اتم

تاریخ و فلسفه علم

بمب اتمی

آنچه خداوند در طبیعت به ودیعه نهاده است، اگر بصورت صحیح و در جهت درست مورد استفاده قرار گیرد، وسایل رفاه و آسایش بیشتر را تأمین خواهد کرد.اما اگر این امکانات خدادادی در جهت نادرست ونامشروع مورد بهره برداری قرار گیرند، نه تنهاوسیله‌ای برای آرامش و آسایش او نخواهد بود، بلکه بلای جان او شده و وسیله‌ای برای تهدید هستی او تبدیل خواهد شد. یکی از این منابع طبیعی سنگ معدن اورانیوم است که اگر بصورت درست مورد استفاده قرار گیرد، بسیار مفید بوده و به تعداد فوق‌العاده‌ای می‌تواند انرژی برق مورد استفاده بشر را تأمین کند، اما متأسفانه استفاده‌های نادرست سبب شده است که این عنصر خدادادی ماده اولیه سلاحهای مرگبار باشد که بمب اتمی یکی از این نمونه‌ها می‌باشد.

بمب اتمی چیست؟

بمب اتمی در اصل یک راکتور هسته‌ای ‌کنترل نشده است که در آن یک واکنش هسته‌ای بسیار وسیع در مدت یک میلیونیم ثانیه در سراسر ماده صورت می‌گیرد. بنابراین ، این واکنش با راکتور هسته‌ای کنترل شده تفاوت دارد. در راکتور هسته‌ای کنترل شده ، شرایط به گونه‌ای سامان یافته است که انرژی حاصل از شکافت بسیار کندتر و اساسا با سرعت ثابت رها می‌شود. در این راکتور ، ماده شکافت پذیر به گونه‌ای با مواد دیگر آمیخته می‌شود که بطور متوسط ، فقط یک نوترون گسیل یافته از عمل شکافت موجب شکافت هسته دیگر می‌شود، و واکنش زنجیری به این طریق فقط تداوم خود را حفظ می‌کند. اما در یک بمب اتمی ، ماده شکافت‌پذیر خالص است، یعنی یک متعادل کننده آمیخته نیست و طراحی آن به گونه‌ای است که تقریبا تمام نوترونهای گسیل یافته از هر شکافت می‌تواند در هسته‌های دیگر شکافت ایجاد کند.

آیا اینشتین مقصر بود؟ آلبرت اینشتین اولین کسی بود که نظر داد کوچکترین ذره هر ماده یعنی اتم ممکن است دارای مقدار زیادی انرژی باشد. وی در سن 26 سالگی در حالی که در دنیای علم را کسی او را نمی‌شناخت "تئوری مخصوص نسبیت" را در یک مجله فیزیک به چاب رساند. فرضیه او امروزه مشهورترین معادله علمی جهان است (انرژی مساوی است با جرم در مربع سرعت نور)
این معادله نشان داد که اگر انرژی یک پرتو از هر ماده‌ای آزاد شود قدرت حاصله برابر است با نیروی انفجار هفت میلیون تن ماده منفجر تن ان تی است، گر چه این معادله نگاه بشر را نسبت به جهان هستی کاملا دگرگون کرد ولی تعداد اندکی از فیزیکدانهای آن زمان به اهمیت واقعی آن پی بردند.

 سالیان سال E = mC2 عنوان روز و شبها بود و بعد با انفجار بمب اتمی در هیروشیما این معادله تبدیل به حقیقی دهشت آور شد.
انرژی اتمی اکنون منبع بسیار مهمی از انرژی است و بسیاری از کشورها به منظور تولید الکتریسیته ، پایگاههای انرژی اتمی ایجاد کرده‌اند. متاسفانه همین انرژی برای ساختن بمبهایی با قابلیت تخریب فوق‌العاده بکار می‌رود. امروزه سلاحهای هسته‌ای زیادی در سراسر جهان برای انهادام سیاره ما تولید شده‌اند. اگر آلبرت اینشتین الان زنده بود در این مور چه نظری داشت؟ او که تا سال 1955 در قید حیات بود خود را فردی صلح طلب می‌دانست و از روشهایی که از انرژی اتمی استفاده می‌شد سخت نگران و مضطرب می‌شد، شاید اکنون بزرگترین اشتباه تاریخ را شکافتن ذره اتم می‌دانست.

