rozszczepienie osłony uranowej pokrywającej cylinder bomby wodorowej.

12

12. Uczeni przeciwko uczonym

Dyskusja o bombie H

Naukowcy z kierowanego przez Oppenheimera Głównego Komitetu Doradczego przy Komisji Energii Atomowej, wielokrotnie (z powodów technicznych, militarnych, politycznych i etycznych) odrzucali program budowy bomby H (bomby wodorowej), mocno wspierany przez Tellera i Lawrence'a. W opinii Głównego Komitetu Doradczego rozmieszczenie nowego rodzaju broni rozszczepieniowej byłoby wystarczającym zapewnieniem bezpieczeństwa USA, nawet gdyby Związek Radziecki wyprodukował bombę H.

W 1954 roku przeprowadzono na Pacyfiku serię eksplozji broni termojądrowej dużej mocy. Wybuch Bravo, na atolu Bikini, dokonany 24 lutego 1954 roku, o mocy 17 Mt, był powodem największej katastrofy radiologicznej w dotychczasowej historii USA. Kilka wysp na archipelagu Marshala zostało pokryte promieniotwórczym popiołem; cały atol Bikini został skażony, a wiele osób z obsługi otrzymało nadmierne dawki promieniowania.
Pierwsza amerykańska przenośna megatonowa bomba termojądrowa, Mk-17, o wadze 21 ton i mająca siłę wybuchu około megatony (1956 r.)

Ernest Orlando Lawrence (1901 - 1958)

W 1919 roku Ernest Orlando Lawrence wstąpił na Uniwersytet stanowy Południowej Dakoty (University of South Dakota), gdzie w 1922 roku uzyskał magisterium z chemii. W 1925 roku doktoryzował się na Uniwersytecie Yale (Yale University). W 1928 roku został powołany na stanowisko docenta, a w dwa lata później został profesorem zwyczajnym na Wydziale Fizyki Uniwersytetu Kalifornijskiego (w Berkeley). Od 1936 roku do śmierci był dyrektorem tamtejszego Laboratorium Promieniowania (Radiation Laboratory). Podczas II Wojny Światowej miał istotny wkład w tworzenie bomby atomowej, w Projekcie Manhattan zajmował szereg ważnych stanowisk. Po wojnie odegrał ważną rolę w próbach doprowadzenia do międzynarodowego porozumienia w sprawie wstrzymania próbnych eksplozji broni jądrowej. W roku 1958 był uczestnikiem delegacji amerykańskiej na poświęconą tej sprawie Konferencję Genewską. Prace badawcze Lawrence’a dotyczyły fizyki jądrowej. W roku 1929 wynalazł cyklotron, w którym przyspieszane cząstki w zderzeniach z atomami różnych pierwiastków tworzyły nowe, nieznane dotąd pierwiastki. Odkryto setki nowych, promieniotwórczych izotopów znanych pierwiastków. We współpracy z bratem, Johnem, badali medyczne i biologiczne zastosowania cyklotronu. Lawrence budował coraz większe wersje cyklotronów, a w 1941 roku, jako pierwszy wytworzył w laboratorium znane z promieniowania kosmicznego mezony π, później rozszerzając badania na antycząstki. Uhonorowany w 1939 roku nagrodą Nobla z fizyki „za wynalezienie i rozwój cyklotronów, za wyniki otrzymane przy ich użyciu, a zwłaszcza za wytworzenie sztucznej promieniotwórczości”.

13

13. Radziecka bomba wodorowa

Radziecki program termojądrowy rozpoczęto w połowie 1948 roku. W grupie fizyków- teoretyków, kierowanej przez Y.B.Zeldowicza byli m.in. A.D.Sacharow, V.L.Ginzburg i V.A.Davidenko. Skoncentrowano się na użyciu deuterku 6Li, a pierwszy zestaw (o nazwie „słojka” - „przekładaniec”, a wg. nazw amerykańskich RDS-6s) był testowany 12 sierpnia 1953 roku. Zastosowano odkryty w roku 1954 przez Sacharowa proces implozji radiacyjnej, podobny do idei Tellera-Ulama, a pierwszy test prawdziwej bomby H (o mocy 1,6 Mt) wykonano 22 listopada 1955 roku.

Szkicowy rysunek bomby wodorowej , na liście Zeldowicza i Sacharowa do Charitona.

Yakow Borysowicz Zeldowicz (1914-1987)

Mając 17 lat Zeldowicz zaczął pracować jako laborant w Instytucie Fizyki w Leningradzie (obecnie Petersburg). Zeldowicz został wybrany na członka Akademii Nauk i mianowany profesorem Uniwersytetu w Moskwie bez uzyskania kolejnych stopni naukowych. Razem z Yu. Charitonem badał w latach 1939-1940 możliwość zachodzenia reakcji łańcuchowej.

Zeldowicz był pierwszym kierownikiem zespołu teoretyków w tajnym laboratorium atomowym w Arzamas-16. Osobiście opracował teoretyczne podstawy pierwszych radzieckich bomb: atomowej i wodorowej. Prace Zeldowicza zapoczątkowały fizykę materii poddawanej wysokim ciśnieniom oraz dotyczyły hydrodynamiki promieniowania. Zaczynając od fizyki jądrowej zajmował się następnie w latach 1950-ych fizyką cząstek elementarnych i astrofizyką. Łącząc astrofizykę i fizykę cząstek elementarnych był pionierem prób powiązania fizyki cząstek elementarnych z kosmologią.

Andriej Sacharow (1921-1989)

Andriej Sacharow (1921-1989) studiował na Wydziale Fizyki Uniwersytetu Moskiewskiego. Po ukończeniu studiów pracował w latach 1942-1945 w przemyśle zbrojeniowym. Od 1945 roku pracował w Instytucie Lebiediewa Akademii Nauk, gdzie w 1947 roku uzyskał stopień doktora w dziedzinie fizyki jądrowej. W 1948 roku został włączony do kierowanego przez I.E.Tamma zespołu badawczego, którego celem było zbudowanie broni nuklearnej. Przez następne 20 lat pracował w tajnych programach naukowych, najpierw w Moskwie, a następnie w utajnionych laboratoriach poza stolicą. W latach 1953 -1962 brał udział w pracach nad budową broni jądrowej. W tym samym czasie zaczął zdawać sobie sprawę z dylematów moralnych towarzyszących tym pracom. Poczynając od 1964 r. zaczął zajmować się problemami biologii. W tym czasie rosło jego zaniepokojenie wieloma napotkanymi problemami, co w 1968 roku doprowadziło Sacharowa do przekazania swoich przemyśleń opinii publicznej w artykule „Postęp, pokojowe współistnienie i wolność intelektualna”. Artykuł bardzo szybko stał się znany światowej opinii publicznej. Przez długi czas w oficjalnej prasie ZSRR nie był ten artykuł wspominany, później wszelkie wzmianki były albo pełne dezaprobaty albo ironiczne. Po roku 1970 roku stał się Sacharow rzecznikiem praw człowieka i obrońcą więźniów politycznych. Poczynając od lipca 1968 roku, gdy jego artykuły zostały opublikowane poza granicami ZSRR, został odsunięty od tajnych prac naukowych, pozbawiony wszelkich przywilejów “nomenklaturowych” i powrócił do pracy w Instytucie Lebiediewa, gdzie zajmował się teorią cząstek elementarnych, teorią grawitacji i kosmologią. W 1975 roku otrzymał pokojową nagrodę Nobla i nadal działał jako obrońca praw człowieka. W 1980 roku, po publicznym potępieniu inwazji ZSRR na Afganistan, został zesłany do miasta Gorki, gdzie nadal był poważnie nękany przez radziecką policję polityczną KGB. Dopiero przyjście do władzy M.Gorbaczowa umożliwiło mu w 1986 roku powrót z wygnania do Moskwy, gdzie wkrótce został wybrany posłem do parlamentu („Dumy“).

