Trinity (jaderný test)

Z Multimediaexpo.cz

Aktuální verze z 19. 11. 2016, 11:57

Jediná barevná fotografie testu Trinity.
Foto Jack Aeby.

Trinity byl prvním testem jaderné zbraně. Test byl proveden Spojenými státy 16. července 1945, 56 km (35 mil) severovýchodně od Socorro v Novém Mexiku. Test trinity byl pokusným výbuchem implosní plutoniové jaderné zbraně. Jaderná bomba Fat Man, která byla později svržena na Nagasaki, byla stejného typu. Detonace zbraně byla ekvivalentní výbuchu 20 kilotun TNT. Vývoj jaderných zbraní vyplynul z politického a vědeckého rozvoje ve 30. letech 20. století. Nástup fašismu v Evropě a nové vědecké objevy týkající se atomu vedly k vývoji zbraní využívajících energie uvolněné jaderným štěpením jako zdroje zničující síly. Projekt Manhattan vedl k prvnímu jadernému testu a svržení dvou atomových bomb na Hirošimu a Nagasaki.

Vývoj jaderné zbraně

Podrobnější informace naleznete na stránce: Projekt Manhattan

Dva typy štěpné jaderné zbraně vyvinuté během Projektu Manhattan.

Přestože britské a americké pokusy o vyvinutí jaderných zbraní začaly již v roce 1939, praktický výzkum byl zahájen v roce 1942 a byl ustaven Projekt Manhattan pod vedením americké armády. Projekt byl umístěn v Los Alamos v Novém Mexiku a byl zaměřen na výzkum štěpného materiálu ke spuštění řetězové jaderné reakce a design samotných jaderných zbraní.^[1] Výzkum směřovat k vypracování desingu bomby. Prvotní rozhodnutí týkající se zbraně byli založeny na množství uranu 235 a plutonia vytvořené v urychlovačích. Z těchto výsledků stačilo získat kritické množství k vyvinutí bomby.^[2] Výroba uranu 235 byla obtížná s tehdejší technologií, ale výroba plutonia byla jednoduší, jelikož bylo vedlejším produktem jaderných reaktorů vyvinutých Enrico Fermim v roce 1942. Plutonium bylo vyráběno v Hanford Site v jaderném reaktoru, což byla první velká produkce plutonia na světě. První dávka plutonia byla získána od 26. prosince 1944 do 2. února 1945 a odeslána do laboratoře v Los Alamos v Novém Mexiku 5. února 1945.

Plutonium získané z reaktoru však nebylo dostatečně čisté jako plutonium získané z cyklotronu a přítomnost dalších isotopů vyústila v nepoužitelnost dosavadního puškového modelu. Tento problém byl vyřešen 17. června 1944^[3] a vedl ke změně technologie zbraně na implosní zařízení ve kterém sférické jádro plutonia bude stlačeno pomocí chemických výbušnin, což vedlo k zvýšení hustoty plutonia a vytvoření kritického množství. Sféra plutonia musela být stlačena na všech stranách stejně, chyba by vedla k selhání zbraně. Vzhledem k obtížnosti získání výbušné čočky k dokonalé kompresi výbuchem, velitel projektu generál Leslie Groves a vědecký pracovník Robert Oppenheimer rozhodli, že bude proveden test konceptu zbraně předtím než zbraň bude moci být použita ve válce. Poté co test Trinity prokázal funkčnost modelu, byl design použit v bombě Fat Man svržené 9. srpna 1945 na Nagasaki.

Plán testu

Plánování testu bylo svěřeno Kenneth Bainbridge, profesorovi Harwardské univerzity, který pracoval s expertem na výbušniny, Georgem Kistiakowskym. Místo testu muselo být určeno tak, aby cíle projetku byli dostatečně utajeny i v případě výbuchu. Příslušné vědecké vybavení bylo shromážděno pro získání dat z testu a bezpečnostní pokyny museli být vyvinuty k ochraně osob před možnými důsledky vysoce nebezpečného experimentu. Fotograf Berlyn Brixner připravil tucty kamer k zachycení události na film.

