Kdo vynalezl jadernou bombu. Kdo vlastně vytvořil atomovou bombu. Historie vytvoření jaderné bomby

1.6.7. Jak Tsai Lun vynalezl papír Po několik tisíc let považovali Číňané všechny ostatní země za barbarské. Čína je domovem mnoha skvělých vynálezů. Papír byl vynalezen právě tady, než se objevil, v Číně používali svitky na poznámky.

Svět atomu je tak fantastický, že jeho pochopení vyžaduje radikální zlom v obvyklých konceptech prostoru a času. Atomy jsou tak malé, že kdyby se kapka vody mohla zvětšit na velikost Země, každý atom v této kapce by byl menší než pomeranč. Ve skutečnosti se jedna kapka vody skládá z 6000 miliard miliard (6000000000000000000000) atomů vodíku a kyslíku. A přesto, navzdory své mikroskopické velikosti, má atom strukturu do jisté míry podobnou struktuře naší sluneční soustavy. V jeho nepochopitelně malém středu, jehož poloměr je menší než jedna biliontina centimetru, se nachází poměrně obrovské „slunce“ – jádro atomu.

Kolem tohoto atomového „slunce“ obíhají drobné „planety“ – elektrony. Jádro se skládá ze dvou hlavních stavebních kamenů Vesmíru – protonů a neutronů (ty mají jednotící název – nukleony). Elektron a proton jsou nabité částice a množství náboje v každé z nich je přesně stejné, ale náboje se liší znaménkem: proton je vždy kladně nabitý a elektron je nabitý záporně. Neutron nenese elektrický náboj a v důsledku toho má velmi vysokou propustnost.

V atomovém měřítku měření je hmotnost protonu a neutronu brána jako jednota. Atomová hmotnost jakéhokoli chemického prvku tedy závisí na počtu protonů a neutronů obsažených v jeho jádru. Například atom vodíku, jehož jádro se skládá pouze z jednoho protonu, má atomovou hmotnost 1. Atom helia s jádrem ze dvou protonů a dvou neutronů má atomovou hmotnost 4.

Jádra atomů téhož prvku obsahují vždy stejný počet protonů, ale počet neutronů se může lišit. Atomy, které mají jádra se stejným počtem protonů, ale liší se počtem neutronů a jsou odrůdami stejného prvku, se nazývají izotopy. Pro jejich vzájemné rozlišení je k symbolu prvku přiřazeno číslo rovnající se součtu všech částic v jádře daného izotopu.

Může vyvstat otázka: proč se jádro atomu nerozpadne? V něm obsažené protony jsou totiž elektricky nabité částice se stejným nábojem, které se musí odpuzovat velkou silou. Vysvětluje se to tím, že uvnitř jádra jsou také takzvané intranukleární síly, které k sobě jaderné částice přitahují. Tyto síly kompenzují odpudivé síly protonů a zabraňují samovolnému rozletu jádra.

Intrajaderné síly jsou velmi silné, ale působí pouze na velmi malé vzdálenosti. Proto se jádra těžkých prvků, sestávající ze stovek nukleonů, ukazují jako nestabilní. Částice jádra jsou zde (v rámci objemu jádra) v nepřetržitém pohybu, a když k nim přidáte nějakou tu energii navíc, mohou překonat vnitřní síly - jádro se rozdělí na části. Množství této přebytečné energie se nazývá excitační energie. Mezi izotopy těžkých prvků jsou takové, které se zdají být na samém pokraji samovolného rozpadu. K jaderné štěpné reakci stačí jen malé „postrčení“, například dopad prostého neutronu na jádro (a to se ani nemusí zrychlit na vysokou rychlost). Některé z těchto „štěpných“ izotopů se později naučily vyrábět uměle. V přírodě existuje pouze jeden takový izotop - uran-235.

Uran objevil v roce 1783 Klaproth, který jej izoloval z uranového dehtu a pojmenoval jej po nedávno objevené planetě Uran. Jak se později ukázalo, ve skutečnosti to nebyl uran samotný, ale jeho oxid. Byl získán čistý uran, stříbřitě bílý kov
teprve v roce 1842 Peligo. Nový prvek neměl žádné pozoruhodné vlastnosti a pozornost vzbudil až v roce 1896, kdy Becquerel objevil fenomén radioaktivity v uranových solích. Poté se uran stal předmětem vědeckého výzkumu a experimentů, ale stále neměl žádné praktické využití.

