¿Quién inventó la bomba nuclear? ¿Quién creó realmente la bomba atómica? La historia de la creación de una bomba nuclear.

1.6.7. Cómo Tsai Lun inventó el papel Durante varios miles de años, los chinos consideraron bárbaros a todos los demás países. China es el hogar de muchos grandes inventos. El papel se inventó aquí mismo. Antes de su aparición, en China se utilizaban rollos para tomar notas.

El mundo del átomo es tan fantástico que comprenderlo requiere una ruptura radical con los conceptos habituales de espacio y tiempo. Los átomos son tan pequeños que si una gota de agua pudiera ampliarse hasta el tamaño de la Tierra, cada átomo de esa gota sería más pequeño que una naranja. De hecho, una gota de agua consta de 6 billones de billones (60000000000000000000000) de átomos de hidrógeno y oxígeno. Y, sin embargo, a pesar de su tamaño microscópico, el átomo tiene una estructura hasta cierto punto similar a la estructura de nuestro sistema solar. En su incomprensiblemente pequeño centro, cuyo radio es inferior a una billonésima de centímetro, se encuentra un "sol" relativamente enorme: el núcleo de un átomo.

Pequeños “planetas” (electrones) giran alrededor de este “sol” atómico. El núcleo consta de dos componentes básicos del Universo: protones y neutrones (tienen un nombre unificador: nucleones). Un electrón y un protón son partículas cargadas y la cantidad de carga en cada una de ellas es exactamente la misma, pero las cargas difieren en signo: el protón siempre tiene carga positiva y el electrón, negativa. El neutrón no lleva carga eléctrica y, como resultado, tiene una permeabilidad muy alta.

En la escala atómica de mediciones, la masa de un protón y un neutrón se toma como unidad. Por tanto, el peso atómico de cualquier elemento químico depende del número de protones y neutrones contenidos en su núcleo. Por ejemplo, un átomo de hidrógeno, con un núcleo formado por un solo protón, tiene una masa atómica de 1. Un átomo de helio, con un núcleo de dos protones y dos neutrones, tiene una masa atómica de 4.

Los núcleos de átomos de un mismo elemento contienen siempre el mismo número de protones, pero el número de neutrones puede variar. Los átomos que tienen núcleos con el mismo número de protones, pero difieren en el número de neutrones y son variedades del mismo elemento se llaman isótopos. Para distinguirlos entre sí, al símbolo del elemento se le asigna un número igual a la suma de todas las partículas en el núcleo de un isótopo dado.

Puede surgir la pregunta: ¿por qué el núcleo de un átomo no se desintegra? Después de todo, los protones que contiene son partículas cargadas eléctricamente con la misma carga, que deben repelerse entre sí con gran fuerza. Esto se explica por el hecho de que dentro del núcleo también existen las llamadas fuerzas intranucleares que atraen las partículas nucleares entre sí. Estas fuerzas compensan las fuerzas repulsivas de los protones e impiden que el núcleo se separe espontáneamente.

Las fuerzas intranucleares son muy fuertes, pero actúan sólo a distancias muy cercanas. Por tanto, los núcleos de elementos pesados, formados por cientos de nucleones, resultan inestables. Las partículas del núcleo aquí están en movimiento continuo (dentro del volumen del núcleo), y si les agregas una cantidad adicional de energía, pueden superar las fuerzas internas: el núcleo se dividirá en partes. La cantidad de este exceso de energía se llama energía de excitación. Entre los isótopos de elementos pesados, hay aquellos que parecen estar al borde de la autodesintegración. Basta con un pequeño “empujón”, por ejemplo, que un simple neutrón golpee el núcleo (y ni siquiera tiene que acelerar a gran velocidad) para que se produzca la reacción de fisión nuclear. Más tarde se supo que algunos de estos isótopos “fisibles” se producían artificialmente. En la naturaleza, sólo existe un isótopo de este tipo: el uranio-235.

Urano fue descubierto en 1783 por Klaproth, quien lo aisló del alquitrán de uranio y le puso el nombre del planeta Urano recientemente descubierto. Como resultó más tarde, en realidad no se trataba de uranio en sí, sino de su óxido. Se obtuvo uranio puro, un metal de color blanco plateado.
sólo en 1842 Peligo. El nuevo elemento no tenía propiedades destacables y no llamó la atención hasta 1896, cuando Becquerel descubrió el fenómeno de la radiactividad en las sales de uranio. Después de esto, el uranio se convirtió en objeto de investigación y experimentación científica, pero todavía no tenía ningún uso práctico.