Místo testu

Trinity Site (červená šipka) blízko Carrizozo Malpais

Místo testu bylo určeno ve vzdálené části Alamogordo Bombing Range, nyní White Sands Missile Range. Test byl umístěn na sevrním konci střelnice mezi městy Carrizozo a Socorro v Jornada del Muerto v jihozápadních Spojených státech.).^[4] Na podzim roku 1944 vojáci dorazili na Trinity Site a připravovali test. Během roku 1945 další presonál dorazil na Trinity Site s další pomocí s přípravou testu. Dva bunkry byli postaveny k pozorování testu Oppenheimer a generál Thomas Farrell sledovali test z bunkru 16 km (10 mil) od místa výbuchu, zatímco Leslie Groves sledoval test z bunkru 27 km (17 mil) daleko.

Název

Původ názvu testu je nejasný, ale je často přičítán Oppenheimerovi jako odkaz na poezii Johna Donna. Oppenheimer znal Donna především skrze jsou bývalou přítelkyni Jean Tatlock.

Předpovědi

Pozorovatelé se sázeli s předpovědmi možného výsledku testu. Názory na výsledek byli od žádného (kompletní fiasko) k 18 kilotunám TNT (předpověď fyzika I. I. Rabi, který nakonec vyhrál sázku^[5]) k zničení Nového Mexika a zapálení atmosféry a spálení celé planety. Poslední předpověď byla kalkulována jako skoro nemožná i když po jistou dobu působila určité obavy.

Příprava

Gadget sestavený a připravený k testu.

Před samotným pokusem byl proveden výbuch 108 tun TNT 7. květa ke kalibraci přístrojů. (Síla jaderného výbuchu je měřena v ekvivalentu tun TNT.) Pro samotný test byl the gadget (plutoniové jaderné zařízení) vyzdvižen na vrchol 20 metrové ocelové věže - výška podala lepší indikaci jak se bomba bude chovat v případě svržení z letadla. The gadget byl sestaven na blízském McDonald Ranch House, komponenty dorazili 12. července. Sestaven byl 13. července a následující den byl opatrně umístěn na vrch věže . Generál Groves nařídil postavení 240 tunového ocelového kontejneru Jumbo k zajištění plutonia v případě selhání testu. Detonace byla plánována na 4:00, ale byla odložena vzhledem k děšti a bouři předchozího rána. Vědci se obávali, že radioaktivní spad bude zvětšen deštěm a blesky by mohli vyvolat náhodnou detonaci.^[6]

Výbuch

Ve 4:45 dorazila důležitá zpráva o počasí a v 5:10 a.m. bylo započato 20 minutové odpočítávání. Většiny vědců a důstojníků sledovali test ze základního tábora 16 km (10 mil) jihozápadně od testovací věže. Další pozorovatelé byli rozmístěni v okruhu 32 km (20 mil) a další byli roztroušeni v různých vzdálenostech, někteří byli v čistě informativní vzdálenosti (Richard Feynman tvrdil, že byl jediným pozorovatelem, který výbuch viděl bez tmavých brýlí^[7]). Konečný odpočet četl fyzik Samuel K. Allison. V 5:29:45 místního času zařízení explodovalo se silou ekvivaletní explozi 20 kilotun TNT (90 TJ). Výbuch zanechal kráter radioaktivního skla 3 metry (10 stop) hluboký a 330 metrů (1100 stop) široký. Ve chvíli výbuchu bylo okolní pohoří osvíceno světlem „jasnějším než ve dne“ pod dobu jedná až dvou sekund a žár byl „tak horký jako kamna“ v základním táboře. Barvy světla byli od fialové po zelenou až k bílé. Rachot rázové vlny dosáhl za 40 sekund pozorovatele.^[5] Rázová vlna byla cítit 160 km (100 mil) daleko a atomový hřib dosáhl do výšky 12 km (7,5 míle). Po počáteční euforii Kenneth Bainbridge komentoval výbuch Robertu Oppenheimerovi (anglicky) „Now we are all sons of bitches“ ^[8] Oppenheimer později řekl, že během pozorování testu si připomněl větu z knihy Bhagavadgíta:

