Η ΠΟΡΕΙΑ ΤΗΕ ΦΥΣΙΚΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ ΜΕΧΡΙ ΤΟΝ ΠΥΡΗΝΙΚΟ ΟΛΕΘΡΟ ΣΤΗ XIROSIMA ΚΑΙ ΤΟ NAGASAKI
Η ΠΟΡΕΙΑ ΤΗΕ ΦΥΣΙΚΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ ΜΕΧΡΙ ΤΟΝ ΠΥΡΗΝΙΚΟ ΟΛΕΘΡΟ ΣΤΗ XIROSIMA ΚΑΙ ΤΟ NAGASAKI
Ένα αποφασιστικό βήμα έγινε από τους Cockcroft και Walton που εργάζονταν το 1932 στο εργαστήριο του Rutherford. Εκεί δημιούργησαν μια συσκευή που μπορούσε να επιταχύνει δέσμη πρωτονίων ώστε να αποκτήσουν πολύ μεγάλες ταχύτητες . Αυτά τα πρωτόνια μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν σαν βλήματα σε μεταλλικούς στόχους. Κατά τις συγκρούσεις αυτές ένα μέρος της μάζας του πυρήνα μετατρέπονταν σε ενέργεια. Αυτά τα πειράματα των Cockcroft – Walton επιβεβαίωσαν την πρόταση που είχε κάνει ο Einstein τριάντα χρόνια νωρίτερα λέγοντας πως η μάζα και η ενέργεια είναι ισοδύναμες και μπορούν να μετατραπούν η μία στην άλλη .
O Einstein είπε γι΄αυτό : « Σύμφωνα με την ειδική θεωρία της σχετικότητας η μάζα και η ενέργεια είναι δύο διαφορετικές εκδοχές του ίδιου πράγματος, κάτι ακατανόητο για τον ανθρώπινο νου. Η Εξίσωση στην οποία η ενέργεια είναι ισοδύναμη με τη μάζα πολλαπλασιασμένη με το τετράγωνο της ταχύτητας του φωτός , δείχνει πως μικρές ποσότητες μάζας μπορούν να μετατραπούν σε πολύ μεγάλες ποσότητες ενέργειας και το αντίθετο. Αυτό αποδείχτηκε πειραματικά από τους Cockkroft και Watson το 1932»
Πρέπει να αναφερθεί όμως πως στα πειράματα των Κόκκροφτ και Γουάτσον (Cockkroft και Watson) καθώς και σε άλλα που ακολούθησαν στη δεκαετία του 30 , χρησιμοποιούνταν περισσότερη ενέργεια από αυτή που απελευθερώνονταν . Αυτό έκανε πολλούς Φυσικούς να αμφι βάλλουν κατά πόσο η πυρηνική ενέργεια θα μπορούσε να έχει πρακτική χρήση.
O Szilard κρατώντας εφημερίδα που αναγράφει ότι η ατομική βόμβα είναι πλέον γεγονός.
American Ins (foto google)
Ο Rutherford διατύπωσε δημόσια το 1933 στο περιοδικό Nature την άποψη : «Αυτοί οι μετασχηματισμοί του ατόμου είναι εξαιρετικά ενδιαφέροντες στους επιστήμονες αλλά δεν μπορούμε ακόμη να θέσουμε υπό έλεγχο την ατομική ενέργεια ώστε να χρησιμοποιηθεί για εμπορικούς σκοπούς. Ως εκ τούτου το ενδιαφέρον μας προς το παρών είναι καθαρά επιστημονικό και τα πειράματα που γίνονται αποσκοπούν στην καλύτερη κατανόηση της δομής της ύλης».
Λίγοι Φυσικοί όπως ο Λεό Ζίλαρντ πίστευαν πως ήταν δυνατός ο έλεγχος της πυρηνικής ενέργειας . Ο Ζίλαρντ (Szilard) είχε ήδη πει το Σεπτέμβριο του 1933 ότι υπάρχει η δυνατότητα μιας αλυσιδωτής πυρηνικής αντίδρασης που θα την προκαλούσαν νετρόνια .