13.1. Radziecka bomba wodorowa (c.d.)

Po sukcesach w budowie wojskowego potencjału jądrowego radzieccy fizycy znaleźli się na uprzywilejowanej pozycji, a radziecka Akademia Nauk stała się potężną instytucją w radzieckim systemie politycznym.

Mapa pokazująca radzieckie laboratoria broni jądrowej
Test zestawu RDS-37 na poligonie w Semipałatyńsku (Kazachstan), 22 listopada 1955 roku. Nieoczekiwanie atmosferyczna warstwa inwersyjna odbiła falę uderzeniową ku powierzchni ziemi, a wynikiem zawalenia się budynku była śmierć trzech osób.
14

14. Brytyjska broń jądrowa

Po zakończeniu II Wojny Światowej Stany Zjednoczone przerwały współpracę z państwami Zjednoczonego Królestwa, co spowodowało, że rząd Wielkiej Brytanii podjął decyzję o rozwijaniu własnego programu jądrowego.

Test o nazwie „Hurricane“ o mocy ~25 kt , wyspa Trimouille (australijskie wyspy Monte Bello na Oceanie Indyjskim), 3 października 1952. Bomba została zamontowana na fregacie HMS Plym, która w wyniku testu wyparowała.

Powodami brytyjskiego dążenia do posiadania broni jądrowej - a był to czas nasilania się „zimnej wojny“ - były zarówno chęć powrotu do roli światowej potęgi, jak i dążenie do uniezależnienia się od USA, czy zwiększenia bezpieczeństwa wobec rosnącej potęgi Związku Radzieckiego. Decyzja została podjęta 8 stycznia 1947 roku przez tajną komisję rządową, bez powiadamiania opinii publicznej. Dopiero 12 maja 1948 roku zawoalowane informacje o programie rozwoju broni atomowej pojawiły się w czasie debaty parlamentarnej. Dyrektorem Instytutu Badania Energii Atomowej został John Cocroft, a kierownictwo programu budowy bomby objął William G.Penney'.

John Douglas Cockcroft (1897 - 1967)

Po odbyciu w czasie I Wojny Światowej służby wojskowej w Królewskiej Artylerii Polowej John Douglas Cockcroft powrócił do Manchesteru na studia w dziedzinie elektrotechniki. Po dwóch latach praktyki w przemyśle zaczął studia matematyczne w St. John’s College w Cambridge, które ukończył w 1924 roku. Następnie pracował w zespole kierowanym przez lorda Rutherforda w Cavendish Laboratory. We współpracy z P.Kapicą badał wytwarzanie silnych pól magnetycznych w niskich temperaturach. Po roku 1928 powrócił do problemu przyspieszenia protonów przy użyciu wysokich napięć, nad którym pracował wspólnie z E.T.S. Waltonem. W 1932 dokonali oni przemiany jądrowej litu i boru przy użyciu wysokoenergetycznych protonów. Pionierskie prace Cocrofta nad zastosowaniem akceleratorów cząstek do badania jąder atomowych zostały w 1951 roku uhonorowane Nagrodą Nobla z fizyki. W 1934 roku otrzymał stanowisko w Royal Society Mond Laboratory w Cambridge, w którym był od 1939 roku profesorem. We wrześniu 1939 został wiceministrem do spraw nauki w Ministerstwie Zasobów, gdzie pracował nad zastosowaniem radaru do obrony wybrzeży i obrony przeciwlotniczej. Następnie kierował Instytutem Badań i Rozwoju Obrony Powietrznej (Air Defence Research and Development Establishment). W 1944 roku wyjechał do Kanady, gdzie, jako dyrektor Anglo-Kanadyjskiej Komisji Energii Atomowej, kierował Laboratoriami w Chalk River i Montrealu aż do 1946 roku, kiedy to powrócił do Wielkiej Brytanii aby objąć kierownictwo Ośrodka Badawczego Energii Atomowej w Harwell. W latach 1954-1959 kierował badaniami naukowymi w brytyjskiej Komisji Energii Atomowej. W październiku 1959 roku został wybrany dziekanem Churchill College w Cambridge.

William George Penney (1909 - 1991)

William George Penney (1909-1991) w 1929 roku ukończył studia na Uniwersytecie Londyńskim. Po dwuletnim pobycie na Uniwersytecie w Wisconsin powrócił do Wlk. Brytanii i uzyskał w Cambridge w 1935 roku stopień doktora fizyki za zastosowanie mechaniki kwantowej w fizyce kryształów. Następnie, w latach 1936–1945, został wykładowcą matematyki w Imperial College w Londynie. W latach 1944-1945 brał udział w amerykańskim programie budowy bomby atomowej w laboratoriach w Los Alamos. Jego zadaniem była ocena skutków wybuchu bomby, szczególnie w zależności od wysokości, na której zostaje bomba zdetonowana. Od 27 kwietnia 1945 roku Penney jest członkiem dziesięcioosobowego Komitetu Celów, którego zadaniem było ustalenie listy miejsc ataku jądrowego. Penney z samolotu na bieżąco obserwował atak na Nagasaki, a następnie przeprowadzał inspekcję zniszczeń na powierzchni ziemi.

Po powrocie do Wlk. Brytanii brał udział w tworzeniu brytyjskiej broni jądrowej aż do pierwszego testowego wybuchu w 1952 roku (na archipelagu Monte Bello u płn.-zach. wybrzeży Australii). Kierował, jako dyrektor, badaniami brytyjskiego potencjału nuklearnego w Aldermaston. Od 1954 roku był członkiem, a od 1964 roku - przewodniczącym Komisji Nadzoru Badań i Wykorzystania Energii Atomowej. Opuścił to stanowisko w 1967, gdy został wybrany rektorem Imperial College (zrezygnował z tego stanowiska po 6 latach).

14.1. Brytyjska broń jądrowa (c.d.)

Ośrodek Badawczy Energii Atomowej zlokalizowano w Harwell, 12 mil (ok. 20 km) na południe od Oxfordu - mieścił on laboratoria „cywilne“, część przemysłowa projektu znajdowała sie w Risley (Lancashire). Pierwszy brytyjski reaktor BEPO (British Experimental Pile Zero -brytyjski doświadczalny reaktor mocy zerowej) zadziałał 3 lipca 1948 roku. Pierwsza brytyjska bomba eksplodowała 3 października 1951 roku (wyspy Monte Bello, Australia), a pierwsza bomba wodorowa została zdetonowana w maju 1957 roku na Pacyfiku.