„I am become Death, the destroyer of worlds.“^[9][10]

V oficiální zprávě generál Farrell napsal „Světelné efekty jsou ožebračený popis. Celá země byla osvícena spalujícím světlem s intenzitou mnohokrát vyšší než polední slunce. Bylo zlaté, purpurové, fialové, šedé a bílé. Osvítilo každý vrchol, rozsedlinu a vyvýšeninu blízské hory s jasem a krásou, kterou nelze popsat ale musí vidět aby by ji bylo možné si ji představit...“^[11] Zprávy citovali lesního rangera 240 km (150 mil) západně od místa „záblesk ohně následovaný explozí a černým kouřem.“ Další zprávy uváděli, že okna rachotila a zvuk exploze byl slyšet 320 km (200 mil) daleko. John R. Lugo letěl s transporem amerického námořnictva východně od Albuquerky na cestě na západní pobřeží. „Můj první dojem byl jako kdyby slunce vycházelo na jihu. Jakáto ohnivá koule! Bylo tak jasné, že ozářilo kokpit letadla.“ Lugo odeslal zprávu rádiem do Albuquerky. Nedostal vysvětlení výbuchu, ale bylo mu řečeno, „Neleť na jih.“^[12] V kráteru se pouštní písek roztavil a stal se mírně radioaktivním zeleným sklem, Trinitem.^[13] Kráter byl zaplněn brzy po testu. Letecká základna Alamogordo vydala tiskovou zprávu v odpovědi na řadu dotazů, které byli přijaty a žádali vysvětlení výbuchu. Tisková zpráva hovořila o vzdálené explozi muničního skladu obsahujícím velké množství výbušnin a pyrotechniky, ale nedošlo k žádným ztrátám na životech.^[14] Novinový článek publikovaný ve stejného dne psal, že výbuch byl vidět a cítit v oblasto od El Paso k Silver City, Gallup, Socorroa a Albuquerque^[15] Skutečná příčina nebyla zveřejněna do náletu na Hirošimu. Žurnalista projektu Manhattan William L. Laurence měl připraveno několik různých zpráv ve své kanceláři k uvolnění v případě potřeby od vysvětlení úspěšného testu, jež byl použit, po řadu scénářů vysvětlujících smrt vědců při jedné zcela neočekávané nehodě.^[16] Kolem 260 lidí bylo přítomno, nikdo blíže než 9 km (5,6 mil). Při následujících sériích testů Operace křižovatky v roce 1946 bylo přítomno přes 40 tisíc lidí.^[17]

Výsledky testu

Výsledky testu byly předloženy prezidentu Trumanovi a použity jako páka během jednání se Sovětským svazem na Postupimské konferenci. Informace o testu Trinity byli zveřejněny krátce po náletu na Hirošimu.

Generál Leslie R. Groves, Robert Oppenheimer u zbytků věže Trinity.

Spad kolem Trinity Site v rentgenech. Radioaktivní oblak se pohyboval severovýchodně.

Letecká fotografie kráteru Trinity krátce po testu. Malý kráter v jihovýchodním cípu byl pozůstatkem výbuchu 108 tun TNT.

