ατομική βόμβα

Καταστροφικό όπλο, το οποίο χρησιμοποιεί την ενέργεια που παράγεται από μια πυρηνική αντίδραση. Συνήθως ο όρος α.β. αναφέρεται στις βόμβες που χρησιμοποιούν ενέργεια της σχάσης (λεγόμενες βόμβες Α), ενώ οι βόμβες που χρησιμοποιούν την ενέργεια της σύντηξης πυρήνων υδρογόνου ονομάζονται βόμβες Η από το σύμβολο του υδρογόνου ή θερμοπυρηνικές από τον τύπο της αντίδρασης· στην καθημερινή γλώσσα ονομάζονται βόμβες υδρογόνου. Για τις βόμβες σχάσης ως σχάσιμο υλικό χρησιμοποιείται το ουράνιο 235 (το ισότοπο μαζικού αριθμού 235 του ουρανίου) ή το πλουτώνιο 239, στοιχεία μέσα στα οποία μπορεί να συμβεί αλυσιδωτή αντίδραση σχάσης με εκρηκτικό χαρακτήρα και ταχύτατη έκλυση τεράστιων ποσοτήτων ενέργειας. Για να μπορέσει να γίνει αλυσιδωτή αντίδραση, πρέπει η μάζα των σχάσιμων υλικών να υπερβαίνει μια συγκεκριμένη τιμή που λέγεται κρίσιμη μάζα. Για τιμές μικρότερες της κρίσιμης η εκρηκτική αντίδραση δεν πραγματοποιείται.Για την προετοιμασία αυτού του τύπου βόμβας τοποθετούνται δύο ή περισσότερες μάζες σχάσιμου υλικού –καθεμιά μικρότερη από την κρίσιμη μάζα– σε ένα πολύ ανθεκτικό μεταλλικό περίβλημα, εφοδιασμένο με μια διάταξη που επιτρέπει να συνενωθούν οι υποκρίσιμες μάζες τη στιγμή που έχει προβλεφθεί να γίνει η έκρηξη. Η πρώτη α.β. εξερράγη (για πειραματικούς σκοπούς) στις 16 Ιουλίου 1945 στην έρημο του Νιου Μέξικο (ΗΠΑ) μπροστά στους επιστήμονες που την είχαν κατασκευάσει και υπό την καθοδήγηση του επικεφαλής της επιστημονικής ομάδας του αποκαλούμενου σχεδίου Μανχάταν, καθηγητή Ρόμπερτ Οπενχάιμερ. Η δεύτερη βόμβα εξερράγη στις 6 Αυγούστου 1945 στην ιαπωνική πόλη Χιροσίμα, όπου προκάλεσε τον θάνατο 92.133 ατόμων και τον σοβαρό τραυματισμό άλλων 100.000· η πόλη κυριολεκτικά ισοπεδώθηκε. Η βόμβα αυτή, στην οποία χρησιμοποιήθηκε ως σχάσιμο υλικό το ουράνιο 235, είχε ισχύ ίση προς 20.000 τόνους τρινιτροτολουόλης (ή τροτύλης ή ΤΝΤ) και εξερράγη σε ύψος 300 μ. από το έδαφος, ώστε να χρησιμοποιηθεί πλήρως η καταστρεπτική της δύναμη. Για την τρίτη α.β., που εξερράγη στο Ναγκασάκι στις 9 Αυγούστου 1945, χρησιμοποιήθηκε πλουτώνιο αντί του ουρανίου 235. Τα θύματα ήταν 39.000 νεκροί και 25.000 τραυματίες. Ο απολογισμός αυτής της έκρηξης υπήρξε λιγότερο τραγικός, γιατί η βόμβα εξερράγη στο έδαφος αντί σε ύψος 300 μ. Μερικά δεδομένα θα μας επιτρέψουν να εκτιμήσουμε τα καταστροφικά αποτελέσματα: σε μια ακτίνα 750 μ. από το κέντρο της έκρηξης τα κτίρια καταστράφηκαν τελείως και ο δείκτης θνησιμότητας ήταν 100%. Μεταξύ 750 και 1.250 μ. σημειώθηκε επίσης πλήρης καταστροφή των κτιρίων και 50% θνησιμότητα είτε με άμεσο θάνατο είτε μέσα στους τρεις επόμενους μήνες· μεταξύ 1.250 και 1.600 μ. τα άτομα υπέστησαν εγκαύματα τρίτου βαθμού και μεταξύ 1.600 μ. και 3.900 μ. δευτέρου και πρώτου βαθμού στο πρόσωπο. Η δεύτερη περιοχή επέτρεψε καλές έρευνες για