Grapple 1, pierwszy test brytyjskiej bomby H, 15 maja 1957 r., obok wyspy Malden, wybuch o mocy 200-300 kt.
15

15. Atom dla pokoju

Amerykański znaczek pocztowy z 1955 r., upamiętniający program „Atom dla pokoju”

Dnia 8 grudnia 1953 roku prezydent USA, Dwight D. Eisenhower, wystąpił na posiedzeniu Zgromadzenia Ogólnego ONZ z przemówieniem dotyczącym zagadnień technologii jądrowych. Świat stanął w obliczu bezwzględnej rywalizacji Wschód-Zachód przy szybko rosnących arsenałach broni jądrowych o coraz większej sile rażenia. Celem zmniejszenia napięcia międzynarodowego i spowolnienia wyścigu zbrojeń Prezydent USA zaproponował rozpoczęcie rzetelnych rozmów o rozbrojeniu i międzynarodowym wspieraniu pokojowych zastosowań energii jądrowej. Zaproponował utworzenie, pod egidą Organizacji Narodów Zjednoczonych, międzynarodowej agencji do spraw energii atomowej, wyposażonej przez kraje „nuklearne” (dysponujące energią atomową) w materiały rozszczepialne i odpowiednią wiedzę. Celem takiej instytucji byłoby opracowanie metod wykorzystywania materiałów rozszczepialnych do celów pokojowych we wszystkich krajach świata.

Grudzień 1953 roku - Prezydent USA, Dwight D. Eisenhower, przedstawia Zgromadzeniu Ogólnemu Narodów Zjednoczonych plan międzynarodowej współpracy w dziedzinie pokojowego wykorzystania energii jądrowej

15.1. Atom dla pokoju (c.d.)

Polityka „Atom dla pokoju” zmieniła stosunki USA z innymi krajami – zamiast utrzymywania zasady tajności wprowadzono, z odpowiednim zabezpieczeniem, dwustronne uzgodnienia dotyczące udostępniania innym krajom materiałów i technologii jądrowych do zastosowań cywilnych.

Galaktyka NGC 7252 „Atom dla pokoju” – nazwana tak ze względu na swój niezwykły kształt: jasne, mgliste smugi podobne są do skrzydeł gołębich (gołąb, to symbol pokoju), a rozmycie centralnej części obiektu przypomina dawne wyobrażenie atomu. Ten obiekt astronomiczny jest wynikiem zderzania się dwóch spiralnych galaktyk, w wyniku którego tworzy się pojedynczy obiekt.
16

16. Międzynarodowa Konferencja Genewska

Międzynarodowa Konferencja Genewska ds. Pokojowego Wykorzystania Energii Atomowej – Genewa, 1955 rok

Po amerykańskiej propozycji „atom dla pokoju” ONZ zwołała międzynarodową konferencję na ten temat.

Jej organizatorami było 7 państw: Brazylia, Francja, Indie, Kanada, USA, Zjednoczone Królestwo i Związek Radziecki. Konferencja odbyła się w Genewie w sierpniu 1955 roku z udziałem 1428 delegatów z 73 krajów.

Po raz pierwszy uczeni ze Wschodu i Zachodu mogli przedstawić i przedyskutować jądrowe dane naukowe. Konferencja była wielkim sukcesem i stała się początkiem „odwilży” w międzynarodowej atomistyce. Konferencję odwiedził prezydent Eisenhower, uczestniczący w tym czasie w innym ważnym spotkaniu („spotkaniu na szczycie” Francji, Wlk. Brytanii, USA i ZSRR, dotyczącym min. losów powojennych Niemiec). Druga Konferencja Genewska, w 1958 roku, zgromadziła niemal dwukrotnie więcej uczestników, a USA ogłosiły wtedy odtajnienie danych naukowych dot. produkcji energii w reakcjach syntezy jąder lekkich.

17

17. Manifest Einsteina-Russela

Pod koniec 1954 roku Bertrand Russell odwiedził Einsteina, prosząc go o przygotowanie wspólnej deklaracji opartej na zbliżającej się bożonarodzeniowej audycji BBC "Niebezpieczeństwa człowieka", przygotowanej przy poparciu wielu uczonych i mającej apelować do ludzi nauki z wielu krajów, reprezentujących różne poglądy polityczne, do spotkania i ocenienia skali niebezpieczeństw wynikających z istnienia broni masowego rażenia.

Proklamacja Manifestu Einsteina-Russella w sali Caxton Hall w Londynie, 9 lipca 1955 roku.

Einstein odniósł się do tego pomysłu z entuzjazmem, prosząc Russella o wstępne przygotowanie tekstu. Manifest, podpisany przez wielu uczonych (podpisy złożyli: M.Born, P.W.Bridgam, L.Infeld, J.F.Jolliot-Curie, H.J.Muller, L.Pauling, C.F.Powell, J.Rotblat, H.Yukawa) przedstawiono opinii publicznej na dużej konferencji prasowej w Londynie 9 lipca 1955 roku. Manifest wzywał ludzi nauki całego świata do spotkania celem znalezienia sposobu zapobiegania nieuniknionym niebezpieczeństwom, gdyby broń jądrowa kiedykolwiek miała być ponownie użyta. Sygnatariusze usilnie apelowali do rządów o zrozumienie faktu, że ludzkość znalazła się w takich czasach, że konflikty muszą być rozstrzygane drogą pokojową: „Wiedząc, że broń jądrowa grozi zagładą rodzaju ludzkiego, zwracamy się do Rządów świata o zobowiązanie się i publiczne ogłoszenie, że ich dążenia nie będą realizowane drogą wojny światowej i oczekujemy, że znajdą pokojowe środki do rozwiązywania wszelkich spornych problemów”

Linus Pauling (1901 - 1994)

Linus Pauling (1901–1994) uzyskał w roku 1922 licencjat w Oregon State College, a w roku 1925 stopień doktora chemii w Kalifornijskim Instytucie Technologicznym (Cal-Tech: California Institute of Technology). W latach 1925-1927 spotykał się w czasie studiów z Arnoldem Sommerfeldem w Monachium, Erwinem Schrödingerem w Zurichu i z Nielsem Bohrem w Kopenhadze. W latach 1927-1964 był członkiem zespołu naukowego Cal-Tech. W latach 1963-1967 był profesorem w centrum Badania Instytucji Demokratycznych w Santa Barbara, w latach 1967–1969 profesorem chemii Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego, a od 1969 roku pracownikiem naukowym na Uniwersytecie Stanford. Początkowo Pauling interesował się chemią fizyczną, a zwłaszcza przestrzenną budową molekuł i wpływem rozkładu przestrzennego na własności molekuł. Otrzymał w 1954 roku Nagrodę Nobla z chemii „za badania własności wiązań chemicznych i ich wpływ na wyjaśnienie struktur substancji złożonych”. Chemia fizyczna i zainteresowanie własnościami molekuł doprowadziło Paulinga do biochemii, również biochemii ciała ludzkiego. W roku 1950 zbudował pierwszy zadowalający model molekuły białka, co było odkryciem o podstawowym znaczeniu, umożliwiającym zrozumienie działania żywych komórek. Podczas II Wojny Światowej Linus Pauling uczestniczył w wielu naukowych programach niezbędnych dla obrony kraju, za co został uhonorowany w 1948 r. prezydenckim Medalem Zasługi. Użycie broni jądrowej w końcowym okresie II Wojny Światowej zmieniło zainteresowania Paulinga – już od lat 40-ych, będąc członkiem założonego przez Einsteina Komitetu Ostrzegawczego Fizyków Atomowych (działającego w latach 1946-1950), udzielał swego poparcia wielu organizacjom pokojowym, ale również osobiście prowadził wiele akcji przeciwko każdej wojnie, a zwłaszcza wojnie nuklearnej.