Když v první třetině 20. století fyzici víceméně pochopili strukturu atomového jádra, snažili se především splnit dávný sen alchymistů – pokusili se přeměnit jeden chemický prvek v jiný. V roce 1934 francouzští vědci, manželé Frederic a Irene Joliot-Curieovi, informovali Francouzskou akademii věd o této zkušenosti: při bombardování hliníkových desek částicemi alfa (jádra atomu helia) se atomy hliníku změnily na atomy fosforu, ale ne obyčejné, ale radioaktivní, které se zase staly stabilním izotopem křemíku. Atom hliníku se tak po přidání jednoho protonu a dvou neutronů změnil na těžší atom křemíku.

Tato zkušenost naznačovala, že pokud „bombardujete“ jádra nejtěžšího prvku v přírodě – uranu – neutrony, můžete získat prvek, který v přírodních podmínkách neexistuje. V roce 1938 němečtí chemici Otto Hahn a Fritz Strassmann obecně zopakovali zkušenost manželů Joliot-Curieových, kteří místo hliníku použili uran. Výsledky experimentu nebyly vůbec takové, jaké očekávali – místo nového supertěžkého prvku s hmotnostním číslem větším než u uranu dostali Hahn a Strassmann lehké prvky ze střední části periodické tabulky: baryum, krypton, brom a některé další. Sami experimentátoři nebyli schopni pozorovaný jev vysvětlit. Teprve následující rok nalezla fyzička Lise Meitnerová, které Hahn své potíže oznámila, správné vysvětlení pozorovaného jevu, naznačující, že když je uran bombardován neutrony, jeho jádro se štěpí (štěpí). V tomto případě měla vzniknout jádra lehčích prvků (odtud pocházelo baryum, krypton a další látky) a také se měly uvolnit 2-3 volné neutrony. Další výzkum umožnil podrobně objasnit obraz toho, co se dělo.

Přírodní uran se skládá ze směsi tří izotopů o hmotnosti 238, 234 a 235. Hlavním množstvím uranu je izotop-238, jehož jádro obsahuje 92 protonů a 146 neutronů. Uran-235 je pouze 1/140 přírodního uranu (0,7 % (v jádře má 92 protonů a 143 neutronů) a uran-234 (92 protonů, 142 neutronů) je pouze 1/17 500 celkové hmotnosti uranu ( 0 , 006 %. Nejméně stabilním z těchto izotopů je uran-235.

Čas od času se jádra jeho atomů samovolně rozdělí na části, v důsledku čehož vznikají lehčí prvky periodické tabulky. Proces je doprovázen uvolněním dvou nebo tří volných neutronů, které se řítí obrovskou rychlostí - asi 10 tisíc km/s (říká se jim rychlé neutrony). Tyto neutrony mohou zasáhnout jiná jádra uranu a způsobit jaderné reakce. Každý izotop se v tomto případě chová jinak. Jádra uranu-238 ve většině případů jednoduše zachycují tyto neutrony bez dalších přeměn. Přibližně v jednom z pěti případů, kdy se rychlý neutron srazí s jádrem izotopu-238, dojde ke zvláštní jaderné reakci: jeden z neutronů uranu-238 emituje elektron, který se změní na proton, tj. izotop uranu se mění na více
těžký prvek - neptunium-239 (93 protonů + 146 neutronů). Neptunium je však nestabilní - po několika minutách jeden z jeho neutronů emituje elektron, který se změní na proton, po kterém se izotop neptunia změní na další prvek v periodické tabulce - plutonium-239 (94 protonů + 145 neutronů). Pokud neutron narazí na jádro nestabilního uranu-235, dojde okamžitě ke štěpení – atomy se rozpadají s emisí dvou nebo tří neutronů. Je jasné, že v přírodním uranu, jehož většina atomů patří k izotopu-238, nemá tato reakce žádné viditelné následky – všechny volné neutrony budou nakonec tímto izotopem pohlceny.

No, co když si představíme docela masivní kus uranu sestávající výhradně z izotopu-235?

Zde bude proces probíhat jinak: neutrony uvolněné během štěpení několika jader zase narazí na sousední jádra a způsobí jejich štěpení. V důsledku toho se uvolní nová část neutronů, která rozštěpí další jádra. Za příznivých podmínek probíhá tato reakce jako lavina a nazývá se řetězová reakce. Pro začátek může stačit několik bombardujících částic.

Opravdu, ať je uran-235 bombardován pouze 100 neutrony. Oddělí 100 jader uranu. V tomto případě se uvolní 250 nových neutronů druhé generace (v průměru 2,5 na štěpení). Neutrony druhé generace produkují 250 štěpení, které uvolní 625 neutronů. V další generaci to bude 1562, pak 3906, pak 9670 atd. Počet divizí se bude neomezeně zvyšovat, pokud se proces nezastaví.