 پیشگامان ساخت بمب اتمیهانری بکرل نخستین کسی بود که متوجه پرتودهی عجیب سنگ معدن اورانیم گردیدبس ازان در سال 1909 میلادی ارنست رادرفوردهسته اتم را کشف کردوی همچنین نشان دادکه پرتوهای رادیواکتیودر میدان مغناطیسی به سه دسته تقیسیم می شود( پرتوهای الفا وبتا وگاما)بعدها دانشمندان دریافتند که منشاء این پرتوها درون هسته اتم اورانیم می باشد               .
در سال 1938 با انجام ازمایشاتی توسط دو دانشمند ا لمانی بنامهای ا توها ن و فریتس شتراسمن فیزیک هسته ای پای به مرحله تازه ای نهاد این فیزیکدانان با بمباران هسته اتم اورانیم بوسیله نوترونها به عناصر رادیواکتیوی دست یافتندکه جرم اتمی کوچکتری نسبت به اورانیم داشت او برای توصیف علت ایجاد این عناصرلیزه میتنرو اتو فریش پدیده شکافت هسته رادر اورانیم تو ضیح دادندودر اینجا بود که نا قوس شوم اختراع بمب اتمی به صدا در امد                              .

u235+n->fission+2or3n+200Mev

زیرا همانطور که در شکل فوق می بینید هر فروپاشی هسته اورانیم0 میتوانست تا 200 مگاولت انرژی ازاد کند وبدیهی بود اگر هسته های بیشتری فرو پاشیده می شد انرژی فراوانی حاصل می گردید.
بعدها فیزیکدانان دیگری نیز در این محدوده به تحقیق می پرداختند یکی ازانان انریکو فرمی بود( 1954 - 1901) که بخاطر تحقیقاتش در سال 1938 موفق به دریافت جایزه نوبل گردید. اولین تلاش‌ها در جهت ساخت بمب اتمی در آلمان نازی آغاز گشت. در این دوران، شیمیدانی به نام پل هارتک از اساتید دانشگاه هامبورگ به توان بالقوه نیروی اتمی برای کاربردهای نظامی پی برد. وی در 24 فوریه 1939 امکان استفاده از انرژی هسته‌ای به عنوان یک سلاح با توان تخریبی نا محدود را طی نامه ای به وزارت جنگ در برلین اطلاع داد. بدنبال این امر گروهی برای تحقیق در این رابطه تشکیل شد و وارنرهایزنبرگ فیزیکدان برجسته آلمانی به طور غیر رسمی سرپرست تیم تحقیقاتی آلمان برای ساخت بمب هسته‌ای گشت.                                      
در سال 1939 یعنی قبل از شروع جنگ جهانی دوم در بین فیزیکدانان این بیم وجود داشت که المانیهابه کمک فیزیکدانان نابغه ای مانند هایزنبرگ ودستیارانش بتوانند با استفاده از دانش شکافت هسته ای بمب اتمی بسازندبه همین دلیل از البرت انیشتین خواستند که نامه ای به فرانکلین روزولت رئیس جمهوروقت امریکا بنویسددر ان نامه تاریخی از امکان ساخت بمبی صحبت شد که هر گز هایزنبرگ ان را نساخت.
چنین شدکه دولتمردان امریکا برای پیشدستی برالمان پروژه مانهتن را براه انداختندو از انریکو فرمی دعوت به عمل اوردند تا مقدمات ساخت بمب اتمی را فراهم سازد سه سال بعددر دوم دسامبر 1942 در ساعت 3 بعد از ظهر نخستین راکتور اتمی دنیا در دانشگاه شیکاگو امریکا ساخته شد
انریکو فرمی و همکارانش در دانشگاه شیکاگو پس از ساخت نخستین راکتور هسته‌ای جهان به امید آنکه از راکتور هسته‌ای تنها در اهداف صلح آمیز استفاده شود، و دنیا عاری از سلاحهای اتمی گردد، در این زمینه گام برداشتند.
یکی از پیشگامان ساخت بمب اتمی لیزه متینر می باشد.
لیزه در سال 1878 در یک خانواده هشت نفری بدنیا امد وی سومین فرزند خانواده بود باو جود تمامی مشکلاتی که بر سر راه وی بخاطر زن بودنش بود در سال 1901 وارد دانشگاه وین شد و تحت نظارت بولتزمن که یکی از فیزیکدانان بنام دنیا بود فیزیک را اموخت . لیزه توانست در سال 1907 به درجه دکتر نایل گردد و سپس راهی برلین گردید تا در دانشگاهی که ماکس پلا نک ریاست بخش فیزیک ان را بر عهده داشت به مطالعه و تحقیق بپردازد بیشتر کارهای تحقیقاتی وی در همین دانشگاه بود وی هیچگونه علاقه ای به سیاست نداشت و لی به علت دخالتهای روزن افزون ارتش نازی مجبور به ترک برلین گردید ودر سال 1938 به یک انستیتو در استکهلم رفت . لیزه میتنر به همراه همکارش اتو فریش اولین کسانی بودند که شکافت هسته را توضیح دادند انان در سال 1939 در مجله طبیعت مقاله معروف خود را در مورد شکافت هسته ای دادند وبدین ترتیب راه را برای استفاده از انرژی گشودند به همین دلیل پس از جنگ جهانی دوم به میتنر لقب مادر بمب اتمی داده شد ولی چون وی نمی خواست از کشفش بعنوان بمبی هولناک استفاده گردد بهتر است به لیزه لقب مادر انرژی اتمی داده شود.