Cuando, en el primer tercio del siglo XX, los físicos comprendieron más o menos la estructura del núcleo atómico, lo primero que intentaron fue hacer realidad el antiguo sueño de los alquimistas: intentar transformar un elemento químico en otro. En 1934, los investigadores franceses, los cónyuges Frederic e Irene Joliot-Curie, informaron a la Academia de Ciencias de Francia sobre la siguiente experiencia: al bombardear placas de aluminio con partículas alfa (núcleos de un átomo de helio), los átomos de aluminio se convirtieron en átomos de fósforo, pero no los ordinarios, sino los radiactivos, que a su vez se convirtieron en un isótopo estable de silicio. Así, un átomo de aluminio, tras añadir un protón y dos neutrones, se convirtió en un átomo de silicio más pesado.

Esta experiencia sugirió que si "bombardeas" los núcleos del elemento más pesado existente en la naturaleza, el uranio, con neutrones, puedes obtener un elemento que no existe en condiciones naturales. En 1938, los químicos alemanes Otto Hahn y Fritz Strassmann repitieron en términos generales la experiencia de los cónyuges Joliot-Curie, utilizando uranio en lugar de aluminio. Los resultados del experimento no fueron en absoluto los que esperaban: en lugar de un nuevo elemento superpesado con un número másico mayor que el del uranio, Hahn y Strassmann recibieron elementos ligeros de la parte media de la tabla periódica: bario, criptón, bromo y algunos otros. Los propios experimentadores no pudieron explicar el fenómeno observado. Recién al año siguiente, la física Lise Meitner, a quien Hahn informó de sus dificultades, encontró la explicación correcta para el fenómeno observado, sugiriendo que cuando el uranio es bombardeado con neutrones, su núcleo se divide (fisiones). En este caso, se deberían haber formado núcleos de elementos más ligeros (de ahí provienen el bario, el criptón y otras sustancias), y también se deberían haber liberado 2-3 neutrones libres. Investigaciones adicionales permitieron aclarar en detalle el panorama de lo que estaba sucediendo.

El uranio natural consiste en una mezcla de tres isótopos con masas 238, 234 y 235. La principal cantidad de uranio es el isótopo 238, cuyo núcleo incluye 92 protones y 146 neutrones. El uranio-235 es sólo 1/140 del uranio natural (0,7% (tiene 92 protones y 143 neutrones en su núcleo), y el uranio-234 (92 protones, 142 neutrones) es sólo 1/17500 de la masa total de uranio ( 0, 006% El menos estable de estos isótopos es el uranio-235.

De vez en cuando, los núcleos de sus átomos se dividen espontáneamente en partes, como resultado de lo cual se forman elementos más ligeros de la tabla periódica. El proceso va acompañado de la liberación de dos o tres neutrones libres, que corren a una velocidad enorme, unos 10 mil km/s (se les llama neutrones rápidos). Estos neutrones pueden chocar contra otros núcleos de uranio y provocar reacciones nucleares. Cada isótopo se comporta de manera diferente en este caso. En la mayoría de los casos, los núcleos de uranio-238 simplemente capturan estos neutrones sin más transformaciones. Pero en aproximadamente uno de cada cinco casos, cuando un neutrón rápido choca con el núcleo del isótopo-238, se produce una curiosa reacción nuclear: uno de los neutrones del uranio-238 emite un electrón, convirtiéndose en un protón, es decir, el El isótopo de uranio se convierte en un
elemento pesado: neptunio-239 (93 protones + 146 neutrones). Pero el neptunio es inestable: después de unos minutos, uno de sus neutrones emite un electrón y se convierte en un protón, después de lo cual el isótopo de neptunio se convierte en el siguiente elemento de la tabla periódica: el plutonio-239 (94 protones + 145 neutrones). Si un neutrón golpea el núcleo del inestable uranio-235, se produce inmediatamente la fisión: los átomos se desintegran con la emisión de dos o tres neutrones. Está claro que en el uranio natural, la mayoría de cuyos átomos pertenecen al isótopo 238, esta reacción no tiene consecuencias visibles: todos los neutrones libres eventualmente serán absorbidos por este isótopo.

Bueno, ¿qué pasaría si imaginamos un trozo de uranio bastante masivo compuesto enteramente por el isótopo 235?

Aquí el proceso será diferente: los neutrones liberados durante la fisión de varios núcleos, a su vez, al golpear los núcleos vecinos, provocan su fisión. Como resultado, se libera una nueva porción de neutrones, que divide los núcleos siguientes. En condiciones favorables, esta reacción se produce como una avalancha y se denomina reacción en cadena. Para empezar, unas pocas partículas de bombardeo pueden ser suficientes.