τα βιολογικά αποτελέσματα της έκρηξης: οι τραυματισμένοι που επιβίωσαν για ένα διάστημα, έχασαν τελείως τα λευκά αιμοσφαίριά τους, το σώμα τους σκεπάστηκε από υπόλευκες πλάκες και παρουσίασαν κακώσεις στα γεννητικά όργανα, αιμορραγίες και καρκίνο από ακτινοβολίες. Σε ό,τι αφορά την ηθική διάσταση του θέματος, πολλοί και σημαντικοί επιστήμονες (μεταξύ των οποίων ο Άλμπερτ Αϊνστάιν) είχαν εκδηλώσει επιφυλάξεις ως προς την έναρξη των ερευνών για την κατασκευή της α.β. και συμμετείχαν στις έρευνες αυτές μόνο από τον φόβο μήπως η ναζιστική Γερμανία αποκτούσε ατομικά όπλα πριν από τις Ηνωμένες Πολιτείες. Ο ίδιος ο Αϊνστάιν είχε επιστήσει την προσοχή του προέδρου Ρούζβελτ στο γεγονός ότι η Γερμανία ήταν σε θέση να παραγάγει την α.β.: ο Ότο Χαν, ο οποίος μαζί με τον Φριτς Στράσμαν πραγματοποίησε το 1938 τη σχάση του ουρανίου, είχε παραμείνει στη Γερμανία κατά τη διάρκεια του ναζιστικού καθεστώτος. Μετά τη Χιροσίμα και το Ναγκασάκι, άλλοι επιστήμονες καταδίκασαν τη χρήση αυτής της ατομικής ενέργειας και αρνήθηκαν να συμμετάσχουν στην πραγματοποίηση άλλων σχεδίων που είχαν σκοπό τη διεύρυνση των πολεμικών χρήσεων της ατομικής ενέργειας. Η αντίθεση των επιστημόνων στην πολεμική χρήση της πυρηνικής ενέργειας βασικά δεν οφείλεται στο ότι φοβούνται τα άμεσα καταστροφικά αποτελέσματα των εκρήξεων (τα οποία παρ’ όλα αυτά μπορεί να φτάσουν σε τεράστιες διαστάσεις, εφόσον οι σύγχρονες βόμβες είναι ικανές να καταστρέψουν τις μεγαλύτερες πόλεις του κόσμου), αλλά στο ότι ανησυχούν για τα φοβερά μακροχρόνια αποτελέσματα που μπορεί να έχουν οι ακτινοβολίες και τα ραδιενεργά κατάλοιπα πάνω στο ανθρώπινο γένος και σε κάθε μορφή ζωής. Είναι σήμερα βέβαιο ότι οι ακτινοβολίες προκαλούν βαθύτατες αλλοιώσεις μέσα στα κύτταρα, όπου μπορεί να παρουσιαστούν καρκινώματα, και αν προσβάλλουν τα κύτταρα αναπαραγωγής, μπορεί να προκαλέσουν γενετικές διαταραχές (βλ. λ. γενετική), που συχνά οδηγούν σε μεταλλάξεις. Παρά την αντίδραση των επιστημόνων και τη συγκίνηση της κοινής γνώμης, ακόμα πιο ισχυρά πυρηνικά όπλα τελειοποιήθηκαν μετά το τέλος του Β’ Παγκοσμίου πόλεμου στις Ηνωμένες Πολιτείες, στην πρώην ΕΣΣΔ και τη Μεγάλη Βρετανία. Τον Φεβρουάριο του 1960 έκανε και η Γαλλία την πρώτη έκρηξη δικής της α.β. στη Ρεζάν, στην έρημο της Σαχάρας. Τέλος το 1964 εξερράγη στην έρημο του Σινκιάνγκ η πρώτη κινεζική α.β. Η κεφαλαιώδης εξέλιξη που έγινε στον τομέα των πυρηνικών όπλων είναι η τελειοποίηση της βόμβας υδρογόνου, στην οποία χρησιμοποιείται η ενέργεια που εκλύεται κατά την αντίδραση σύντηξης πυρήνων υδρογόνου με σχηματισμό πυρήνων ηλίου. Για την πραγματοποίηση αυτής της αντίδρασης χρειάζονται υψηλότατες θερμοκρασίες και πιέσεις (γι’ αυτό λέγεται θερμοπυρηνική αντίδραση) οι οποίες επιτυχάνονται όταν χρησιμοποιηθούν ως έναυσμα α.β. κατάλληλα τελειοποιημένες. Ενώ οι α.