انفجار هیروشیما در ژاپن
روز ششم اوت سال 1945 میلادی مطابق با پانزدهم مرداد ماه 1324 هجری شمسی در ساعت هشت و ربع صبح ، 3 فروند هواپیمای متفقین که حامل وحشتناک‌ترین و مخرب‌ترین سلاحهای تا آن زمان نوع بشر را در اختیار داشت، یکی از این بمبها را با چتر پرتاب کردند، که یک انفجار هولناکی انجام گرفت. تنها تعداد کشته شدگان طبق آمار شهرداری هیروشیما که روز دوم فوریه سال 1946 منتشر گردید، 270000 نفر بودند .
دهها هزار نفر دیگر به شدت زخمی و مجروح شدند تمام خانه‌های چوبی و سنگی واقع در داخل مدار یک کیلومتری مرکز انفجار کاملا سوختند. از 75 هزار خانه هیروشیما 55 هزار خانه به کلی سوخت، 2600 خانه نیم سوز شد، 6820 خانه منهدم و 3750 خانه نیمه خراب گردید. در کل 90% شهر تخریب شد، درجه حرارت منطقه تحت پوشش انفجار به قدری بود که قشر خارجی آجرها و سنگهای عمارات تا مساحت بیش از یک کیلومتری ذوب شده بودند                      .

انفجار ناکازاکی
سه روز بعد بمب دیگری در ساعت یازده و نیم که قویتر از بمب هیروشیما بود، روی بندر ناکازاکی انداخته شد و نابودی و مرگ برای چند صد هزار نفر مردم به ارمغان آورد. این دو فاجعه بزرگ سبب هلاکت ، سوختگی ، شکستگی ، زخمهای عمیق ، جنون و انواع بیماریهای مهلک و غیر قابل علاج توده وسیعی از مردم ژاپن گردید و همین فاجعه‌ها به جنگ بین آمریکا و ژاپن خاتمه داد. تعداد مرده و زخمی در یک لحظه چند صد هزار نفر بود، از 170 پزشک شهر هیروشیما فقط 50 نفر سالم ماندند.

دو هفته بعد از انفجار خونریزی جلدی و زیر جلدی و علائم دیگر تشعشع هسته‌ای ظاهر گردید و 50% بیماران پس از چند هفته تلف شدند. بیماری مرگبار جدیدی به نام آتم در این دو شهر به سرعت پیشرفت کرد.