De hecho, dejemos que el uranio-235 sea bombardeado con sólo 100 neutrones. Separarán 100 núcleos de uranio. En este caso se liberarán 250 nuevos neutrones de segunda generación (una media de 2,5 por fisión). Los neutrones de segunda generación producirán 250 fisiones, que liberarán 625 neutrones. En la próxima generación será 1562, luego 3906, luego 9670, etc. El número de divisiones aumentará indefinidamente si no se detiene el proceso.

Sin embargo, en realidad sólo una pequeña fracción de neutrones llega al núcleo de los átomos. El resto, corriendo rápidamente entre ellos, es arrastrado al espacio circundante. Una reacción en cadena autosostenida sólo puede ocurrir en una cantidad suficientemente grande de uranio-235, que se dice que tiene una masa crítica. (Esta masa en condiciones normales es de 50 kg.) Es importante señalar que la fisión de cada núcleo va acompañada de la liberación de una enorme cantidad de energía, que resulta ser aproximadamente 300 millones de veces más que la energía gastada en la fisión. ! (Se estima que la fisión completa de 1 kg de uranio-235 libera la misma cantidad de calor que la combustión de 3.000 toneladas de carbón).

Esta colosal explosión de energía, liberada en cuestión de momentos, se manifiesta como una explosión de fuerza monstruosa y subyace a la acción de las armas nucleares. Pero para que esta arma se convierta en realidad, es necesario que la carga no consista en uranio natural, sino en un isótopo raro: el 235 (este uranio se llama enriquecido). Más tarde se descubrió que el plutonio puro también es un material fisionable y podría usarse en una carga atómica en lugar del uranio-235.

Todos estos importantes descubrimientos se realizaron en vísperas de la Segunda Guerra Mundial. Pronto, en Alemania y otros países comenzaron los trabajos secretos para crear una bomba atómica. En Estados Unidos, este problema se abordó en 1941. Todo el complejo de obras recibió el nombre de “Proyecto Manhattan”.

La gestión administrativa del proyecto estuvo a cargo del General Groves y la gestión científica estuvo a cargo del profesor Robert Oppenheimer de la Universidad de California. Ambos eran muy conscientes de la enorme complejidad de la tarea que les esperaba. Por lo tanto, la primera preocupación de Oppenheimer fue reclutar un equipo científico altamente inteligente. En Estados Unidos en aquella época había muchos físicos que emigraron de la Alemania nazi. No fue fácil atraerlos para que crearan armas dirigidas contra su antigua patria. Oppenheimer habló personalmente con todos, utilizando todo el poder de su encanto. Pronto logró reunir a un pequeño grupo de teóricos, a quienes en broma llamó "luminarias". Y, de hecho, incluía a los más grandes especialistas de la época en el campo de la física y la química. (Entre ellos se encuentran 13 premios Nobel, entre ellos Bohr, Fermi, Frank, Chadwick, Lawrence.) Además de ellos, había muchos otros especialistas de diversos perfiles.

El gobierno de Estados Unidos no escatimó en gastos y el trabajo adquirió gran escala desde el principio. En 1942 se fundó en Los Álamos el laboratorio de investigación más grande del mundo. La población de esta ciudad científica pronto llegó a 9 mil personas. En términos de la composición de los científicos, el alcance de los experimentos científicos y el número de especialistas y trabajadores involucrados en el trabajo, el Laboratorio de Los Álamos no tuvo igual en la historia mundial. El Proyecto Manhattan tenía su propia policía, contrainteligencia, sistema de comunicaciones, almacenes, aldeas, fábricas, laboratorios y su propio presupuesto colosal.

El objetivo principal del proyecto era obtener suficiente material fisionable para poder crear varias bombas atómicas. Además del uranio-235, la carga de la bomba, como ya se mencionó, podría ser el elemento artificial plutonio-239, es decir, la bomba podría ser uranio o plutonio.

Arboledas Y oppenheimer Estuvo de acuerdo en que se debe trabajar simultáneamente en dos direcciones, ya que es imposible decidir de antemano cuál de ellas será más prometedora. Ambos métodos eran fundamentalmente diferentes entre sí: la acumulación de uranio-235 debía llevarse a cabo separándolo de la mayor parte del uranio natural, y el plutonio solo podía obtenerse como resultado de una reacción nuclear controlada cuando se irradiaba uranio-238. con neutrones. Ambos caminos parecían inusualmente difíciles y no prometían soluciones fáciles.

De hecho, ¿cómo se pueden separar dos isótopos que difieren sólo ligeramente en peso y comportarse químicamente exactamente de la misma manera? Ni la ciencia ni la tecnología se han enfrentado jamás a un problema semejante. La producción de plutonio también parecía al principio muy problemática. Antes de esto, toda la experiencia de las transformaciones nucleares se reducía a unos pocos experimentos de laboratorio. Ahora era necesario dominar la producción de kilogramos de plutonio a escala industrial, desarrollar y crear una instalación especial para ello: un reactor nuclear, y aprender a controlar el curso de la reacción nuclear.