Αν ο Ζίλαρντ μπορούσε να βρει πυρήνες που να εξέπεμπαν δύο νετρόνια όταν βομβαρδίζονταν από νετρόνια θα μπορούσε να πετύχει μια αλυσιδωτή πυρηνική αντίδραση . Ήθελε ο Ζίλαρντ να εξετάσει διάφορα στοιχεία ανάμεσά τους και το ουράνιο αλλά δεν μπόρεσε να εξασφαλίσει χρήματα για τα πειράματά του. Ωστόσο αρκετοί συνάδελφοί του Φυσικοί δεν δέχτηκαν τις ιδέες του . Εξέχοντες ερευνητές όπως ο Λόρδος Ράδερφορντ (Lord Rutherford) ,o Ερρίκος Φέρμι (Enrico Fermi) και
o Όττο Χάνν (Otto Hahn) δεν είχαν ως τότε πεισθεί ότι θα μπορούσαν να υποστούν σχάση οι πυρήνες Με την ανακάλυψη του νετρονίου το 1932 από τον Τζέμς Σάντουικ .(James Chadwick) στην Αγγλία άρχισε αποτελεσματικά η πειραματική μελέτη του πυρήνα του ατόμου.
Υπάρχουν δύο τρόποι που μπορούν να οδηγήσουν σε διάσπαση του πυρήνα. Μπορούμε να αυξήσουμε την ενέργειά του ή τη μάζα του.
Η ενέργεια που απαιτείται για τη σχάση του πυρήνα είναι τεράστια και γι΄αυτό είναι πρακτικά δύσκολο να γίνει αυτό. Όταν ο πυρήνας διεγείρεται (καθώς προστίθεται επί πλέον ενέργεια σ’αυτόν ) είναι δυνατόν να απελευθερωθούν ακτίνες γ ή β ώστε να ελαττωθεί η ενέργειά του. Σε άλλες περιπτώσεις ο ασταθής πυρήνας απελευθερώνει σωμάτια α () ή β (e-1) ώστε να ελαττωθεί η μάζα και να σταθεροποιηθεί ο πυρήνας.
Άλλη μέθοδος είναι να προσθέσουμε μάζα βομβαρδίζοντας τον πυρήνα με νετρόνια. Όταν ενσωματωθεί ένα νετρόνιο στον πυρήνα η μάζα του αυξάνει ενώ ταυτόχρονα ελαττώνεται η ενέργεια σύνδεσης. Όταν γίνει αυτό οι ηλεκτροστατικές απώσεις των συστατικών του πυρήνα γίνονται μεγαλύτερες με αποτέλεσμα η ενέργεια που παράγουν να είναι μεγαλύτερη από την ενέργεια σύνδεσης .Τότε ο πυρήνας υφίσταται σχάση.
Σε κάθε σχάση περίπου το 0,09% της αρχικής μάζας του πυρήνα μετατρέπεται σε ενέργεια που είναι περίπου 200 ΜeV για κάθε σχάση. Αυτή είναι εξαιρετικά μεγάλη ποσότητα αν συγκριθεί με τα 10 eV που ελευθερώνονται κατά την καύση ενός ατόμου άνθρακα.
Την ενέργεια που ελευθερώνεται σε κάθε σχάση μπορούμε να την υπολογίσουμε κάνοντας τις εξής σκέψεις : Από την καμπύλη της ενέργειας σύνδεσης για έναν πυρήνα μάζας περίπου 240u (1u=Μια ατομική μονάδα μάζας ) η ενέργεια σύνδεσης ανά νουκλεόνιο είναι περίπου 7.6 MeV. Για τους δυο πυρήνες που προκύπτουν από τη σχάση με μέση μάζα περίπου 120u η ενέργεια σύνδεσης ανά νουκλεόνιο είναι 8,5MeV. Η διαφορά της ενέργειας σύνδεσης μεταξύ του μητρικού πυρήνα και των δύο θυγατρικών (θεωρούμε ότι είναι ίσοι) μπορεί να υπολογιστεί.
Σχόλια
Δημοσίευση σχολίου