Ve skutečnosti však jen malý zlomek neutronů dosáhne jader atomů. Zbytek, rychle spěchající mezi nimi, je odnášen do okolního prostoru. Samoudržující řetězová reakce může nastat pouze v dostatečně velkém poli uranu-235, o kterém se říká, že má kritickou hmotnost. (Tato hmotnost je za normálních podmínek 50 kg.) Je důležité si uvědomit, že štěpení každého jádra je doprovázeno uvolněním obrovského množství energie, která je přibližně 300 milionkrát více než energie vynaložená na štěpení. ! (Odhaduje se, že úplné štěpení 1 kg uranu-235 uvolní stejné množství tepla jako spalování 3 tisíc tun uhlí.)

Tento kolosální výbuch energie, uvolněný během několika okamžiků, se projevuje jako exploze monstrózní síly a je základem působení jaderných zbraní. Ale aby se tato zbraň stala realitou, je nutné, aby náboj sestával nikoli z přírodního uranu, ale ze vzácného izotopu - 235 (takový uran se nazývá obohacený). Později se zjistilo, že čisté plutonium je také štěpný materiál a mohlo by být použito v atomovém náboji místo uranu-235.

Všechny tyto důležité objevy byly učiněny v předvečer druhé světové války. Brzy začala tajná práce na vytvoření atomové bomby v Německu a dalších zemích. V USA se tento problém řešil v roce 1941. Celý komplex prací dostal název „Projekt Manhattan“.

Administrativní řízení projektu provedl General Groves a vědecké řízení provedl profesor Kalifornské univerzity Robert Oppenheimer. Oba si byli dobře vědomi obrovské složitosti úkolu, který před nimi stál. Proto Oppenheimerovou první starostí bylo rekrutování vysoce inteligentního vědeckého týmu. V USA v té době bylo mnoho fyziků, kteří emigrovali z nacistického Německa. Nebylo snadné je přilákat k vytvoření zbraní namířených proti jejich bývalé vlasti. Oppenheimer mluvil s každým osobně a využil veškerou sílu svého šarmu. Brzy se mu podařilo shromáždit malou skupinu teoretiků, které žertem nazval „výrazníky“. A vlastně v ní byli největší specialisté té doby v oboru fyziky a chemie. (Je mezi nimi 13 laureátů Nobelovy ceny, včetně Bohra, Fermiho, Franka, Chadwicka, Lawrence.) Kromě nich tam byla řada dalších odborníků různého profilu.

Americká vláda na výdajích nešetřila a práce nabíraly od samého počátku velké rozměry. V roce 1942 byla v Los Alamos založena největší výzkumná laboratoř na světě. Počet obyvatel tohoto vědeckého města brzy dosáhl 9 tisíc lidí. Pokud jde o složení vědců, rozsah vědeckých experimentů a počet specialistů a pracovníků zapojených do práce, laboratoř v Los Alamos neměla ve světových dějinách obdoby. Projekt Manhattan měl vlastní policii, kontrarozvědku, komunikační systém, sklady, vesnice, továrny, laboratoře a svůj vlastní kolosální rozpočet.

Hlavním cílem projektu bylo získat dostatek štěpného materiálu, ze kterého by bylo možné vytvořit několik atomových bomb. Kromě uranu-235 by náplní bomby, jak již bylo zmíněno, mohl být umělý prvek plutonium-239, to znamená, že bomba může být buď uran, nebo plutonium.

Háje A Oppenheimer souhlasili, že práce by měly být prováděny současně ve dvou směrech, protože není možné předem rozhodnout, který z nich bude slibnější. Obě metody se od sebe zásadně lišily: akumulace uranu-235 musela být provedena jeho oddělením od většiny přírodního uranu a plutonium bylo možné získat pouze jako výsledek řízené jaderné reakce, když byl uran-238 ozářen s neutrony. Obě cesty se zdály nezvykle obtížné a neslibovaly snadná řešení.

Ve skutečnosti, jak lze oddělit dva izotopy, které se jen nepatrně liší hmotností a chemicky se chovají úplně stejně? Věda ani technika se s takovým problémem nikdy nepotýkaly. Také výroba plutonia se zpočátku zdála velmi problematická. Předtím byla celá zkušenost s jadernými přeměnami zredukována na několik laboratorních experimentů. Nyní museli zvládnout výrobu kilogramů plutonia v průmyslovém měřítku, vyvinout a vytvořit pro to speciální zařízení - jaderný reaktor a naučit se řídit průběh jaderné reakce.