Tanto allí como aquí hubo que resolver toda una serie de problemas complejos. Por tanto, el Proyecto Manhattan constaba de varios subproyectos, encabezados por destacados científicos. El propio Oppenheimer era el jefe del Laboratorio Científico de Los Alamos. Lawrence estaba a cargo del Laboratorio de Radiación de la Universidad de California. Fermi realizó una investigación en la Universidad de Chicago para crear un reactor nuclear.

Al principio, el problema más importante fue la obtención de uranio. Antes de la guerra, este metal prácticamente no tenía uso. Ahora que se necesitaba inmediatamente en grandes cantidades, resultó que no existía ningún método industrial para producirlo.

La empresa Westinghouse retomó su desarrollo y rápidamente logró el éxito. Después de purificar la resina de uranio (el uranio se presenta en la naturaleza en esta forma) y obtener óxido de uranio, se convirtió en tetrafluoruro (UF4), del cual se separó el uranio metálico mediante electrólisis. Si a finales de 1941 los científicos estadounidenses sólo disponían de unos pocos gramos de uranio metálico, ya en noviembre de 1942 su producción industrial en las fábricas de Westinghouse alcanzó las 6.000 libras mensuales.

Al mismo tiempo, se estaba trabajando en la creación de un reactor nuclear. En realidad, el proceso de producción de plutonio se reducía a irradiar barras de uranio con neutrones, como resultado de lo cual parte del uranio-238 se convertía en plutonio. Las fuentes de neutrones en este caso podrían ser átomos fisibles de uranio-235, dispersos en cantidades suficientes entre los átomos de uranio-238. Pero para mantener la producción constante de neutrones, tuvo que comenzar una reacción en cadena de fisión de átomos de uranio-235. Mientras tanto, como ya se mencionó, por cada átomo de uranio-235 había 140 átomos de uranio-238. Está claro que los neutrones que se dispersaban en todas direcciones tenían una probabilidad mucho mayor de encontrarse con ellos en su camino. Es decir, una gran cantidad de neutrones liberados fueron absorbidos por el isótopo principal sin ningún beneficio. Evidentemente, en tales condiciones no podría tener lugar una reacción en cadena. ¿Cómo ser?

Al principio parecía que sin la separación de dos isótopos el funcionamiento del reactor era generalmente imposible, pero pronto se estableció una circunstancia importante: resultó que el uranio-235 y el uranio-238 eran susceptibles a neutrones de diferentes energías. El núcleo de un átomo de uranio-235 puede ser dividido por un neutrón de energía relativamente baja, que tiene una velocidad de aproximadamente 22 m/s. Estos neutrones lentos no son capturados por los núcleos de uranio-238; para ello deben tener una velocidad del orden de cientos de miles de metros por segundo. En otras palabras, el uranio-238 es incapaz de impedir el inicio y el progreso de una reacción en cadena en el uranio-235 provocada por la reducción de la velocidad de los neutrones a velocidades extremadamente bajas, no más de 22 m/s. Este fenómeno fue descubierto por el físico italiano Fermi, que vivió en Estados Unidos desde 1938 y dirigió aquí los trabajos para crear el primer reactor. Fermi decidió utilizar grafito como moderador de neutrones. Según sus cálculos, los neutrones emitidos por el uranio-235, al atravesar una capa de grafito de 40 cm, deberían haber reducido su velocidad a 22 m/s y haber iniciado una reacción en cadena autosostenida en el uranio-235.

Otro moderador podría ser el agua llamada “pesada”. Dado que los átomos de hidrógeno incluidos en él son muy similares en tamaño y masa a los neutrones, lo mejor sería frenarlos. (Con los neutrones rápidos ocurre aproximadamente lo mismo que con las bolas: si una bola pequeña golpea una grande, retrocede, casi sin perder velocidad, pero cuando se encuentra con una bola pequeña, le transfiere una parte importante de su energía. - al igual que un neutrón en una colisión elástica rebota en un núcleo pesado, desacelerando solo ligeramente, y cuando choca con los núcleos de los átomos de hidrógeno, pierde muy rápidamente toda su energía). Sin embargo, el agua ordinaria no es adecuada para desacelerar, ya que su hidrógeno tiende a absorber neutrones. Por eso conviene utilizar para este fin el deuterio, que forma parte del agua “pesada”.

