Призведе до катастрофи: Чи справді ядерна бомба може підпалити атмосферу?

У фільмі Оппенгаймер все виглядає метафорично, маючи на увазі світ, який починає озброюватися до зубів зброєю, здатною знищити світ багато разів. Але перед тим, як була запущена перша ядерна бомба, про яку йдеться у фільмі, фізики були стурбовані тим, що вибух може підпалити атмосферу і в буквальному сенсі знищити світ.

Основне занепокоєння, яке висловив фізик-теоретик Едвард Теллер на зустрічі з персоналом у Каліфорнії, полягало в тому, що реакція може набути стійкого характеру, як це відбувається на Сонці.

“Побоювання Теллера полягали в тому, що процес детонації бомби поділу може спричинити швидке локальне нагрівання атмосфери, в якій, – йдеться в новій статті на цю тему, – через можливу відсутність можливості охолодження температура може зрости до такої міри, що ядра азоту 14N в атмосфері можуть злитися одне з одним або з іншими легкими атмосферними ізотопами, такими як водень 1Н, вуглець 12С або кисень 16О”.

Манхеттенський проєкт залучив найкращих фізиків того часу, щоб з’ясувати це. У 1942 році Оппенгеймер сів у потяг, щоб зустрітися з Артуром Комптоном, лауреатом Нобелівської премії та експертом з радіаційної фізики, щоб спробувати отримати відповіді. Або принаймні найкращі відповіді, доступні без експериментальних даних (підірвати велику бомбу і подивитися, чи загориться планета).

Комптон згадував про цю зустріч через багато років і розповідав про страхи Оппенгеймера.

“Ядра водню, – пояснював Артур Комптон американському тижневику в 1959 році, – нестабільні, і вони можуть об’єднуватися в ядра гелію з великим вивільненням енергії, як це відбувається на Сонці. Щоб запустити таку реакцію, потрібна дуже висока температура, але чи не може надзвичайно висока температура атомної бомби бути саме тим, що потрібно для вибуху водню?”

Існувала також можливість, що те ж саме могло статися в океанах.

“А якщо водень, то як щодо водню в морській воді? Чи не міг вибух атомної бомби спричинити вибух самого океану? Це не все, чого боявся Оппенгеймер. Азот у повітрі також нестабільний, хоча і в меншій мірі. Чи не міг би він також вибухнути внаслідок атомного вибуху в атмосфері?”

Це, звичайно, поклало б кінець війні, але не назавжди, оскільки в результаті реакції загинули б чоловіки, жінки і риби.

“Це було б остаточною катастрофою, – продовжував Комптон. “Краще прийняти рабство нацистів, ніж ризикнути підняти остаточну завісу над людством”.

Комптон, однак, сказав Оппенгеймеру, що це не станеться в атмосферних умовах. Радіаційне охолодження завжди було б надто швидким, щоб така реакція могла тривати, як пізніше написав Теллер у звіті, засекреченому до 1979 року.

“Втрати енергії на випромінювання завжди перевищують надбання за рахунок реакцій”, – писав він у звіті, додаючи: “Неможливо досягти таких температур, якщо не використовувати бомби поділу або термоядерні бомби, які значно перевершують бомби, що розглядаються зараз”.

Завдяки експериментальним даним, в тому числі випробуванням “заборонених” квазікристалів, ми знаємо, що тривалі реакції в океанах і атмосфері не спричиняються ядерними вибухами. Однак, як зазначається в новій статті Міхаеля Вішера і Карлхайнца Ланґанке, перші команди пропустили ключову реакцію. Хоча їх найбільше турбував 14N, враховуючи велику кількість азоту в атмосфері, вони не врахували реакцію 14N(n,p)14C, в результаті якої утворюється 14C у великій кількості.

“Пік вмісту радіовуглецю в нашій атмосфері швидко знижується, оскільки цей довгоживучий ізотоп вуглецю поглинається рослинами в процесі кругообігу вуглецю. В результаті він стає частиною всіх біологічних матеріалів на тисячі років, – підсумовує команда. “Цей радіовуглець залишається в наших тілах, слугуючи постійним нагадуванням про людську пиху, що призвела до розробки ядерної зброї, від якої хотів застерегти Оппенгеймер”.