We wczesnych latach 1950-ych i ponownie na początku lat 1960-ych oskarżany był o sympatie prokomunistyczne i proradzieckie, którym to zarzutom kategorycznie zaprzeczał. W 1958 roku, 15 stycznia, przedstawiał w ONZ słynną petycję, podpisaną przez 9235 naukowców z całego świata, protestujących przeciwko dalszym testowym wybuchom nuklearnym.

Traktat o Częściowym Zakazie Prób Jądrowych - PTBT (Partial Test Ban Treaty), podpisany 5 sierpnia 1963 przez USA, Wlk. Brytanię i Związek Radziecki, dopuszczający jedynie wybuchy podziemne, wszedł w życie 10 października 1963 roku. W tym samym dniu Norweski Komitet Noblowski ogłosił przyznanie Linusowi Paulingowi Pokojowej Nagrody Nobla za rok 1962.

W roku 1996, 24 września, 71 państw, w tym 5 "nuklearnych", podpisało układ o Całkowitym Zakazie Prób Jądrowych CTBT (Comprehensive Test-Ban Treaty).

Carl Friedrich Freiherr von Weizsaecker (1912)

Członek wpływowej niemieckiej rodziny mężów stanu, teologów i uczonych, Karl von Weizsäcker urodził się w Kolonii w roku 1912. Studiował wraz z Heisenbergiem i Bohrem. W roku 1942 został profesorem fizyki teoretycznej w Strassburgu; pracował w Instytucie Cesarza Wilhelma (Kaiser Wilhelm Institut) w Berlinie od roku 1944, a w Instytucie Maxa Plancka w Getyndze od roku 1946.

W latach 1957-1969 był profesorem filozofii w Hamburgu, a w tym ostatnim roku został Dyrektorem Instytutu Maxa Plancka ds. badań przyrodniczych i technicznych w Starnbergu. W roku 1938 von Weizsäcker opublikował swą teorię powstawania energii w gwiazdach, a w roku 1946 - teorię tworzenia się układów planetarnych. Był zainteresowany w epistemologii i społecznych implikacjach nauki i był zwolennikiem wykorzystywania nauki dla celów pokojowych.

18

18. Konferencje Pugwash

W odpowiedzi na Manifest Eisteina-Russella w 1957 roku Rotblat organizuje Konferencję Pugwash, nazwaną tak od nazwy małej wioski kanadyjskiej, w której odbyło się pierwsze spotkanie (miejsce spotkania wskazał fundator konferencji, milioner amerykański, Cyrus Eaton, który tam się urodził).

Konferencja Pugwash stanowi forum naukowców poświęcone zakazowi stosowania broni jądrowej i poszukiwaniom pokojowego rozwiązywania konfliktów międzynarodowych.

W pierwszej Konferencji Pugwash wzięło udział 22 uczonych z 10 krajów (Australia, Austria, Chiny, Francja, Japonia, Kanada, Polska, USA, Zjednoczone Królestwo, Związek Radziecki)

Józef Rotblat był pierwszym Sekretarzem Generalnym tej organizacji i jej liderem przez 40 lat. Grupa Pugwash walczyła przeciwko broni jądrowej i była czołowym obrońcą odprężenia i rozbrojenia. Konferencja stanowiła forum dla dyskusji, a niekiedy i uzgodnień na rzecz spowolnienia wyścigu zbrojeń. Początkowo Konferencje Pugwash były jedynym miejscem spotkań i rozmów wybitnych i wpływowych ludzi nauki ze Wschodu i Zachodu. Konferencja stymulowała niezależne badania stanu światowego bezpieczeństwa i rozbrojenia.

Ponad 100 uczonych uczestniczyło w XIV Konferencji Pugwash w Wenecji w sierpniu 1983 roku.
19

19. Deklaracja osiemnastu z Getyngi

Około roku 1956 rząd Niemieckiej Republiki Federalnej (Niemcy były wówczas podzielone na związaną z Zachodem NRF - Niemiecką Republikę Federalną i uzależnioną od Związku Radzieckiego NRD - Niemiecką Republikę Demokratyczną) rozważał możliwość zbudowania własnej broni jądrowej. Sytuacja ta sprowokowała grupę wybitnych atomistów do wystąpenia w 1957 roku z oświadczeniem, że nie będą brać udziału w jakimkolwiek programie związanym z bronią jądrową.

W skład grupy weszli m.in.: Max Born, Otto Hahn, Werner Heisenberg i Karl von Weizsaeker. Deklaracja osiemnastu z Getyngi odbiła się szerokim echem w niemieckim świecie nauki i wielu naukowców poparło to stanowisko. Część sygnatariuszy utworzyła w 1959 roku organizację o nazwie „Vereinigung Deutcher Wissenschaftler” (Stowarzyszenie Niemieckich Uczonych), w skrócie VDW.

18 sygnatariuszy deklaracji z Getyngi

19.1. Deklaracja osiemnastu z Getyngi (c.d.)

Celami VDW są

  • pogłębianie świadomości środowisk naukowych co do odpowiedzialności za skutki społeczne ich pracy
  • badanie problemów wynikających ze stałego rozwoju nauki i techniki
  • wspomaganie ludzi nauki w upublicznianiu spraw wynikających z zastosowania osiągnięć nauki i techniki
  • doradzanie i wpływanie na decyzje w zakresie możliwym do oceny opartej o wiedzę i metodę naukową
  • krytyka wszelkich form nadużywania osiągnięć nauki i techniki
  • obrona wolności badań naukowych i swobodna wymiana informacji w nauce
  • rozszerzanie i wzmacnianie międzynarodowej współpracy naukowej

Strona internetowa VDW : https://vdw-ev.de/

20

20. Międzynarodowa Agencja Energii Atomowej – MAEA

Międzynarodowa Agencja Energii Atomowej (ang. IAEA - International Atomic Energy Agency), zaproponowna przez Prezydenta Eisenhowera w 1953 r., powstała ostatecznie w roku 1957.Podstawowymi zadaniami Agencji są kontrolowanie i rozwijanie zastosowań energii jądrowej oraz transfer technologii jądrowych dla celów pokojowych. W roku 1961 MAEA otworzyła własne laboratorium w Seibersdorfie, Austria.

Traktaty o zakazie prób z bronią jądrową wzmocniły rolę Agencji jako organu kontrolującego, czy materiały jądrowe przeznaczone do legalnego, pokojowego wykorzystania nie są kierowane w stronę zastosowań militarnych.