A principios de 1942, bajo el liderazgo de Fermi, comenzó la construcción del primer reactor nuclear de la historia en el área de la cancha de tenis debajo de las gradas occidentales del estadio de Chicago. Los científicos realizaron todo el trabajo ellos mismos. La reacción se puede controlar de la única manera: ajustando el número de neutrones que participan en la reacción en cadena. Fermi pretendía lograrlo utilizando varillas hechas de sustancias como el boro y el cadmio, que absorben fuertemente los neutrones. El moderador fueron ladrillos de grafito, con los que los físicos construyeron columnas de 3 m de alto y 1,2 m de ancho, entre las cuales se instalaron bloques rectangulares con óxido de uranio. Toda la estructura requirió alrededor de 46 toneladas de óxido de uranio y 385 toneladas de grafito. Para ralentizar la reacción, se introdujeron en el reactor barras de cadmio y boro.

Si esto no fuera suficiente, entonces, para asegurarse, dos científicos estaban en una plataforma ubicada encima del reactor con cubos llenos de una solución de sales de cadmio; se suponía que debían verterlos en el reactor si la reacción se salía de control. Afortunadamente esto no fue necesario. El 2 de diciembre de 1942, Fermi ordenó que se extendieran todas las barras de control y comenzó el experimento. Después de cuatro minutos, los contadores de neutrones empezaron a hacer clic cada vez más fuerte. Con cada minuto la intensidad del flujo de neutrones aumentaba. Esto indicó que se estaba produciendo una reacción en cadena en el reactor. Duró 28 minutos. Entonces Fermi dio la señal y las varillas bajadas detuvieron el proceso. Así, por primera vez, el hombre liberó la energía del núcleo atómico y demostró que podía controlarlo a voluntad. Ahora ya no había ninguna duda de que las armas nucleares eran una realidad.

En 1943, el reactor Fermi fue desmantelado y transportado al Laboratorio Nacional de Aragón (a 50 km de Chicago). Pronto se construyó aquí otro reactor nuclear, utilizando agua pesada como moderador. Consistía en un tanque cilíndrico de aluminio que contenía 6,5 ​​toneladas de agua pesada, en el que se sumergían verticalmente 120 barras de uranio metálico, encerradas en una carcasa de aluminio. Las siete barras de control estaban hechas de cadmio. Alrededor del tanque había un reflector de grafito y luego una pantalla de aleaciones de plomo y cadmio. Toda la estructura estaba encerrada en una capa de hormigón con un espesor de pared de aproximadamente 2,5 m.

Los experimentos en estos reactores piloto confirmaron la posibilidad de producción industrial de plutonio.

El principal centro del Proyecto Manhattan pronto se convirtió en la ciudad de Oak Ridge, en el valle del río Tennessee, cuya población creció hasta 79 mil personas en pocos meses. Aquí se construyó en poco tiempo la primera planta de producción de uranio enriquecido de la historia. En 1943 se inauguró aquí un reactor industrial que producía plutonio. En febrero de 1944 se extraían diariamente unos 300 kg de uranio, de cuya superficie se obtenía plutonio mediante separación química. (Para hacer esto, primero se disolvió el plutonio y luego se precipitó). Luego, el uranio purificado se devolvió al reactor. Ese mismo año, comenzó la construcción de la enorme planta de Hanford en el desierto árido y desolado de la orilla sur del río Columbia. Aquí se encontraban tres potentes reactores nucleares que producían varios cientos de gramos de plutonio cada día.

Paralelamente, estaban en pleno desarrollo las investigaciones para desarrollar un proceso industrial de enriquecimiento de uranio.

Después de considerar varias opciones, Groves y Oppenheimer decidieron centrar sus esfuerzos en dos métodos: la difusión gaseosa y la electromagnética.

El método de difusión de gases se basó en un principio conocido como ley de Graham (fue formulada por primera vez en 1829 por el químico escocés Thomas Graham y desarrollada en 1896 por el físico inglés Reilly). Según esta ley, si dos gases, uno de los cuales es más ligero que el otro, pasan a través de un filtro con agujeros insignificantemente pequeños, entonces pasará a través de él un poco más de gas ligero que de pesado. En noviembre de 1942, Urey y Dunning de la Universidad de Columbia crearon un método de difusión gaseosa para separar isótopos de uranio basado en el método de Reilly.

Como el uranio natural es un sólido, primero se convirtió en fluoruro de uranio (UF6). Luego, este gas se hizo pasar a través de orificios microscópicos, del orden de milésimas de milímetro, en la partición del filtro.

Como la diferencia en los pesos molares de los gases era muy pequeña, detrás de la partición el contenido de uranio-235 aumentó sólo 1,0002 veces.