Tam i zde bylo třeba vyřešit celý komplex složitých problémů. Projekt Manhattan se proto skládal z několika dílčích projektů, v jejichž čele stáli významní vědci. Sám Oppenheimer byl vedoucím vědecké laboratoře v Los Alamos. Lawrence měl na starosti Radiační laboratoř na Kalifornské univerzitě. Fermi provedl výzkum na Chicagské univerzitě s cílem vytvořit jaderný reaktor.

Zpočátku bylo nejdůležitějším problémem získávání uranu. Před válkou neměl tento kov prakticky žádné využití. Nyní, když byl okamžitě potřeba ve velkém množství, ukázalo se, že neexistuje žádný průmyslový způsob jeho výroby.

Společnost Westinghouse zahájila svůj vývoj a rychle dosáhla úspěchu. Po vyčištění uranové pryskyřice (uran se v této formě vyskytuje v přírodě) a získání oxidu uranu došlo k její přeměně na tetrafluorid (UF4), ze kterého byl elektrolýzou oddělen kovový uran. Jestliže na konci roku 1941 měli američtí vědci k dispozici jen pár gramů kovového uranu, pak již v listopadu 1942 dosáhla jeho průmyslová produkce v továrnách Westinghouse 6000 liber měsíčně.

Současně probíhaly práce na vytvoření jaderného reaktoru. Proces výroby plutonia se ve skutečnosti scvrkl do ozařování uranových tyčí neutrony, v důsledku čehož by se část uranu-238 proměnila v plutonium. Zdrojem neutronů by v tomto případě mohly být štěpné atomy uranu-235, rozptýlené v dostatečném množství mezi atomy uranu-238. Aby se ale udržela stálá produkce neutronů, musela začít řetězová reakce štěpení atomů uranu-235. Mezitím, jak již bylo zmíněno, na každý atom uranu-235 připadalo 140 atomů uranu-238. Je jasné, že neutrony rozptylující se všemi směry měly mnohem větší pravděpodobnost, že se s nimi na své cestě setkají. To znamená, že se ukázalo, že velké množství uvolněných neutronů je absorbováno hlavním izotopem bez jakéhokoli přínosu. Je zřejmé, že za takových podmínek by řetězová reakce nemohla proběhnout. Jak být?

Zpočátku se zdálo, že bez oddělení dvou izotopů je provoz reaktoru obecně nemožný, ale jedna důležitá okolnost byla brzy zjištěna: ukázalo se, že uran-235 a uran-238 jsou náchylné na neutrony různých energií. Jádro atomu uranu-235 může být rozštěpeno neutronem s relativně nízkou energií, který má rychlost asi 22 m/s. Takové pomalé neutrony nejsou zachycovány jádry uranu-238 – k tomu musí mít rychlost v řádu stovek tisíc metrů za sekundu. Jinými slovy, uran-238 je bezmocný, aby zabránil začátku a postupu řetězové reakce u uranu-235 způsobené neutrony zpomalenými na extrémně nízké rychlosti - ne více než 22 m/s. Tento jev objevil italský fyzik Fermi, který žil od roku 1938 v USA a vedl zde práce na vytvoření prvního reaktoru. Fermi se rozhodl použít grafit jako moderátor neutronů. Podle jeho výpočtů měly neutrony emitované z uranu-235, které prošly 40 cm vrstvou grafitu, snížit svou rychlost na 22 m/s a začít samoudržující řetězovou reakci v uranu-235.

Dalším moderátorem může být tzv. „těžká“ voda. Vzhledem k tomu, že atomy vodíku v něm obsažené jsou velikostí a hmotností velmi podobné neutronům, mohly by je nejlépe zpomalit. (U rychlých neutronů se děje přibližně to samé jako u koulí: pokud malá koule narazí na velkou, kutálí se zpět, téměř bez ztráty rychlosti, ale když se setká s malou koulí, předá jí značnou část své energie - stejně jako neutron při pružné srážce se odrazí od těžkého jádra, zpomalí se jen nepatrně a při srážce s jádry atomů vodíku velmi rychle ztratí veškerou energii.) Obyčejná voda se však ke zpomalení nehodí, protože jeho vodík má tendenci pohlcovat neutrony. Proto by se k tomuto účelu mělo používat deuterium, které je součástí „těžké“ vody.