Budynek Centrali MAEA w Wiedniu (Austria)

20.1. MAEA (c.d.)

Obowiązki, nałożone na MAEA w wyniku traktatów o zakazie prób jądrowych, obejmują kontrolowanie pokojowego stosowania materiałów jądrowych, kontrolę przechowywania materiałów z rozmontowywanej broni jądrowej lub nadwyżek zapasów wojskowych, określania ryzyka stwarzanego przez odpady promieniotwórcze pochodzące z nuklearnych okrętów porzuconych w Arktyce, oraz kontrola bezpieczeństwa poligonów jądrowych w Azji Środkowej i na Pacyfiku. W ostatnich latach MAEA pracuje nad środkami zaradczymi przeciwko zagrożeniu, jakie stwarza możliwy terroryzm nuklearny.

Wirówki, które mogą być użyte do separowania izotopów uranu, znalezione w magazynach wojskowych w pobliżu miejscowości Tuwaitha w Iraku przez inspekcje MAEA (1991-1998)
Występ chóru męskiego Moskiewskiego Instytutu Fizyki i Inżynierii (MIFI) w sali Austria Center w Wiedniu na Sesji Plenarnej MAEA, 15 września 2003 roku.
21

21. Wybuchy jądrowe w celach pokojowych

Już w latach 1960-ych rozważano możliwość przemysłowego stosowania wybuchów jądrowych.

W amerykańskim programie „Plowshare” (Lemiesz), prześledzono wyniki 35 eksplozji dla sprawdzenia możliwości ich zastosowania w kamieniołomach oraz przy pracach ziemnych, ale ostatecznie w USA nie stosuje się tej techniki.

Jedyne znane zastosowanie przemysłowe wybuchów jądrowych, to uformowanie w b. ZSRR tamy w suchym łożysku rzeki Chagan w pobliżu Semipałatyńska w Kazachstanie, w celu gromadzenia wody w czasie wiosennej powodzi.

Krater o nazwie Sedan, w stanie Nevada, utworzony w 1962 roku w wyniku jednej z prób programu Plowshare, stanowi obecnie atrakcję turystyczną.

21.1. Wybuchy jądrowe w celach pokojowych (c.d.)

Test Chagan, o mocy 140 kt, 15 stycznia 1965 roku, Kazachstan

Krater o średnicy 408 m, głębokości do 100 m, otoczony wałem ziemnym o wysokości 20-35 m – tworzy jezioro o objętości 10 000 000 m3. Ok. 20 % promieniotwórczych produktów eksplozji rozproszyło się do atmosfery. Jezioro istnieje nadal i zaopatruje w wodę bydło hodowane w okolicy.

Jezioro Chagan
22

22. Broń jądrowa we Francji

Koła decyzyjne USA nie uznawały wkładu francuskich fizyków w badania energii jądrowej podczas II Wojny Światowej i próbowały zapobiegać uzyskaniu przez Francję technologii nuklearnych. Taka postawa przekonała przywódców francuskich do rozwijania narodowego potencjału jądrowego. W październiku 1945 roku gen. Charles de Gaulle utworzył Komisariat Energii Atomowej (CEA), pod kierownictwem F. Joliot-Curie.

Joliot-Curie, jako Szef CEA, patronował budowie pierwszego francuskiego reaktora jądrowego ZOE z ciężką wodą jako moderatorem. Reaktor uzyskał stan krytyczny 15 grudnia 1948 roku. Publiczne spory na temat francuskiej broni jądrowej toczyły się we Francji przez wiele lat.

Zespół twórców reaktora ZOE, otaczający F.Joliota (siedzi w środku pierwszego rzędu)

Po sprzeciwach przeciwko militarnym zastosowaniom energii jądrowej F.Joliot został w roku 1951 zdymisjonowany ze stanowiska szefa Komisariatu Energii Atomowej.

De Gaulle, wybrany w grudniu 1958 roku na prezydenta V Republiki, zainicjował program wyprodukowania we Francji niezależnej jądrowej „siły uderzeniowej”. Pierwsza plutonowa bomba rozszczepieniowa została zdetonowana w lutym 1960 roku na Saharze, a w sierpniu 1968 przeprowadzony został test broni wodorowej na atolu Fangaratufa na Pacyfiku.

Ostatni testowy wybuch francuski, 28 grudnia 1995, na atolu Mururoa na Pacyfiku. Do wody w lagunie dociera fala uderzeniowa z eksplozji.
23

23. Broń jądrowa w Chinach

Władze komunistycznych Chin rozpoczęły tworzenie własnego arsenału jądrowego pod koniec lat 1950. Celem było zarówno militarne uniezależnienie się od Związku Radzieckiego, jak i stworzenie przeciwwagi dla amerykańskich sił jądrowych. Tajne laboratoria zbudowano w mieście Mianyang w prowincji Syczuan. Kierownikiem programu był Deng Jiaxian.

Pierwsza bomba (implozyjna) z 235U była testowana 16 października 1954 roku na poligonie Łob Nor (pustynia Gobi), a pierwszy test bomby wodorowej (o mocy 3,3 Mt) przeprowadzono 17 czerwca 1967 roku.

Pomnik upamiętniający pierwszą chińską bombę jądrową w mieście Mianyang, gdzie mieszczą się zakłady budowy broni jądrowej - „ Chińska Akademia Fizyki Technicznej”.
Poligon jądrowy Łob Nor po wybuchu pierwszej chińskiej bomby
Pierwsza chińska bomba atomowa miała moc 22 kt.
24

24. Jądrowy wyścig zbrojeń

W czasie szaleńczej rywalizacji militarnej pomiędzy Wschodem i Zachodem byliśmy świadkami ciągłego powiększania się arsenałów coraz skuteczniejszej broni jądrowej. Armie dążyły do posiadania broni dostosowanej do różnych środków transportu i przeznaczonej do różnorakich zastosowań.

Naukowcy i technicy budują, w 1958 roku, układy sterowania dla amerykańskich próbnych wybuchów jądrowych na Pacyfiku.

24.1. Jądrowy wyścig zbrojeń (c.d.)

Przywódcy polityczni powoływali się na konieczność demonstrowania własnej potęgi i zapobiegania możliwemu atakowi jądrowemu. Grupa 5 państw „nuklearnych” zgromadziła 130 000 jednostek broni jądrowej, z czego produkcja w latach 1960-ch wyniosła: 32 000 USA, 45 000 ZSRR, 410 Zjednoczone Królestwo, 540 Francja, 4450 Chiny. Przeprowadzono 1030 testów w USA, 715 w ZSRR, 45 w Zjednoczonym Królestwie, 210 we Francji oraz 45 w Chinach, ocenionych na 418 Mt wybuchów w atmosferze.

Wg. danych z materiałów UNSCEAR 2000 liczba testów (atmosferycznych + podziemnych) wynosiła: USA-1127 (219+908), ZSRR- 969 (219+750), Zjednoczone Królestwo 57 (33+24), Francja 210 (50+160) oraz Chiny 44 (22+22); łączną moc wybuchów oceniono na ok. 530 Mt, z czego ok. 440 Mt w atmosferze (przyp.tłum.)