Para aumentar aún más la cantidad de uranio-235, la mezcla resultante se pasa nuevamente a través de una partición y la cantidad de uranio se aumenta nuevamente en 1,0002 veces. Así, para aumentar el contenido de uranio-235 al 99%, fue necesario pasar el gas a través de 4.000 filtros. Esto tuvo lugar en una enorme planta de difusión gaseosa en Oak Ridge.

En 1940, bajo la dirección de Ernest Lawrence, se iniciaron investigaciones sobre la separación de isótopos de uranio mediante el método electromagnético en la Universidad de California. Era necesario encontrar procesos físicos que permitieran separar los isótopos mediante la diferencia de sus masas. Lawrence intentó separar isótopos utilizando el principio de un espectrógrafo de masas, un instrumento utilizado para determinar las masas de los átomos.

El principio de su funcionamiento era el siguiente: los átomos preionizados eran acelerados por un campo eléctrico y luego pasaban a través de un campo magnético, en el que describían círculos ubicados en un plano perpendicular a la dirección del campo. Dado que los radios de estas trayectorias eran proporcionales a la masa, los iones ligeros terminaban en círculos de radios más pequeños que los pesados. Si se colocaran trampas a lo largo del camino de los átomos, de esta manera se podrían recolectar diferentes isótopos por separado.

Ese fue el método. En condiciones de laboratorio dio buenos resultados. Pero construir una instalación donde se pudiera llevar a cabo la separación de isótopos a escala industrial resultó extremadamente difícil. Sin embargo, Lawrence finalmente logró superar todas las dificultades. El resultado de sus esfuerzos fue la aparición de Calutron, que se instaló en una planta gigante en Oak Ridge.

Esta planta electromagnética fue construida en 1943 y resultó ser quizás la creación más cara del Proyecto Manhattan. El método de Lawrence requirió una gran cantidad de dispositivos complejos, aún no desarrollados, que involucraban alto voltaje, alto vacío y fuertes campos magnéticos. La magnitud de los costos resultó ser enorme. Calutron tenía un electroimán gigante, cuya longitud alcanzaba los 75 my pesaba alrededor de 4.000 toneladas.

Para los devanados de este electroimán se utilizaron varios miles de toneladas de alambre de plata.

Toda la obra (sin contar el coste de 300 millones de dólares en plata, que el Tesoro estatal proporcionó sólo temporalmente) costó 400 millones de dólares. Sólo por la electricidad consumida por Calutron, el Ministerio de Defensa pagó 10 millones. Gran parte del equipo de la planta de Oak Ridge era superior en escala y precisión a cualquier cosa que se hubiera desarrollado jamás en este campo de la tecnología.

Pero todos estos costos no fueron en vano. Después de gastar en total unos 2 mil millones de dólares, los científicos estadounidenses crearon en 1944 una tecnología única para el enriquecimiento de uranio y la producción de plutonio. Mientras tanto, en el laboratorio de Los Álamos trabajaban en el diseño de la propia bomba. El principio de su funcionamiento estuvo claro en términos generales durante mucho tiempo: la sustancia fisible (plutonio o uranio-235) tenía que ser transferida a un estado crítico en el momento de la explosión (para que se produjera una reacción en cadena, la masa de la carga debería ser incluso notablemente mayor que el crítico) y se irradia con un haz de neutrones, lo que supone el comienzo de una reacción en cadena.

Según los cálculos, la masa crítica de la carga superó los 50 kilogramos, pero lograron reducirla significativamente. En general, el valor de la masa crítica está fuertemente influenciado por varios factores. Cuanto mayor es la superficie de la carga, más neutrones se emiten inútilmente al espacio circundante. Una esfera tiene la superficie más pequeña. En consecuencia, las cargas esféricas, en igualdad de condiciones, tienen la masa crítica más pequeña. Además, el valor de la masa crítica depende de la pureza y el tipo de materiales fisionables. Es inversamente proporcional al cuadrado de la densidad de este material, lo que permite, por ejemplo, duplicar la densidad reducir cuatro veces la masa crítica. El grado de subcriticidad requerido se puede obtener, por ejemplo, compactando el material fisionable mediante la explosión de una carga de un explosivo convencional fabricado en forma de un proyectil esférico que rodea la carga nuclear. La masa crítica también se puede reducir rodeando la carga con una pantalla que refleje bien los neutrones. Como pantalla se pueden utilizar plomo, berilio, tungsteno, uranio natural, hierro y muchos otros.