Začátkem roku 1942 byla pod Fermiho vedením zahájena stavba prvního jaderného reaktoru v historii v areálu tenisového kurtu pod západní tribunou stadionu v Chicagu. Vědci provedli veškerou práci sami. Reakci lze řídit jediným způsobem – úpravou počtu neutronů účastnících se řetězové reakce. Fermi toho zamýšlel dosáhnout pomocí tyčí vyrobených z látek, jako je bór a kadmium, které silně pohlcují neutrony. Moderátorem byly grafitové cihly, ze kterých fyzici postavili sloupy o výšce 3 m a šířce 1,2 m mezi nimi byly instalovány obdélníkové bloky s oxidem uranu. Celá konstrukce si vyžádala asi 46 tun oxidu uranu a 385 tun grafitu. Pro zpomalení reakce byly do reaktoru zavedeny tyčinky kadmia a boru.

Pokud by to nestačilo, pak pro pojistku stáli na plošině umístěné nad reaktorem dva vědci s kbelíky naplněnými roztokem solí kadmia - měli je nalít do reaktoru, pokud by se reakce vymkla kontrole. Naštěstí to nebylo nutné. 2. prosince 1942 Fermi nařídil vysunout všechny ovládací tyče a experiment začal. Po čtyřech minutách začaly čítače neutronů cvakat hlasitěji a hlasitěji. S každou minutou se intenzita toku neutronů zvyšovala. To naznačovalo, že v reaktoru probíhá řetězová reakce. Trvalo to 28 minut. Pak Fermi dal signál a spuštěné tyče proces zastavily. Člověk tak poprvé uvolnil energii atomového jádra a dokázal, že jej může libovolně ovládat. Nyní již nebylo pochyb o tom, že jaderné zbraně jsou realitou.

V roce 1943 byl Fermiho reaktor rozebrán a převezen do Aragonské národní laboratoře (50 km od Chicaga). Brzy zde byl postaven další jaderný reaktor využívající jako moderátor těžkou vodu. Skládal se z válcové hliníkové nádrže obsahující 6,5 tuny těžké vody, do které bylo svisle ponořeno 120 tyčí kovového uranu, zapouzdřených v hliníkovém plášti. Sedm ovládacích tyčí bylo vyrobeno z kadmia. Kolem nádrže byl grafitový reflektor, pak clona ze slitin olova a kadmia. Celá konstrukce byla uzavřena v betonovém plášti o síle stěny cca 2,5 m.

Experimenty na těchto poloprovozních reaktorech potvrdily možnost průmyslové výroby plutonia.

Hlavním centrem Manhattan Project se brzy stalo městečko Oak Ridge v údolí řeky Tennessee, jehož populace se během pár měsíců rozrostla na 79 tisíc lidí. Zde byl v krátké době postaven první závod na výrobu obohaceného uranu v historii. V roce 1943 zde byl spuštěn průmyslový reaktor vyrábějící plutonium. V únoru 1944 se z něj denně těžilo asi 300 kg uranu, z jehož povrchu se chemickou separací získávalo plutonium. (Za tímto účelem bylo plutonium nejprve rozpuštěno a poté vysráženo.) Vyčištěný uran byl poté vrácen do reaktoru. Téhož roku začala stavba obrovské továrny v Hanfordu v pusté, bezútěšné poušti na jižním břehu řeky Columbia. Byly zde umístěny tři výkonné jaderné reaktory produkující několik set gramů plutonia každý den.

Souběžně s tím byl v plném proudu výzkum zaměřený na vývoj průmyslového procesu obohacování uranu.

Po zvážení různých možností se Groves a Oppenheimer rozhodli zaměřit své úsilí na dvě metody: plynnou difúzi a elektromagnetickou.

Metoda plynové difúze byla založena na principu známém jako Grahamův zákon (poprvé jej formuloval v roce 1829 skotský chemik Thomas Graham a v roce 1896 jej vyvinul anglický fyzik Reilly). Podle tohoto zákona, pokud dva plyny, z nichž jeden je lehčí než druhý, projdou filtrem se zanedbatelně malými otvory, pak jím projde o něco více lehkého plynu než těžkého. V listopadu 1942 vytvořili Urey a Dunning z Columbia University metodu plynné difúze pro separaci izotopů uranu založenou na Reillyho metodě.

Protože přírodní uran je pevná látka, byl nejprve přeměněn na fluorid uranu (UF6). Tento plyn pak procházel mikroskopickými - v řádu tisícin milimetru - otvory ve filtrační přepážce.

Protože rozdíl v molárních hmotnostech plynů byl velmi malý, za přepážkou se obsah uranu-235 zvýšil pouze 1,0002krát.

Aby se množství uranu-235 ještě zvýšilo, je výsledná směs opět vedena přes přepážku a množství uranu je opět zvýšeno 1,0002 krát. Pro zvýšení obsahu uranu-235 na 99 % bylo tedy nutné projít plyn přes 4000 filtrů. Stalo se to v obrovské továrně na difúzi plynů v Oak Ridge.