Wynik podwodnego wybuchu o mocy 8 kt w lagunie na atolu Eniwetok (8 czerwca 1958 roku). W wyniku wybuchu powstał podwodny krater o średnicy 900 m i głębokości 6 m.
25

25. Największa na świecie bomba jądrowa

„Car-bomba” była największą z bomb kiedykolwiek zbudowanych i zdetonowanych. Przewidywana moc trzystopniowej bomby wynosiła 100 Mt, jednak została ona zmniejszona o 50% przez zamianę uranowego płaszcza trzeciego członu na płaszcz z ołowiu, co również pozwoliło wyeliminować ok. 97% oczekiwanego opadu promieniotwórczego.

Była to „najczystsza” z bomb testowanych dotąd, gdzie 97% wydzielonej energii pochodziło z reakcji syntezy, ale skutki tej bomby dla całego świata były straszliwe: całkowity opad promieniotwórczy po wcześniejszych wybuchach wzrósł o 25%, a potężny błysk światła był widzialny w odległości 1000 km, mimo pokrywy chmur.

Montaż „Car-bomby” w Arzamas-16

Bomba o takich parametrach jest bezużyteczna na polu walki, ale zdetonowano ją po to, aby wywołać odpowiednie skutki polityczne (bomba powstawała pod kierownictwem A. D. Sacharowa, a na jej zdetonowanie nalegał ówczesny przywódca Związku Radzieckiego, I sekretarz KPZR – Komunistycznej Partii Związku Radzieckiego, Nikita Chruszczow).

Wybuch przeprowadzono 30 października 1961 roku o godz. 11:32 czasu moskiewskiego. Bombę zrzucono ze specjalnie zmodyfikowanego bombowca strategicznego Tu-95 na poligonie w zatoce Mitiuszkina na Nowej Ziemii.

Makieta „Car-bomby” w Rosyjskim Muzeum Atomistyki
26

26. Traktat o Częściowym Zakazie Prób Jądrowych

Ciągłe testowanie coraz większych ładunków nuklearnych wytworzyło opad promieniotwórczy na całej planecie. Akcje protestu przeciwko próbnym wybuchom jądrowym rozpoczęły się pod koniec 1950 roku i były często kierowane i wspomagane przez poszczególnych uczonych i stowarzyszenia ludzi nauki. W styczniu 1958 roku Linus Pauling wręczył Sekretarzowi Generalnemu ONZ, Dagowi Hammärskjöldowi, petycję, podpisaną przez 9235 ludzi nauki z 49 krajów, żądającą zaprzestania testów jądrowych. Znaczący głos w tej sprawie płynął z Konferencji Pugwash, gdzie wyjaśniano techniczne aspekty weryfikacji i kontroli podziemnych testów jądrowych.

Traktat o częściowym zakazie próbnych wybuchów jądrowych (dopuszczający wybuchy podziemne) został podpisany 5 sierpnia 1963 r. przez 125 państw. Francja kontynuowała prowadzenie wybuchów w atmosferze do 1974 roku, a Chiny aż do października 1980 roku. Odtąd testowano nową broń jądrową w wybuchach podziemnych – przeprowadzono ich ponad 1500.

W kwietniu 1962 r. Linus Pauling stanął na czele pikiety pod Białym Domem w Waszygtonie, protestującej przeciwko wznowieniu testowych wybuchów jądrowych w atmosferze.

26.1. Traktat o Częściowym Zakazie Prób Jądrowych (c.d.)

Poszczególne stadia podziemnego wybuchu jądrowego
Poligon do testów podziemnych w stanie Nevada, USA.
27

27. Uczeni w roli doradców

Ważnym czynnikiem w wyścigu zbrojeń, który zdominował stosunki międzynarodowe do lat 1980-ych, była - zarówno w USA jak i w ZSRR - nadmierna koncentracja władzy w kompleksach militarno-przemysłowych, zainteresowanych ciągłym zwiększaniem finansowania i stałą rozbudową arsenałów nuklearnych, co wymaga niezbędnego udziału ludzi z innych dziedzin nauki i przemysłu.

W tym samym czasie ludzie ze środowisk naukowych byli doradcami rządowymi i pracowali nad zagadnieniami obrony, przeciwstawiając się interesom wojska i to oni właśnie, w krajach dysponujących arsenałami jądrowymi, stworzyli w latach 1960-tych silny ruch na rzecz kontroli zbrojeń i rozbrojenia. Poczynając od lat 1980-ych rządy zmniejszyły zależność swoich decyzji w sprawach bezpieczeństwa międzynarodowego od zaleceń uczonych.

Profesor Glenn T.Seaborg i prezydent USA, J.F.Kennedy (grudzień 1962 roku).
28

28. Traktat o Nierozprzestrzenianiu Broni Jądrowej

Niebezpieczeństwa związane z posiadaniem broni jądrowej przez wiele krajów były źródłem niepokoju społeczności naukowej już od początków „ery atomu”. Wiele problemów wynikało z konieczności uniemożliwienia odejścia od pokojowych zastosowań energii jądrowej, przy jednoczesnym wymogu zagwarantowania zabezpieczenia przed atakiem jądrowym na kraje, które wyrzekły się broni jądrowej. Wymagało to podjęcia działań, mających na celu przekonanie rządów do zawarcia traktatu ograniczającego rozprzestrzenianie się broni jądrowej.

Traktaty podpisane w latach 1968 i 1969 przez 189 państw zabraniały krajom nie posiadającym wówczas broni jądrowej prac nad jej uzyskaniem, popierały pokojową współpracę techniczną, kontrolowaną przez MAEA i wymagały od państw „nuklearnych” wzmożenia wysiłków nad kontynuowaniem negocjacji dotyczących wstrzymania wyścigu zbrojeń i rozbrojenia jądrowego.

Zbudowane w USA satelity Vela służyły do wykrywania wybuchów jądrowych w atmosferze i przestrzeni kosmicznej drogą rejestrowania światła widzialnego i promieniowania podczerwonego, emitowanego podczas eksplozji jądrowej w charakterystycznych podwójnych błyskach. W roku 1979 satelity tego typu zarejestrowały w kosmosie silne błyski promieniowania gamma pochodzenia kosmicznego, co początkowo błędnie przypisano testom jądrowym.

Satelita Vela służący do wykrywania wybuchów jądrowych w atmosferze i przestrzeni kosmicznej. Serię satelit Vela wystrzelono w latach 1963-1969 w celu monitorowania przestrzegania traktatu o częściowym zakazie prób broni nuklearnej z 1963 roku.

28.1. Traktat o Nierozprzestrzenianiu Broni Jądrowej (c.d.)

Zasady wykrywania wybuchu jądrowego.
Źródło obrazka: The National Academies Press za U.S. DOE, 2004
29

29. Rozprzestrzenianie się broni jądrowej

Indie, Izrael i Pakistan nie podpisały traktatu z 1968 roku i posiadają obecnie znaczne arsenały broni jądrowej. Indie rozpoczęły budowanie swojej broni jądrowej po przegranej wojnie z Chinami w 1962 roku, aby móc przeciwstawić się Chinom oraz osiągnąć hegemonię w tym regionie Azji. Pracami kierował Homi Jehangir Bhabha. Pierwszy indyjski wybuch został przeprowadzono w 1974 roku, a cała seria testów w 1998 roku.