Související články

• Projekt Manhattan
• Atomový útok na Hirošimu a Nagasaki
• The gadget

Reference

1. ↑ Hans Bethe (1991), The Road from Los Alamos. American Institute of Physics ISBN 0-671-74012-1
2. ↑ The Manhattan Project / Making the Atomic Bomb [PDF]. United States Department of Energy, [cit. 2008-01-24]. Dostupné online.  
3. ↑ <a href="http://www.atomicarchive.com/History/mp/chronology.shtml">Manhattan Project Chronology at Atomic Archive.com
4. ↑ Trinity Site [online]. [cit. 2007-07-16]. (White Sands Missile Range.) Dostupné online.  
5. ↑ ^{5,0 5,1} James Hershberg (1993), James B. Conant: Harvard to Hiroshima and the Making of the Nuclear Age. 948 pp. ISBN 0-394-57966-6 p. 233
6. ↑ Countdown [PDF]. Los Alamos Scientific Laboratory, ca. 1967-1971, [cit. 2008-01-24]. (Los Alamos: Beginning of an Era, 1943-1945.) Dostupné online.  
7. ↑ Richard Feynman (2000), The Pleasure of Finding Things Out p. 53-96 ISBN 0-7382-0349-1
8. ↑ The Trinity Test [online]. United States Department of Energy, [cit. 2009-04-08]. Dostupné online.  
9. ↑ Variants on this quotation exist, both by Oppenheimer and by others. A more common translation of the passage, from Arthur W. Ryder (from whom Oppenheimer studied Sanskrit at Berkeley in the 1930s), is:

   Death am I, and my present task

   Destruction. (11:32)

   Since the Gita's first translation into English in 1785, most experts have translated not "Death" but instead "Time". A further elaboration of the supposed Oppenheimer quote often cited is taken from Robert Jungk's 1958 Brighter than a Thousand Suns:

   If the radiance of a thousand suns

   were to burst into the sky,

   that would be like

   the splendor of the Mighty One—

   I am become Death, the shatterer of Worlds.

   For an extensive discussion of the quote, its various translations, and its various reported forms, see James A. Hijiya, "The Gita of Robert Oppenheimer" Proceedings of the American Philosophical Society, 144:2 (June 2000). [1].
10. ↑ Richard Rhodes, The Making of the Atomic Bomb (New York: Simon and Shuster, 1986). Quotes after the test from p. 675-676.
11. ↑ Chronology on Decision to Bomb Hiroshima and Nagasaki [online]. . Dostupné online.  
12. ↑ The Trinity Test: Eyewitnesses
13. ↑ A recent paper (P.P. Parekh, T.M. Semkow, M.A. Torres, D.K. Haines, J.M. Cooper, P.M. Rosenberg and M.E. Kitto Radioactivity in Trinitite six decades later. Journal of Environmental Radioactivity, 2006, roč. 85, s. 103–120. DOI:10.1016/j.jenvrad.2005.01.017.  ) reports the levels of long-lived radioisotopes in the trinitite. The trinitite was formed from feldspar and quartz melted by the heat. The ¹⁵²Eu and ¹⁵⁴Eu was mainly formed by the neutron activation of europium in the soil; it is clear that the level of radioactivity for these isotopes is highest where the neutron dose to the soil was larger. Some of the ⁶⁰Co is generated by activation of the cobalt in the soil, but some was also generated by the activation of the cobalt in the steel (100 ft) tower. This ⁶⁰Co from the tower would have been scattered over the site, reducing the difference in the soil levels. The ¹³³Ba and ²⁴¹Am are from the neutron activation of barium and plutonium inside the bomb. The barium was present in the form of the nitrate in the chemical explosives used while the plutonium was the fissile fuel used. The ¹³⁷Cs level is higher in the sample which was farther away from the ground zero point; this is thought to be because the precursors to the ¹³⁷Cs (¹³⁷I and ¹³⁷Xe) and the cesium to a lesser degree are volatile. The natural radioisotopes in the glass are about the same in both locations.
14. ↑ "Army Ammunition Explosion Rocks Southwest Area," El Paso Herald-Post, 1945-7-16, p.1 (quoting the full press release)(retrieved from Newspaperarchive.com 2007-8-15).
15. ↑ Id.
16. ↑ William L. Laurence, "Now We Are All Sons-of-Bitches," Science News vol. 98, no. 2 (11 July 1970): pp. 39-41.
17. ↑ Operation Crossroads: Fact Sheet [online]. DEPARTMENT OF THE NAVY—NAVAL HISTORICAL CENTER, 2002-08-11, [cit. 2008-01-24]. Dostupné online.  

Externí odkazy

• Trinity: první jaderný test (anglicky)
• Trinity Site (anglicky)