علائم حمله بیماری آتم ریزش مو ، خونریزی زیر جلد و مخاط و اعضای درونی ، لوکوپنی زخمهای داخل دهان ، تب و اسهال و ... علم پزشکی روز از معالجه بیماران عاجز ماند و تلفات انسانی شدیدی صورت گرفت.
پس از پایان جنگ دوم جهانی دانشمندان در آمریکا به تحقیق در رابطه با تسلیحات هسته‌ای ادامه دادند. اگرچه این تصور وجود داشت که هیچ کشوری دیگری در دنیا نمی‌تواند تا پیش از سال 1955 به فنآوری ساخت سلاح هسته‌ای دست یابد، اما کلاوس فیوکس یکی از فیزیکدانان آلمانی که در رابطه با مواد فوق انفجاری (High Explosive) با تیم اوپنهایمر همکاری می‌کرد، طرح‌ها و جزئیات طراحی بمب آزمایش شده در ترینیتی را در اختیار جاسوسان شوروی قرارداد. به این ترتیب در 29 آگوست 1949 اتحاد جماهیر شوروی سوسیالیستی اولین آزمایش اتمی خود را با موفقیت انجام داد و غرب را در وحشت فرو برد. این انفجار اثر زیادی در تسریع جنگ سرد گذارد و موجب ایجاد رقابت تسلیحاتی بین آمریکا و شوروی گردید.
پس از آن ایالات متحده جهت حفظ برتری تسلیحاتی خود ، تحقیق در رابطه با ساخت بمب گداختی(یا هیدروژنی) یا به عبارت دقیقتر ، تسلیحات گرما-هسته‌ای (Termo- Nuclear) را آغاز کرد.پیش از این اوپنهایمر به دلیل اتخاذ مواضعی بر علیه ساخت تسلیحات هسته‌ای از سرپرستی پروژه کنار گذارده شد و ادوارد تلر هدایت عملی پروژه ساخت بمب هیدروژنی را برعهده گرفت. نخستین آزمایش یک وسیله گرما-هسته‌ای با اسم رمز مایک در نوامبر سال 1952 در جزیره کوچکی به نام الوگالب در مجاورت انی وتاک در جزایر مارشال انجام شد.وزن تجهیزات به کار رفته در این انفجار شامل دستگاه های تبرید به بیش از 65 تن میرسید. از آنجایی که در این سیستم مستقیما از ایزوتوپهای دوتریوم و تریتیوم مایع استفاده میشد، به آن لقب بمب خیس(wet bomb) داده بودند .پیش بینی میشد که قدرت این انفجار معاد یک یا دو مگاتن تی ان تی باشد. اما برخلاف انتظار شدت انفجار معادل 10.4 مگاتن تی ان تی بود. نتایج انفجار بسیار هراسناک بود. قطر گوی آتشین حاصل از این انفجار به 5 کیلومتر رسید. جزیره الوگالب تقریبا تبخیر شد و حفره ای به عمق 800 متر و شعاع دهانه 3 کیلومتر برجای ماند.

انرژی اتمی خوب یا بد؟البته اکثر مردم جهان انرژی اتمی را منحصرا یک نوع سلاح جنگی می‌دانند، در صورتیکه این تصور با واقعیت خیلی فاصله دارد، زیرا در روز دوم دسامبر سال 1945 که بشر برای نخستین بار در دانشگاه شیکاگو به این منبع بیکران دست یافت تا به امروز انرژی اتمی خدمات ارزنده‌ای را برای بهبود زندگی بشر انجام داده است و در حال حاضر اکثر رشته‌ها از علم و صنعت نا محدود انرژی اتمی بهره می‌برند.

به عنوان مثال:

       1-ساخت نیروگاههای برق جهت تولید انرژی الکتریکی بوسیله کوره‌های اتمی
       2-در بیمارستانها و کلینیکها برای تسکین آلام و درد بیماران از این انرژی استفاده می‌شود.
      3-پایه عمده صنعت روی این انرژی بنا شده است که از جمله از انها انرژی اتمی در مسائل حمل ونقل و کشتیها و ماشینها ی اتمی و زیر دریا یی های اتمی که بدون نباز به تجدید سوخت هزاران کیلو متر در اعماق اقیانوسها حرکت میکنند.
      4-هواپیماهای اتمی ، موشکهای قاره پیما ، سفینه‌های فضایی و راکتها که میزان وزن سوخت اهمیت فوق العاده‌ای در طراحی و ساخت این سیستمها دارد. به همین دلیل راکتورهای هسته‌ای که می‌توانند با سوخت بسیار کم مسافت بسیار زیادی را طی نمایند، برای مسافرتهای فضایی مورد استفاده قرارگرفته است.
      5-در پزشکی از اشعه هسته‌ای با میزان کم برای تشخیص و با میزان زیاد برای درمان استفاده می‌شود.

آنچه خداوند در طبیعت به ودیعه نهاده است، اگر بصورت صحیح و در جهت درست مورد استفاده قرار گیرد، وسایل رفاه و آسایش بیشتر را تأمین خواهد کرد.