Opracowanie broni atomowej w ramach Projektu Manhattan nadało USA status jedynego na świecie mocarstwa atomowego jedynie na kilka lat. Już niedługo później do wyścigu dołączył Związek Radziecki, Wielka Brytania, Francja i Chiny, a postępujące rozprzestrzenianie się broni jądrowej zaczęło stawać się coraz większym zagrożeniem. Z tego powodu w 1964 roku przeprowadzono pewien eksperyment: czy trzech świeżo upieczonych doktorów nauk fizycznych, mając dostęp do skromnego laboratorium, publicznej wiedzy i niewielkiego wsparcia technicznego oraz obliczeniowego zdoła zaprojektować bombę atomową? Oto historia Nth Country Experiment, czyli Eksperymentu N-tego państwa.
Superbroń
Jesienią 1939 roku na biurko prezydenta Roosevelta trafił zaskakujący list. Einstein, Szilárd i Wigner, jedni z najwybitniejszych fizyków tamtych czasów, sugerowali w nim potencjalną możliwość stworzenia nowej superbroni o przerażającej sile rażenia. Broń ta, znana dziś jako bomba atomowa, opierać się miała na najnowszych odkryciach naukowych, w tym między innymi tych z opublikowanej pięć lat wcześniej pracy Enrico Fermiego o wiele mówiącym tytule “Możliwość wytwarzania pierwiastka o liczbie atomowej wyższej niż 92” oraz pracach Otto Hahna i Fritza Strassmanna z 1938 roku dowodzących uwolnienie gigantycznej energii przez rozszczepienie jądra atomowego.
Ostatnie prace E. Fermiego i L. Szilárda, które przedstawiono mi w postaci rękopisu, pozwalają oczekiwać, że w najbliższej przyszłości pierwiastek uran może stać się nowym ważnym źródłem energii. Pewne aspekty zaistniałej sytuacji wymagają czujności i, jeśli okaże się to konieczne, szybkiego działania ze strony rządu. Dlatego zamierzam zwrócić Pana uwagę na następujące fakty i sugestie:
W ciągu ostatnich czterech miesięcy stało się prawdopodobne, że dzięki pracom Joliota we Francji, jak również Fermiego i Szilarda w Ameryce, uda się doprowadzić do jądrowej reakcji łańcuchowej w dużej masie uranu, w wyniku której powstaną olbrzymie ilości energii i znaczna obfitość nowych pierwiastków przypominających rad. Obecnie wydaje się niemal pewne, że jest to do osiągnięcia w najbliższej przyszłości. To nowe zjawisko umożliwi konstruowanie bomb i nie jest wykluczone – choć mniej pewne – że mogą w ten sposób powstać niezwykle potężne bomby nowego typu. Jedna bomba tego typu, przewieziona na statku i zdetonowana w porcie, zniszczyłaby cały port wraz z częścią otaczającego go obszaru.
– List Einsteina, Szilárda i Wignera do prezydenta Roosevelta, 1939 rok (fragment)
List naukowców wywarł wrażenie na Roosevelcie, który skomentował go słowami: “Dopilnujcie, żeby naziści nie wysadzili nas w powietrze“. Prace nad opracowaniem bomby atomowej w ramach Projektu Manhattan ruszyły jednak z opóźnieniem, bo dopiero w 1942 roku, a liczące setki milionów dolarów fundusze zostały przyznane przez Kongres rok wcześniej. Stało się wówczas jasne, że mocarstwo, które pierwsze opracuje superbroń opartą na rozszczepieniu atomów, może stać się potencjalnym zwycięzcą trwającej wojny.
Podobny projekt został uruchomiony niedługo później w ZSRR. Sowieci korzystali z osiągnięć Projektu Manhattan przy pomocy siatki szpiegów przekazujących najnowsze informacje wprost do Moskwy. Należało do nich m.in. małżeństwo Rosenberg, pracujące w samym sercu amerykańskiej operacji. Zostali oni zdekonspirowani i skazani na śmierć w 1953 roku.
Według niepotwierdzonych informacji nad bronią atomową pracowała również III Rzesza. Już w 1942 roku Niemcy posiadały trzy reaktory atomowe, jednak zastosowane metody rozszczepienia atomów bez użycia ciężkiej wody jako moderatora nie umożliwiały powielania neutronów, a tym samym na wywołanie reakcji łańcuchowej. Próby pozyskania ciężkiej wody spełzły na niczym dzięki działaniom Aliantów.
Ostatecznie Amerykanie nie dali się wyprzedzić. Kosztujący ok. 2 miliardów ówczesnych dolarów (równowartość dzisiejszych 24 miliardów) i przypłacony życiem 24 naukowców Projekt Manhattan doprowadził do stworzenia bomby atomowej. Nie została ona użyta – jak pierwotnie zakładano – przeciw III Rzeszy, ale przeciw Cesarstwu Japonii, doprowadzając do jej kapitulacji i kończąc II wojnę światową.