V roce 1940 začal pod vedením Ernesta Lawrence na Kalifornské univerzitě výzkum separace izotopů uranu elektromagnetickou metodou. Bylo nutné najít fyzikální procesy, které by umožnily separaci izotopů pomocí rozdílu jejich hmotností. Lawrence se pokusil oddělit izotopy pomocí principu hmotnostního spektrografu, nástroje používaného k určování hmotností atomů.

Princip jeho fungování byl následující: předionizované atomy byly urychlovány elektrickým polem a následně procházely magnetickým polem, ve kterém popisovaly kružnice umístěné v rovině kolmé na směr pole. Protože poloměry těchto trajektorií byly úměrné hmotnosti, lehké ionty skončily na kružnicích o menším poloměru než těžké. Pokud by byly lapače umístěny podél cesty atomů, pak by mohly být tímto způsobem odděleny shromažďovány různé izotopy.

To byla metoda. V laboratorních podmínkách dávala dobré výsledky. Ale vybudování zařízení, kde by mohla být separace izotopů prováděna v průmyslovém měřítku, se ukázalo jako extrémně obtížné. Lawrence však nakonec dokázal všechny potíže překonat. Výsledkem jeho snažení byl vzhled calutronu, který byl instalován v obří továrně v Oak Ridge.

Tato elektromagnetická továrna byla postavena v roce 1943 a ukázalo se, že je možná nejdražším duchovním dítětem projektu Manhattan. Lawrenceova metoda vyžadovala velké množství složitých, dosud nevyvinutých zařízení zahrnujících vysoké napětí, vysoké vakuum a silná magnetická pole. Rozsah nákladů se ukázal být obrovský. Calutron měl obří elektromagnet, jehož délka dosahovala 75 m a vážila asi 4000 tun.

Na vinutí tohoto elektromagnetu bylo použito několik tisíc tun stříbrného drátu.

Celé dílo (nepočítaje náklady 300 milionů dolarů ve stříbře, které Státní pokladna poskytla jen dočasně) stálo 400 milionů dolarů. Jen za elektřinu spotřebovanou kalutronem ministerstvo obrany zaplatilo 10 milionů. Velká část zařízení v továrně Oak Ridge byla co do rozsahu a přesnosti lepší než cokoliv, co kdy bylo v této oblasti technologie vyvinuto.

Ale všechny tyto náklady nebyly marné. Američtí vědci, kteří utratili celkem asi 2 miliardy dolarů, vytvořili do roku 1944 unikátní technologii pro obohacování uranu a výrobu plutonia. Mezitím v laboratoři v Los Alamos pracovali na návrhu samotné bomby. Princip jeho fungování byl v obecné rovině dlouho jasný: štěpná látka (plutonium nebo uran-235) musela být v okamžiku výbuchu převedena do kritického stavu (aby došlo k řetězové reakci, měla by hmota nálože být dokonce znatelně větší než kritická) a ozářena neutronovým paprskem, což znamená začátek řetězové reakce.

Podle výpočtů kritická hmotnost nálože přesáhla 50 kilogramů, ale dokázali ji výrazně snížit. Obecně je hodnota kritického množství silně ovlivněna několika faktory. Čím větší je povrch náboje, tím více neutronů je zbytečně emitováno do okolního prostoru. Koule má nejmenší povrch. V důsledku toho mají kulové náboje za jinak stejných okolností nejmenší kritickou hmotnost. Kromě toho hodnota kritické hmotnosti závisí na čistotě a typu štěpných materiálů. Je nepřímo úměrná druhé mocnině hustoty tohoto materiálu, což umožňuje například zdvojnásobením hustoty čtyřnásobné snížení kritické hmotnosti. Požadovaného stupně podkritičnosti lze dosáhnout například zhutněním štěpného materiálu v důsledku výbuchu nálože konvenční výbušniny vyrobené ve formě kulovitého obalu obklopujícího jadernou nálož. Kritická hmotnost může být také snížena obklopením náboje clonou, která dobře odráží neutrony. Jako takové síto lze použít olovo, berylium, wolfram, přírodní uran, železo a mnoho dalších.

