Чому Айнштайн вважав ядерну зброю неможливою

Ядерна зброя — зброя масового ураження вибухової дії, побудована на використанні ядерної енергії, що вивільняється при ланцюговій ядерній реакції розщеплення важких ядер й/або термоядерній реакції синтезу легких ядер.

Тепер, коли у нас є ядерна зброя та атомні електростанції, може здатися, що поява можливості використання ядерної енергії було чимось неминучим.
Але все було далеко не так, адже серйозні вчені вважали цю ідею сміховинною.
Нобелівський лауреат Роберт Міллікен сказав:
"Малоймовірно, що людина коли-небудь зможе використати енергію атома.
Припущення щодо використання атомної енергії, коли вугілля закінчиться, є цілком ненауковою утопічною мрією."
Або, як казав Резерфорд:
"Очікування того, що перетворення атомів стане джерелом енергії, - безглуздя."
І в них були причини для песимізму.
Коли Беккерель вперше спостерігав радіоактивність, він вважав її схожою на фосфоресценцію.
Це коли ви опромінюєте об'єкт чимось на кшталт світла, об'єкт поглинає цю енергію, перевипромінюючи її в іншій частині спектра.
Уранова руда, як я бачив, володіє схожою властивістю.
Флуоресценція в урановій руді.
Тут вона поглинає УФ-випромінювання і перевипромінює вже видиме світло.
У 1896 (тисяча вісімсот дев'яносто шостому) Беккерель, досліджуючи фосфоресценцію, виявив, що фотопластинка, обгорнута світлонепроникним папером, засвічувалась невидимим випромінюванням солі урану, яке проникало крізь папір, коли зразок освітлювався сонячним світлом.
Але одного разу перед експериментом було хмарно, тож Беккерель поклав уран і фотопластинку в шухляду.
Через кілька днів, не зважаючи на те, що сіль урану лежала в темряві, Беккерель оглянув фотопластинку, і, проявивши її, побачив, що та була засвічена так само як і раніше, хоча уран не освітлювався сонячним світлом.
Отже, це випромінювання не було пов'язане з фосфоресценцією: сам зразок солі урану був його джерелом.
Але як такий неактивний об’єкт, як шматок породи, міг випромінювати енергію?
Звідки їй було взятися?
Здавалося, що це порушувало закон збереження енергії.
Але формула зв'язку маси та енергії дозволила припустити, що джерелом енергії може бути зміна маси атомних ядер.
Крихітна маса може дати вам багато енергії.
І цього факту було достатньо, щоб звільнити фантазію письменників.
Герберт Веллс у 1914 (тисяча дев'ятсот чотирнадцятому) році опублікував книгу "Визволений світ", яка містила першу згадку про "атомну бомбу".
Він описав ручну гранату на основі урану, яка могла вибухати безперервно.
Але вченим ці ідеї здавалися нереальними.
Айнштайн у 1933 році сказав:
"Немає ані найменшого натяку на те, що ядерну енергію коли-небудь вдасться отримати.
Адже для цього нам довелося б розщепити атом".
В той час ми не мали можливості зробити з ядром хоча б щось.
Все, що ми спостерігали, - то це природний процес радіоактивного розпаду.
Нестабільні ізотопи, які розпадалися випадковим чином з деяким характерним періодом напіврозпаду.
А виділена енергія, хоч вона і величезна на атомному рівні, є незначною в масштабі макросвіту.
При поділі одного атома урану енергії виділяється у двадцять разів менше, ніж потрібно для підняття піщинки на висоту, що дорівнює товщині аркуша паперу.
До 1932 (тридцять другого) року єдиною відомою частинкою ядра був протон.
І, як тоді здавалося, для зміни ядра потрібно вистрілити в нього протоном.
Але оскільки і ядро, і протон позитивно заряджені, вони відштовхуються.
Тож вам доведеться надати протону величезну швидкість, щоб він міг проникнути в ядро.
І навіть якщо вам це вдасться, ви вплинете лиш на одне ядро, що не зрушить з місця навіть піщинку.
Ось чому нобелівські лауреати вважали створення ядерної зброї неможливим.
Але потім відбувається відкриття нейтрона.
І нейтрон усе змінює.
Тому що, будучи незарядженим, він може практично вільно проходити крізь речовину, доки не влучить в ядро, змінюючи його склад.
І це викликало осяяння в людини, на ім'я Лео Сілард.
Сілард прочитав "Визволений світ" Веллса, тож міг уявити майбутнє, в якому ядерна енергія використовується як зброя.
І він згадував той момент народження ідеї, коли він переходив вулицю в Лондоні.
Він казав:
"Якби ми могли знайти елемент, ядра якого діляться під впливом нейтронів, і який випромінював би два нейтрони, поглинувши лиш один, то, маючи достатню масу цього ізотопу, можна було б отримати самопідтримувану ланцюгову ядерну реакцію."
Інакше кажучи, нейтрон дозволяє нам ініціювати ядерні реакції.
І ядро, яке при поділі вивільняє два нейтрони, може спричинити все більше, і більше поділів, кількість яких зростає експоненційно.
Ядром з такою властивістю є ядро урану-235 (уран - двісті тридцять п'ять).
В середньому під час кожного поділу виділяється два з половиною нейтрони.
Раптово з'явилася можливість розщеплювати неймовірну кількість ядер одночасно, вивільняючи величезну кількість енергії вмить!
Це ядерна бомба.
Якщо ж ви хочете контролювати виділення енергії, як на атомній електростанції, потрібно поглинути кілька нейтронів так, щоб поділ одного ядра в середньому викликав поділ одного іншого ядра.
Тоді ви матимете стабільну ланцюгову реакцію, в якій енергія виділяється рівномірно.
Проблема в тому, що це - ніби балансування на вістрі ножа: поглинете забагато нейтронів, і ланцюгова реакція швидко припиниться, поглинете надто мало нейтронів, і за короткий час матимете ядерну бомбу або... "Чорнобиль".
Отож.
Якби не існувало нейтронів - незаряджених частинок, здатних ініціювати ядерні реакції, частинок, яких у масивних ядрах більше, ніж протонів, частинок, які з високою імовірністю вивільняються при поділі, тоді, можливо, як вважали видатні вчені, ми не могли б отримувати енергію з атомних ядер.
Але у нашому Всесвіті нейтрон існує, і він є героєм (чи лиходієм) ядерної фізики.