Czytaj więcej: Diabelski Rdzeń, czyli kula plutonu z Los Alamos
Nowe mocarstwa atomowe
Stany Zjednoczone nie nacieszyły się długo statusem jedynego na świecie mocarstwa atomowego. W 1949 roku pierwszy test broni atomowej przeprowadził ZSRR. Trzy lata później – Wielka Brytania. W 1960 roku dołączyła do nich Francja, a w 1964 – Chiny. Rozprzestrzenianie się broni atomowej, mogącej wpaść w ręce terrorystów lub użytej przez totalitarny reżim zaczęło stawać się coraz bardziej palącym problemem.
Wbrew pozorom bomba atomowa jest w swej konstrukcji bardzo prosta, a wiedza na jej temat – szeroko dostępna. Największą trudnością nie jest wcale stworzenie samej bomby, ale pozyskanie materiału rozszczepialnego.
Nth Country Experiment. Trzech świeżo upieczonych doktorów tworzy bombę atomową
By udowodnić przedstawioną we wcześniejszym rozdziale tezę, w 1964 roku w Stanach Zjednoczonych postanowiono przeprowadzić pewien eksperyment. W Lawrence Livermore National Laboratory zatrudniono trzech młodych doktorów nauk fizycznych bez jakiegokolwiek wcześniejszego doświadczenia związanego z konstruowaniem bomb. Jako cel eksperymentu wyznaczono “opracowanie przez uczestników ładunku atomowego o znaczącej sile, który, w niewielkiej liczbie, mógłby pozwolić małemu państwu wywierać duży wpływ na stosunki międzynarodowe”.
Uczestnicy Nth Country Experiment mogli korzystać wyłącznie z informacji publicznie dostępnych. Zapewniono im także podstawowe wsparcie techniczne i obliczeniowe, a także dostęp do laboratorium. Pracownikom placówki znającym się na konstrukcji bomb atomowych surowo nawiązywania zabroniono jakichkolwiek kontaktów.
Eksperyment został podzielony na trzy fazy:
- Poznanie i zrozumienie przez uczestników podstawowych koncepcji budowy broni atomowej.
- Poszerzenie wiedzy podstawowej nabytej w pierwszej fazie, wykonanie obliczeń niezbędnych do wyznaczenia stopnia kompresji, opracowanie soczewek falowych, detonatorów, inicjatorów reakcji łańcuchowej, określenie niektórych wartości.
- Wykonanie ostatecznych obliczeń nad reakcjami zachodzącymi podczas hipotetycznej detonacji opracowanego projektu.
Całość eksperymentu zajęła dwa i pół roku, przy czym jedynie jeden z uczestników (David A. Dobson) brał w nim udział na pełny etat – pozostali poświęcali mu 1/2 lub nawet 1/4 czasu. Trzech doktorów fizyki nie uczestniczyło w nim jednocześnie – jeden z nich, David Pipkorn, zrezygnował w połowie i został zastąpiony przez Robert W. Seldona. Skutkiem okazało się opracowanie w pełni możliwego do wdrożenia projektu sferycznej bomby atomowej wykorzystującej pluton jako materiał rozszczepialny, opartej na technice implozji i przypominającej pod tym względem Fat Mana zrzuconego na Nagasaki. Szacuje się, że stworzenie znacząco mniej wyrafinowanego projektu korzystającego z tworzącego masę krytyczną “działa” i wzbogaconego uranu jako materiału rozszczepialnego zajęłoby jeszcze mniej czasu.
Mieliśmy przewagę [nad naukowcami z Projektu Manhattan – red.] polegającą na pewności, że bomba może zostać zbudowana, a także dostępie do dużego zbioru opublikowanej od 1945 roku literatury dotyczącej fal uderzeniowych, materiałów wybuchowych, fizyki jądrowej i reaktorów atomowych.
– napisano w raporcie dotyczącym eksperymentu.
Nazwa eksperymentu (Nth Country Experiment, eksperyment N-tego państwa) wzięła się od jego celu, czyli określenia trudności opracowania (ale nie fizycznego stworzenia) broni atomowej przez państwo z niezbyt rozwiniętą infrastrukturą techniczną.
Jeśli Stany Zjednoczone były pierwsze, Związek Radziecki drugi, które państwo będzie N-te?
Odtajniony raport
Po zakończeniu eksperymentu stworzono utajniony aż do 2003 roku 66-stronicowy raport, z którym zapoznać się można pod tym adresem -> Nth Country Experiment – raport [PDF]
Opublikowany raport jest w bardzo znaczącej części ocenzurowany, więc wszyscy ci, którzy chcieliby powtórzyć Eksperyment N-tego Państwa (oczywiście w celach czysto naukowych) mogą się srogo zawieść.
Czytaj więcej: “Grzmot, jakby Ziemia została zamordowana”. Car-bomba, najpotężniejsza bomba w historii.