Jedna možná konstrukce atomové bomby sestává ze dvou kusů uranu, které, když se spojí, tvoří hmotu větší, než je kritická. Abyste způsobili výbuch bomby, musíte je co nejrychleji přiblížit. Druhá metoda je založena na použití směrem dovnitř konvergující exploze. V tomto případě byl proud plynů z konvenční výbušniny nasměrován na štěpný materiál umístěný uvnitř a stlačoval jej, dokud nedosáhl kritické hmotnosti. Spojení náboje a jeho intenzivní ozařování neutrony, jak již bylo zmíněno, způsobí řetězovou reakci, v jejímž důsledku se v první vteřině zvýší teplota na 1 milion stupňů. Během této doby se podařilo oddělit pouze asi 5 % kritické hmoty. Zbytek nálože v dřívějších konstrukcích bomb se vypařil bez
jakýkoli prospěch.

První atomová bomba v historii (dostala jméno Trinity) byla sestavena v létě 1945. A 16. června 1945 došlo k prvnímu atomovému výbuchu na Zemi na místě jaderných zkoušek v poušti Alamogordo (Nové Mexiko). Bomba byla umístěna ve středu testovacího místa na 30metrové ocelové věži. Kolem něj bylo ve velké vzdálenosti umístěno nahrávací zařízení. Pozorovací stanoviště bylo 9 km daleko a velitelské stanoviště 16 km daleko. Atomový výbuch udělal ohromující dojem na všechny svědky této události. Podle popisů očitých svědků se zdálo, jako by se mnoho sluncí spojilo v jedno a osvítilo testovací místo najednou. Pak se nad plání objevila obrovská ohnivá koule a k ní se pomalu a zlověstně začal zvedat kulatý oblak prachu a světla.

Tato ohnivá koule vzlétla ze země a během několika sekund vyletěla do výšky více než tří kilometrů. S každým okamžikem rostla, brzy její průměr dosáhl 1,5 km a pomalu stoupal do stratosféry. Potom ohnivá koule ustoupila sloupu valícího se kouře, který se táhl do výšky 12 km a získal tvar obří houby. To vše provázel strašlivý řev, ze kterého se třásla země. Síla explodující bomby předčila všechna očekávání.

Jakmile to radiační situace dovolila, několik tanků Sherman, lemovaných zevnitř olověnými pláty, se vrhlo do oblasti výbuchu. Na jednom z nich byl Fermi, který toužil vidět výsledky své práce. To, co se mu objevilo před očima, byla mrtvá, spálená země, na níž bylo v okruhu 1,5 km zničeno všechno živé. Písek se spekl do sklovitě nazelenalé krusty, která pokrývala zem. V obrovském kráteru ležely pozůstatky ocelové opěrné věže. Síla exploze byla odhadnuta na 20 000 tun TNT.

Dalším krokem mělo být bojové použití atomové bomby proti Japonsku, které po kapitulaci nacistického Německa samo pokračovalo ve válce s USA a jejich spojenci. V té době nebyly žádné nosné rakety, takže bombardování muselo být prováděno z letadla. Součásti dvou pum byly s velkou pečlivostí přepraveny křižníkem Indianapolis na ostrov Tinian, kde sídlila 509. skupina kombinovaného letectva. Tyto bomby se od sebe poněkud lišily typem náboje a konstrukcí.

První atomová bomba – „Baby“ – byla velká letecká bomba s atomovou náplní vyrobenou z vysoce obohaceného uranu-235. Jeho délka byla asi 3 m, průměr - 62 cm, hmotnost - 4,1 tuny.

Druhá atomová bomba – „Fat Man“ – s náplní plutonia-239 měla vejčitý tvar s velkým stabilizátorem. Jeho délka
byla 3,2 m, průměr 1,5 m, hmotnost - 4,5 tuny.

6. srpna svrhl bombardér B-29 Enola Gay plukovníka Tibbetse „Little Boy“ na velké japonské město Hirošimu. Bomba byla spuštěna na padáku a explodovala, jak bylo plánováno, ve výšce 600 m od země.

Následky výbuchu byly hrozné. I na samotné piloty působil pohled na jimi v mžiku zničené poklidné město depresivním dojmem. Později jeden z nich přiznal, že v tu chvíli viděli to nejhorší, co člověk může vidět.

Pro ty, kteří byli na zemi, to, co se dělo, připomínalo skutečné peklo. Nejprve se přes Hirošimu přehnala vlna veder. Jeho účinek trval jen několik okamžiků, ale byl tak silný, že roztavil i dlaždice a krystaly křemene v žulových deskách, proměnil telefonní sloupy na vzdálenost 4 km v uhlí a nakonec spálil lidská těla natolik, že z nich zůstaly jen stíny. na asfaltu chodníků nebo na zdech domů. Pak se zpod ohnivé koule vyřítil monstrózní poryv větru a řítil se nad město rychlostí 800 km/h a ničil vše, co mu stálo v cestě. Domy, které nevydržely jeho zuřivý nápor, se zhroutily jako povalené. V obřím kruhu o průměru 4 km nezůstala jediná neporušená budova. Pár minut po výbuchu se nad městem snesl černý radioaktivní déšť – tato vlhkost se proměnila v páru zkondenzovanou ve vysokých vrstvách atmosféry a spadla na zem v podobě velkých kapek smíchaných s radioaktivním prachem.