W odpowiedzi na powstanie indyjskiego arsenału jądrowego - w kontekście trwającego na subkontynencie azjatyckim konfliktu - Pakistan rozpoczyna zbrojenia jądrowe, demonstrując swoje możliwości serią 6 wybuchów przeprowadzonych w maju 1998 roku. W obu tych krajach działają ruchy obywatelskie na rzecz rozbrojenia jądrowego.

Państwo Izrael nigdy nie testowało swojej bomby jądrowej, prowadząc niejasną politykę w sprawach jądrowych. Uważa się, że państwo Izrael posiada broń jądrową od lat 1960-ych, a głównym uzasadnieniem tworzenia tego arsenału jest ciągła obawa przed zagrożeniami ze strony krajów arabskich.

Szyb wykopany dla jednego z testów („Shakti”) indyjskiej bomby termojądrowej w 1968 roku, planowanej jako głowica pocisku, o mocy 45 kt

29.1. Rozprzestrzenianie się broni jądrowej (c.d.)

Krater po wybuchu pierwszej indyjskiej bomby jądrowej („Uśmiechnięty Budda”) 18 maja 1974 roku, pustynia Thar w Radżystanie – implozyjna bomba plutonowa o mocy 10 kt.
Osuwanie się krateru nad szybem po testowym wybuchu taktycznej indyjskiej bomby rozszczepieniowej („Tadżi Mahal”) –11 maja 1998, pustynia Thar, Radżystan
Naukowcy pakistańscy pozują do zdjęcia na w tle góry Koh Kambaran (Beludżystan) - to w tunelu pod tą górą przeprowadzono 28 maja 1998 roku wybuch jądrowy .
Widok izraelskich zakładów jądrowych – Dimona - fotografia z satelity szpiegowskiego

29.2. Rozprzestrzenianie się broni jądrowej (c.d.)

Kopuła reaktora Machon 2 - Dimona, Izrael
Sterownia zakładu separacji plutonu przy reaktorze Machon 2- Dimona, Izrael
30

30. Systemy MIRV i ABM

Uczeni, zaniepokojeni wyścigiem zbrojeń, zawsze domagali się unikania rozwoju nowych technologii mogących destabilizować równowagę arsenałów jądrowych Wschodu i Zachodu, opartą na możliwościach kontruderzenia w odpowiedzi na każdy możliwy atak. Niebezpieczną zmianą byłoby rozmieszczanie pocisków zaopatrzonych w wiele głowic jądrowych, z których każda mogłaby niezależnie docierać do wyznaczonego celu, co stanowi zasadę systemu MIRV (od ang. Multiple Independently Targeted Re-entry Vehicle - naprowadzany człon pocisku balistycznego przenoszący głowice bojowe). Zwiększałoby to znacznie zdolności ofensywne, zmniejszając możliwości obronne atakowanego kraju.

Zasada MIRV: kilka pocisków MIRV może zniszczyć siły przeciwnika, a jednocześnie pozostawić większość z posiadanych pocisków na kolejne uderzenie

30.1. Systemy MIRV i ABM (c.d.)

Inne niebezpieczeństwo związane z zagwarantowaniem obrony stanowi rozmieszczenie systemu pocisków antybalistycznych: strona posiadająca „niezniszczalne” ABM (ang. Antyballistic Missile – pocisk antybalistyczny) czuje się zabezpieczona przed atakiem jądrowym.

Organizacje naukowe skutecznie przekonały rządy USA i Związku Radzieckiego, że takie systemy są technicznie niewykonalne, a ich budowanie zagraża stabilności politycznej. Dwustronny traktat USA–ZSRR o ograniczeniu liczby wyrzutni pocisków antybalistycznych, który wszedł w życie 3 października 1972 roku, zabraniał obu krajom budowy na terenie swych krajów systemów antyrakietowych przeciwko strategicznym pociskom balistycznym.

W czerwcu 2002 rząd USA wycofał się z traktatu, a prezydent W.Bush zapoczątkował program rozmieszczania systemów obrony przed pociskami balistycznymi – system ma być ukończony w 2005 roku. *)

*)Pierwsze pociski antybalistyczne Ground Based Interceptor (GBI) zostały rozmieszczone w Kalifornii i na Alasce już w 2004 roku - przyp. redaktora.

Amerykański system MIRV: trzy głowice jądrowe typu Mk12 w międzykontynentalnej rakiecie balistycznej Minuteman.

30.2. Systemy MIRV i ABM (c.d.)

Test amerykańskich głowic MIRV
Amerykańska próba systemu ABM
31

31. Arsenały jądrowe dzisiaj

Arsenały posiadanych obecnie (2003 rok - przyp. redaktora) głowic jądrowych obejmują 8200 pocisków w Rosji, 7500 w USA, 400 w Chinach, 350 we Francji, 200 w Zjednoczonym Królestwie, od 30 do 40 w Indii, od 30 do 50 w Pakistanie i około 200 w Izraelu. Jądrowe siły uderzeniowe USA, Rosji czy Chin obejmują również bombowce, międzykontynentalne rakiety balistyczne w silosach i na okrętach podwodnych, pociski samosterujące dalekiego zasięgu oraz samoloty bliskiego zasięgu.

USA i Rosja zawarły 24 maja 2002 roku traktat o ograniczeniu strategicznej broni ofensywnej, który zobowiązuje obie strony do zmniejszenia liczby swych strategicznych głowic jądrowych do 1700-2200 sztuk w terminie do 31 grudnia 2012*).

*) W roku 2011 traktat o ograniczeniu strategicznej broni ofensywnej SORT został zastąpiony przez traktat New START, na mocy którego USA i Rosja zobowiązały się ograniczyć liczbę dozwolonych głowic nuklearnych do łącznie 1500 sztuk. Strony zobowiązały się dostosować swój arsenał broni nuklearnej do zadeklarowanego poziomu do 5 lutego 2018 roku. Tak też się stało. Traktat New START będzie obowiązywać do 5 lutego 2021 roku (przyp. redaktora).
Więcej o porozumieniach między Rosją i USA dotyczących broni nuklearnej można przeczytać (po angielsku) tutaj.

USA - odpalenie międzykontynentalnego pocisku balistycznego MX

31.1. Arsenały jądrowe dzisiaj (c.d.)

Rosyjski okręt podwodny klasy Delta , uzbrojony w pociski SS-N-23
Rosyjski bombowiec Tu-160 odpalający samosterujący pocisk rakietowy dalekiego zasięgu typu „cruise”
Amerykański okręt podwodny klasy Ohio, uzbrojony w jądrowe pociski rakietowe typu TRIDENT

31.2. Arsenały jądrowe dzisiaj (c.d.)

Amerykański bombowiec B-2 „Spirit”
Amerykański pocisk samosterujący dalekiego zasięgu typu „Tomahawk”

Broń jądrowa i groźba wojny nuklearnej będą towarzyszyć bliższej i dalszej przyszłości naszego świata.