Un posible diseño de bomba atómica consiste en dos piezas de uranio que, cuando se combinan, forman una masa mayor que la crítica. Para provocar la explosión de una bomba, debes acercarlos lo más rápido posible. El segundo método se basa en el uso de una explosión convergente hacia adentro. En este caso, se dirigió una corriente de gases de un explosivo convencional al material fisible que se encontraba en su interior y lo comprimió hasta alcanzar una masa crítica. Combinar una carga e irradiarla intensamente con neutrones, como ya se mencionó, provoca una reacción en cadena, como resultado de lo cual en el primer segundo la temperatura aumenta a 1 millón de grados. Durante este tiempo, sólo alrededor del 5% de la masa crítica logró separarse. El resto de la carga en los primeros diseños de bombas se evaporó sin
cualquier beneficio.

La primera bomba atómica de la historia (recibió el nombre de Trinity) se montó en el verano de 1945. Y el 16 de junio de 1945 se produjo la primera explosión atómica en la Tierra en un polígono de pruebas nucleares en el desierto de Alamogordo (Nuevo México). La bomba fue colocada en el centro del polígono de pruebas, encima de una torre de acero de 30 metros. A su alrededor se colocaron equipos de grabación a gran distancia. Había un puesto de observación a 9 km y un puesto de mando a 16 km. La explosión atómica causó una impresión asombrosa en todos los testigos de este evento. Según las descripciones de los testigos, parecía como si muchos soles se hubieran unido en uno e iluminaran el lugar de la prueba a la vez. Entonces apareció una enorme bola de fuego sobre la llanura y una nube redonda de polvo y luz comenzó a elevarse hacia ella lenta y siniestramente.

Despegando del suelo, esta bola de fuego se elevó a una altura de más de tres kilómetros en unos pocos segundos. Con cada momento crecía en tamaño, pronto su diámetro alcanzó los 1,5 km y poco a poco se elevó hacia la estratosfera. Luego, la bola de fuego dio paso a una columna de humo que se extendía hasta una altura de 12 km y tomaba la forma de un hongo gigante. Todo esto estuvo acompañado de un terrible rugido, que hizo temblar la tierra. El poder de la explosión superó todas las expectativas.

Tan pronto como la situación de radiación lo permitió, varios tanques Sherman, revestidos con placas de plomo en el interior, se apresuraron a llegar al lugar de la explosión. En uno de ellos estaba Fermi, ansioso por ver los resultados de su trabajo. Lo que apareció ante sus ojos fue una tierra muerta y quemada, en la que todos los seres vivos habían sido destruidos en un radio de 1,5 km. La arena se había cocido hasta formar una costra vidriosa y verdosa que cubría el suelo. En un enorme cráter yacían los restos destrozados de una torre de soporte de acero. La fuerza de la explosión se estimó en 20.000 toneladas de TNT.

El siguiente paso sería el uso combativo de la bomba atómica contra Japón, país que, tras la rendición de la Alemania nazi, continuó por sí solo la guerra con Estados Unidos y sus aliados. En aquella época no había vehículos de lanzamiento, por lo que el bombardeo tuvo que realizarse desde un avión. Los componentes de las dos bombas fueron transportados con gran cuidado por el crucero Indianápolis a la isla de Tinian, donde tenía su base el 509º Grupo Combinado de Fuerzas Aéreas. Estas bombas se diferenciaban ligeramente entre sí por el tipo de carga y diseño.

La primera bomba atómica, "Baby", fue una bomba aérea de gran tamaño con una carga atómica hecha de uranio-235 altamente enriquecido. Su longitud era de unos 3 m, diámetro - 62 cm, peso - 4,1 toneladas.

La segunda bomba atómica, "Fat Man", con una carga de plutonio-239 tenía forma de huevo con un gran estabilizador. Su longitud
Medía 3,2 m, 1,5 m de diámetro y 4,5 toneladas de peso.

El 6 de agosto, el bombardero B-29 Enola Gay del coronel Tibbets lanzó "Little Boy" sobre la importante ciudad japonesa de Hiroshima. La bomba fue lanzada en paracaídas y explotó, como estaba previsto, a una altitud de 600 m del suelo.

Las consecuencias de la explosión fueron terribles. Incluso para los propios pilotos, la vista de una ciudad pacífica destruida por ellos en un instante causó una impresión deprimente. Posteriormente, uno de ellos admitió que en ese segundo vio lo peor que una persona puede ver.