Po dešti zasáhl město nový poryv větru, který tentokrát foukal ve směru epicentra. Byl slabší než ten první, ale pořád dost silný na to, aby vyvracel stromy. Vítr rozdmýchával gigantický oheň, ve kterém shořelo vše, co mohlo hořet. Ze 76 tisíc budov bylo 55 tisíc zcela zničeno a spáleno. Svědci této strašlivé katastrofy vzpomínali na lidské pochodně, z nichž spálené šaty padaly na zem spolu s hadry kůže, a na davy šílených lidí pokrytých strašlivými popáleninami, kteří se s křikem hnali ulicemi. Ve vzduchu byl cítit dusivý zápach spáleného lidského masa. Všude leželi lidé, mrtví a umírající. Bylo mnoho slepých a hluchých, kteří šťourali na všechny strany a v chaosu, který kolem nich vládl, nedokázali nic rozeznat.

Nešťastníci, kteří se nacházeli ve vzdálenosti až 800 m od epicentra, vyhořeli doslova ve zlomku vteřiny – jejich vnitřnosti se vypařily a jejich těla se změnila v hrudky kouřícího uhlíku. Ti, kteří se nacházeli 1 km od epicentra, byli postiženi nemocí z ozáření v extrémně těžké formě. Během pár hodin začali prudce zvracet, jejich teplota vyskočila na 39-40 stupňů a začali pociťovat dušnost a krvácení. Pak se na kůži objevily nehojící se vředy, složení krve se dramaticky změnilo a vlasy vypadly. Po hrozném utrpení, obvykle druhého nebo třetího dne, nastala smrt.

Celkem na následky výbuchu a nemoci z ozáření zemřelo asi 240 tisíc lidí. Asi 160 tisíc dostalo nemoc z ozáření v mírnější formě – jejich bolestivá smrt se oddálila o několik měsíců či let. Když se zpráva o katastrofě rozšířila po celé zemi, celé Japonsko bylo paralyzováno strachem. Dále se zvýšila poté, co Box Car majora Sweeneyho shodil 9. srpna druhou bombu na Nagasaki. Bylo zde také zabito a zraněno několik set tisíc obyvatel. Japonská vláda nedokázala novým zbraním odolat a kapitulovala – atomová bomba ukončila druhou světovou válku.

Válka je u konce. Trvala pouhých šest let, ale dokázala změnit svět a lidi téměř k nepoznání.

Lidská civilizace před rokem 1939 a lidská civilizace po roce 1945 se od sebe nápadně liší. Existuje pro to mnoho důvodů, ale jedním z nejdůležitějších je vznik jaderných zbraní. Bez nadsázky lze říci, že stín Hirošimy leží nad celou druhou polovinou 20. století. Stala se hlubokou morální popáleninou pro mnoho milionů lidí, jak současníků této katastrofy, tak těch, kteří se narodili desítky let po ní. Moderní člověk už nemůže o světě přemýšlet tak, jak si o něm mysleli před 6. srpnem 1945 – až příliš jasně chápe, že tento svět se může během pár okamžiků proměnit v nic.

Moderní člověk se nemůže dívat na válku tak, jak se dívali jeho dědové a pradědové – ví jistě, že tato válka bude poslední a nebudou v ní vítězové ani poražení. Jaderné zbraně zanechaly stopy ve všech sférách veřejného života a moderní civilizace nemůže žít podle stejných zákonů jako před šedesáti nebo osmdesáti lety. Nikdo tomu nerozuměl lépe než samotní tvůrci atomové bomby.

„Lidé naší planety , napsal Robert Oppenheimer, se musí sjednotit. Hrůza a destrukce zaseté poslední válkou nám diktují tuto myšlenku. Výbuchy atomových bomb to dokázaly se vší krutostí. Jiní lidé jindy už říkali podobná slova – jen o jiných zbraních a o jiných válkách. Nebyli úspěšní. Kdo by však dnes řekl, že tato slova jsou zbytečná, je sveden peripetiemi dějin. Nemůžeme se o tom přesvědčit. Výsledky naší práce nenechají lidstvu jinou možnost, než vytvořit sjednocený svět. Svět založený na zákonnosti a lidskosti.“