β. έχουν περιορισμένη ισχύ, μπορεί να κατασκευαστούν βόμβες Η τεράστιας ισχύος· και δεν είναι γνωστό ποιο μπορεί να είναι το όριο αυτής της ισχύος. Μια ιδέα μπορεί να πάρει κανείς αν λάβει υπόψη του ότι η ισχύς της α.β. μετράται σε χιλιοτόνους (χιλιάδες τόνους ΤΝΤ) και η ισχύς της βόμβας Η (υδρογόνου) μετράται σε μεγατόνους (εκατομμύρια τόνους TNT). Η βόμβα που κατέστρεψε τη Χιροσίμα είχε ισχύ 20 χιλιοτόνων. Οι βόμβες Η που έχουν δοκιμαστεί φτάνουν σε ισχύ που υπολογίζεται σε 50 μεγατόνους, δηλαδή 2.500 φορές την ισχύ μιας βόμβας όπως αυτή που κατέστρεψε τη Χιροσίμα. Η πρώτη βόμβα Η (αμερικανική) εξερράγη την 1η Νοεμβρίου 1952 στο αρχιπέλαγος του Ενίβετοκ (Ειρηνικός ωκεανός)· επρόκειτο για μια πειραματική βόμβα που χρησιμοποιούσε υγρό υδρογόνο και είχε βάρος 65 τόνους. Στις 12 Αυγούστου 1953 έγινε στην πρώην ΕΣΣΔ δοκιμή της πρώτης θερμοπυρηνικής βόμβας στρατιωτικής χρησιμοποίησης. Το 1967 ήρθε η σειρά της Κίνας και τον επόμενο χρόνο της Γαλλίας. Τα αποτελέσματα των ατομικών δοκιμών κυμαίνονται ανάλογα με τον τύπο της βόμβας, τη μετεωρολογική κατάσταση και τη φύση της έκρηξης. Η έκρηξη διαχέει στην ατμόσφαιρα πολύ μεγάλες ποσότητες ραδιενεργών υλικών με μορφή σκόνης, τα οποία μπορεί να μετατοπιστούν σε εκατοντάδες χιλιόμετρα προτού κατέβουν πάλι στη Γη. Αυτά τα υλικά είτε δρώντας απευθείας πάνω στις καλλιέργειες είτε μέσω του νερού της βροχής, μπορούν να μολύνουν όλες τις τροφές που προορίζονται για τον άνθρωπο και συνεπώς να προκαλέσουν σοβαρές βλάβες στα κύτταρα που αποτελούν τον οργανισμό του. Η βόμβα σχάσης – σύντηξης – σχάσης (συνδυασμός βόμβας Α και βόμβας Η), που εξερράγη στα νησιά Μπικίνι το 1954, προκάλεσε μια ραδιενεργό βροχή που μόλυνε το πλήρωμα ενός ιαπωνικού πλοίου. Το γεγονός αυτό ξεσήκωσε την παγκόσμια κοινή γνώμη και έθεσε το πρόβλημα των σοβαρότατων αποτελεσμάτων που έχουν τα ραδιενεργά υλικά που ξαναπέφτουν στη Γη. Για να αντιμετωπίσουν αυτούς τους κινδύνους οι μεγάλες ατομικές δυνάμεις και πολλά άλλα κράτη έκαναν το 1963 μια συμφωνία που απαγόρευε τις μη υπόγειες ατομικές δοκιμές. Ταυτόχρονα οι ατομικές δυνάμεις προσπάθησαν, μετά το 1966, να πετύχουν συμφωνία για τη μη διάδοση των πυρηνικών όπλων –οι χώρες που την υπέγραψαν αναλάμβαναν να μην παράγουν, αγοράζουν ή πωλούν ατομικά όπλα και να υφίστανται διεθνή έλεγχο. Από τότε πολλές προσπάθειες έχουν γίνει για τον περιορισμό των ατομικών όπλων, τουλάχιστον στο επίπεδο μιας λεκτικής φιλειρηνικής προπαγάνδας, που τείνει να καλύψει την πραγματικότητα των διαρκώς εντεινόμενων προσπαθειών υπεροπλίας των ενδιαφερομένων δυνάμεων. Ανάμεσα στις χώρες που θεωρούνται πιθανές για κατοχή α.β. περιλαμβάνονται η Ινδία, το Πακιστάν και το Ισραήλ. Η Ρωσία, από την άλλη πλευρά, αντιμετωπίζει προβλήματα διαρροής του οπλοστασίου της, ενώ τρία κράτη που ανήκαν στο παρελθόν στη Σοβιετική Ένωση και διατηρούσαν πυρηνικές κεφαλές στα εδάφη τους (Καζακστάν, Λευκορωσία, και Ουκρανία), σήμερα πλέον δεν έχουν. Η τελευταία δοκιμή α.