Para quienes estaban en la tierra, lo que estaba sucediendo parecía un verdadero infierno. En primer lugar, una ola de calor pasó por Hiroshima. Su efecto duró sólo unos momentos, pero fue tan poderoso que derritió incluso tejas y cristales de cuarzo en losas de granito, convirtió en carbón postes telefónicos a una distancia de 4 km y, finalmente, incineró cuerpos humanos de tal manera que de ellos solo quedaron sombras. sobre el asfalto de las aceras o sobre las paredes de las casas. Entonces una monstruosa ráfaga de viento surgió de debajo de la bola de fuego y se precipitó sobre la ciudad a una velocidad de 800 km/h, destruyendo todo a su paso. Las casas que no pudieron resistir su furioso ataque se derrumbaron como si las hubieran derribado. En el círculo gigante de 4 km de diámetro no queda ni un solo edificio intacto. Unos minutos después de la explosión, una lluvia radiactiva negra cayó sobre la ciudad; esta humedad se convirtió en vapor, condensado en las capas altas de la atmósfera y cayó al suelo en forma de grandes gotas mezcladas con polvo radiactivo.

Tras la lluvia, una nueva ráfaga de viento azotó la ciudad, esta vez soplando en dirección al epicentro. Era más débil que el primero, pero aún lo suficientemente fuerte como para arrancar árboles. El viento avivó un fuego gigantesco en el que ardía todo lo que podía arder. De los 76 mil edificios, 55 mil fueron completamente destruidos e incendiados. Los testigos de esta terrible catástrofe recordaron las antorchas humanas de las que cayeron al suelo ropas quemadas junto con jirones de piel, y multitudes de personas enloquecidas y cubiertas de terribles quemaduras que corrían gritando por las calles. Había un hedor sofocante a carne humana quemada en el aire. Había gente tirada por todas partes, muerta y moribunda. Había muchos que estaban ciegos y sordos y, mirando en todas direcciones, no podían distinguir nada en el caos que reinaba a su alrededor.

Las desafortunadas personas, que se encontraban a una distancia de hasta 800 m del epicentro, literalmente se quemaron en una fracción de segundo: sus entrañas se evaporaron y sus cuerpos se convirtieron en trozos de brasas humeantes. Los que se encontraban a 1 km del epicentro sufrieron la enfermedad por radiación de forma extremadamente grave. A las pocas horas, comenzaron a vomitar violentamente, su temperatura subió a 39-40 grados y comenzaron a experimentar dificultad para respirar y sangrado. Luego aparecieron úlceras que no cicatrizaban en la piel, la composición de la sangre cambió drásticamente y el cabello se cayó. Después de un sufrimiento terrible, generalmente al segundo o tercer día, llegaba la muerte.

En total, unas 240 mil personas murieron a causa de la explosión y la enfermedad por radiación. Alrededor de 160 mil sufrieron la enfermedad por radiación en una forma más leve; su dolorosa muerte se retrasó varios meses o años. Cuando la noticia del desastre se difundió por todo el país, todo Japón quedó paralizado de miedo. Aumentó aún más después de que el furgón del mayor Sweeney arrojara una segunda bomba sobre Nagasaki el 9 de agosto. Aquí también murieron y resultaron heridos varios cientos de miles de habitantes. Incapaz de resistir las nuevas armas, el gobierno japonés capituló: la bomba atómica puso fin a la Segunda Guerra Mundial.

Guerra ha terminado. Duró sólo seis años, pero logró cambiar el mundo y a las personas casi hasta quedar irreconocibles.

La civilización humana antes de 1939 y la civilización humana después de 1945 son sorprendentemente diferentes entre sí. Hay muchas razones para ello, pero una de las más importantes es la aparición de armas nucleares. Se puede decir sin exagerar que la sombra de Hiroshima se extiende sobre toda la segunda mitad del siglo XX. Se convirtió en una profunda quemadura moral para muchos millones de personas, tanto los contemporáneos de esta catástrofe como los nacidos décadas después. El hombre moderno ya no puede pensar en el mundo como lo pensaba antes del 6 de agosto de 1945; comprende con demasiada claridad que este mundo puede convertirse en nada en unos momentos.

El hombre moderno no puede ver la guerra como lo hacían sus abuelos y bisabuelos; sabe con certeza que esta guerra será la última y que no habrá ganadores ni perdedores en ella. Las armas nucleares han dejado su huella en todas las esferas de la vida pública y la civilización moderna no puede vivir según las mismas leyes que hace sesenta u ochenta años. Nadie entendió esto mejor que los propios creadores de la bomba atómica.

"La gente de nuestro planeta , escribió Robert Oppenheimer, debemos unirnos. El horror y la destrucción sembrados por la última guerra nos dictan este pensamiento. Las explosiones de las bombas atómicas lo demostraron con toda crueldad. Otras personas ya han dicho en otras ocasiones palabras similares, sólo que sobre otras armas y otras guerras. No tuvieron éxito. Pero quien hoy diga que estas palabras son inútiles se deja engañar por las vicisitudes de la historia. No podemos estar convencidos de esto. Los resultados de nuestro trabajo no dejan a la humanidad otra opción que crear un mundo unido. Un mundo basado en la legalidad y la humanidad."