32

32. Wstrzymanie eksplozji jądrowych

Testy jądrowe są technicznie niezbędne dla dalszego rozwoju nowych rodzajów broni i dla kontroli niezawodności zasobów broni jądrowej. Obecnie wojskowe laboratoria jądrowe posiadają ogromną wiedzę o procesach towarzyszących wybuchom jądrowym i zebrały bardzo wiele danych z poprzednich testów. Brakujące dane można uzyskać w testach laboratoryjnych z wiązkami neutronowymi czy promieniowaniem laserów. Cały ten potencjał naukowy pozwolił stworzyć precyzyjne symulacje numeryczne, korzystające z obecnych możliwości obliczeń równoległych. Ostatnio przeprowadzane testy miały na celu sprawdzenie poprawności otrzymywanych wyników komputerowych.

Obliczone (przy wykorzystaniu równoległego programowania) w Los Alamos zmiany w czasie fali uderzeniowej o energii 20 MJ rozchodzącej się w powietrzu

32.1. Wstrzymanie eksplozji jądrowych (c.d.)

Traktat CNTB (od ang. Comprehensive Nuclear Test-Ban Treaty), zakazujący przeprowadzania jakichkolwiek eksplozji jądrowych, otwarty do podpisu 24 września 1996 roku i ratyfikowany przez 101 krajów, nie obowiązuje, ponieważ nie został podpisany przez kilka krajów dysponujących reaktorami jądrowymi, jak Chiny, Indie, Izrael, Pakistan, Północna Korea i USA.

Wygląd komory reakcji zbudowanej we Francji, „Laser Mégajoule”, do badania reakcji syntezy termojądrowej (dla celów cywilnych i wojskowych) - 240 wiązek laserowych bombarduje jednocześnie target trytowo-deuteronowy
33

33. Kontrola zapasów materiałów jądrowych przydatnych w tworzeniu broni

W wyniku długotrwałego wyścigu zbrojeń zgromadzono gigantyczne ilości materiałów rozszczepialnych, które mogą być użyte do budowy broni jądrowej: ponad 250 ton plutonu i 1700 ton silnie wzbogaconego uranu. Proces redukcji broni jądrowej wymaga rozwiązania problemu zabezpieczenia tych zapasów oraz ostatecznej ich eliminacji.

Szczególnie ważne jest zabezpieczenie ogromnych zapasów rosyjskich (125 do 200 ton plutonu i ok. 1000 ton wzbogaconego uranu), które niedostatecznie pilnowane po rozpadnięciu się byłego Związku Radzieckiego mogą być łatwo skradzione lub niewłaściwie użyte.

Demontaż rakiet na Ukrainie

33.1. Kontrola zapasów materiałów jądrowych przydatnych w tworzeniu broni (c.d.)

Schemat działań zabezpieczających i kontrolnych przy pracy z materiałami rozszczepialnymi w radzieckim laboratorium Arzamas-16 . System ogranicza i monitoruje dostęp do materiałów rozszczepialnych.
Monitorowane i sterowane przez komputer pojemniki na materiały rozszczepialne o przeznaczeniu militarnym.
34

34. Laboratoria wojskowe – od wyścigu zbrojeń do współpracy

Kontakty pomiędzy laboratoriami wojskowymi USA i Związku Radzieckiego rozpoczęły się w 1988 roku od ustalenia metod sprawdzania technologii i schematów postępowania niezbędnych przy zakazie prób jądrowych. W roku 1992 rozpoczęto wspólny program mający pomóc przestawieniu wiedzy o broni masowego rażenia na cywilne tory. Odtąd wykonywano wspólne badania nad poprawieniem zabezpieczeń przed rozprzestrzenieniem broni jądrowej oraz rozwojem technik, które pozwolą przeorientować laboratoria wojskowe na działalność cywilną.

Główne radzieckie laboratoria oraz miasta włączone do radzieckiego programu zbrojeń jądrowych
Powrót do starej nazwy: od sierpnia 1996 miasto nosi nazwę Sarow, a nie Arzamas-16

34.1. Laboratoria wojskowe – od wyścigu zbrojeń do współpracy (c.d.)

Luty 1992: grupa naukowców z Los Alamos przed pomnikiem I.Kurczatowa w pracującym dla wojska laboratorium Czelabińsk-70
Miasto Sarow, luty 1995: amerykańscy i rosyjscy naukowcy przed wspólnie prowadzonym eksperymentem z impulsowaniem mocy.
35

35. Neutrony wykrywają miny

Ponad 60 milionów min lądowych pozostaje nadal zakopanych w 62 krajach, będąc śmiercionośną pozostałością po wojennych konfliktach z przeszłości. Co roku porzucone miny zabijają lub kaleczą ponad 26 000 ludzi, 80% ofiar to cywilni mieszkańcy rozwijających się krajów: głównie dzieci, kobiety czy pracujący na roli. Obecnie większość operacji rozminowania, to akcje humanitarne, działające konwencjonalnymi metodami: stosuje się wykrywacze metali, lub wytresowane psy – działania są powolne i bardzo niebezpieczne.

Prototyp neutronowego wykrywacza min lądowych.
36

36. Ludzie nauki i techniki wojskowe

Społeczność naukowa zawsze jest lojalna wobec swojego kraju, rozwijając uzbrojenie i techniki wojenne, gdy wymaga tego bezpieczeństwo kraju. Jednocześnie ponad-narodowa specyfika badań naukowych i podzielany przez uczonych wszystkich krajów zespół wartości oraz wzajemny szacunek czynią naukowców - bardziej niż inne grupy społeczne - świadomymi problemów globalnych, jakie niosą nowe technologie, zwłaszcza związane z wojną.

Charlot (bohater filmu Chaplina z 1936 roku -„Dzisiejsze czasy”) przegrywający swoją walkę z techniką)

Postawa ludzi nauki wobec tych problemów nie jest jednakowa: jedni ulegają imperatywom naukowym czy technicznym, inni mają zdecydowane poglądy polityczne, ale ogromna większość odgrywa zarówno w swoich krajach jak i ponad narodowymi granicami ważną, decydującą rolę w uświadamianiu sobie oraz innym skutków społecznych rozwoju nauki i techniki, stale poszukując rozwiązań dla zahamowania wyścigu zbrojeń i budowy pokoju w świecie.

 

Notki biograficzne (z roku 2000)

Alessandro Pascolini, Włoch, profesor fizyki teoretycznej na Uniwersytecie w Padwie. Jego badania obejmują teoretyczną fizykę jądrową oraz zjawiska nieliniowe. W ciągu ostatnich 20 lat był aktywnym uczestnikiem projektów dotyczących rozbudzenia społecznej świadomości wagi nauk przyrodniczych. W roku 2004 został nagrodzony za działalność popularyzatorską przez Europejskie Towarzystwo Fizyczne. Jest aktywnym uczestnikiem seminariów, warsztatów naukowych oraz innych działalności w ramach Konferencji Pugwash na temat Problemów Nauki i Świata.
Ewa Droste jest magistrem fizyki, specjalistką z fizyki jądrowej, zatrudnioną na stanowisku fizyka w Dziale Szkolenia i Doradztwa w Instytucie Problemów Jądrowych w Świerku.