β. που ξεσήκωσε θύελλα αντιδράσεων (πιο έντονα από την κυβέρνηση της Αυστραλίας, αλλά και από τις οικολογικές οργανώσεις ήταν της Γαλλίας, το 1995, στην ατόλη Μουρουροά, στον Ειρηνικό ωκεανό. Το χαρακτηριστικό «μανιτάρι» της ατομικής έκρηξης προέρχεται από τη στερεοποίηση σε κρυστάλλους πάγου της τεράστιας μάζας αερίων που πυρακτώθηκαν από την έκρηξη και τα οποία ψύχθηκαν διαδοχικά καθώς ανέβηκαν προς τα ανώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας. Ό,τι απέμεινε από ένα δέντρο καμφοράς, μετά την έκρηξη ατομικής βόμβας στη Χιροσίμα (6 Αυγούστου 1945), οπότε σκοτώθηκαν 92.133 άνθρωποι, τραυματίστηκαν 100.000 και η πόλη ισοπεδώθηκε. Η Χιροσίμα, τον Αύγουστο του 1945, αντικατοπτρίζει τη φρίκη της χρήσης ατομικών όπλων. Θύματα της ατομικής βόμβας στη Χιροσίμα, τον Αύγουστο του 1945. Η πρώτη υποθαλάσσια πυρηνική δοκιμή της Γαλλίας στην ατόλη Μουρουροά (5 Σεπτεμβρίου 1995), που προκάλεσε την παγκόσμια κατακραυγή. Τα πλοία «Γκριν Πις» και «Ρέινμποου Γουόριορ» στην ατόλη Μουρουροά, πεδίο των πυρηνικών δοκιμών της Γαλλίας το 1995-96. Η οικολογική οργάνωση αντέδρασε έντονα στις νέες πυρηνικές δοκιμές και μέλη της συγκρούστηκαν με τις ειδικές δυνάμεις των Γάλλων. Ομάδα του γαλλικού Κέντρου Πυρηνικών Δοκιμών πλησιάζει τη θαλάσσια πλατφόρμα με όλα τα ηλεκτρονικά μέσα καταγραφής των δοκιμών στην ατόλη Μουρουροά (5 Σεπτεμβρίου 1995). Tα σχέδια παριστάνουν τον μηχανισμό έκρηξης μιας ατομικής βόμβας: 1) η γόμωση, η οποία αποτελείται από σχάσιμα υλικά, είναι διαιρεμένη σε δύο υποκρίσιμες μάζες, όχι αντιμέτωπες, και χωρισμένες από δύο ράβδους· 2) οι ράβδοι εξάγονται και οι δύο μάζες τίθενται αντιμέτωπες· 3) μια κλασική γόμωση εκρήγνυται στην εξωτερική περιοχή του σχάσιμου υλικού ώστε να συμπιέσει ισχυρά τις δύο μάζες· η αύξηση της πυκνότητας καθορίζει τη συμπλήρωση της κρίσιμης μάζας· η έναυση της αντίδρασης έγινε: η σχάση των ατόμων παράγει νετρόνια, που με τη σειρά τους προκαλούν νέες σχάσεις· 4) το αρκετά ανθεκτικό περίβλημα εμποδίζει στιγμιαία την έξοδο των νετρονίων και τα ωθεί προς το εσωτερικό. Αυτή η επιμήκυνση της σχάσης (μερικά δισεκατομμυριοστά του δευτερολέπτου) αυξάνει τα αποτελέσματα της έκρηξης (5), η οποία διακόπτει την αλυσιδωτή αντίδραση. Σχήμα των «δυνατών», κατά τον Μπορ, ηλεκτρονικών τροχιών και κατανομή των ηλεκτρονίων επ’ αυτών. Σημειώνεται ότι οι τροχιές είναι κυκλικές. Οι κόκκινοι αριθμοί δηλώνουν τις τιμές που λαμβάνει ο κύριος κβαντικός αριθμός n: υποδεικνύουν την τάξη της τροχιάς με αφετηρία την εσώτατη. Τα γράμματα είναι εκείνα που συμβολίζουν συνήθως τις στιβάδες. Ο μέγιστος αριθμός ηλεκτρονίων που μπορεί να περιλάβει μια στιβάδα ισούται με 2n2, όπου n ο κύριος κβαντικός αριθμός.