אנו מסבירים מהי פצצת האטום, סוגיה, המצאתה וכיצד היא פועלת. כמו כן, הפצצות הירושימה ונגסאקי.
מהי פצצת האטום?
פצצת האטום, הנקראת גם נשק גרעיני, היא סוג של מטען חבלה הפועל על בסיס תגובות שרשרת גרעיניות. הוא משמש, כמו כל כלי נשק בסדר גודל כזה, למטרות צבאיות בלבד.
סוגים אלה של פצצות הם המכשירים ההרסניים והקטלניים ביותר שהומצאו אי פעם על ידי אֶנוֹשִׁיוּת. הם מסווגים כנשק להשמדה המונית, שהשימוש בו כפוף היום למוסכמות מחמירות ו פרוטוקולים בינלאומי
פצצת אטום יכולה להשתנות הן ביכולת ההרס והן בחומרים מהם היא עשויה, אשר נתונים ל תגובה אקסותרמית אלים מאוד, אבל כשהוא מפוצץ הוא יוצר בדרך כלל ענן ענק של עשן בצורת פטריה, מאוד מוכר.
רק שתי פצצות אטום הוטלו על מטרות אזרחיות באזור הִיסטוֹרִיָה. התוצאה שלו הייתה קטסטרופלית מבחינת מוות, הרס והשפעות שיוריות.
אלה האחרונים נובעים מהעובדה שסוגי פצצות אלה לא רק מייצרים השפעה מיידית, אלא גם מפזרים יסודות אטומיים לא יציבים (כלומר, חומר רדיואקטיבי) לכל עבר. לפיכך, הם משנים לצמיתות את בִּיוֹכִימִיָה של ה יצורים חיים מסביב, עקב הרעלה רדיואקטיבית.
על פי מרכיביהן ודרך פעולתן, פצצות אטום יכולות להיות מהסוגים הבאים:
- פצצת אורניום. הסוג הראשון של פצצת אטום שהומצא, במהלך ה מלחמת העולם השנייה, מורכב מאיזוטופים בקיעים (כלומר, ניתנים לשבירה באמצעות פרוצדורות פיזיקליות ספציפיות) של יסוד כימי נקרא אורניום (U), כמו U235. מסוג זה היו הפצצות שהוטלו על הירושימה ונגסאקי, שווה ערך למאות טונות של TNT שהתפוצצו ביחד.
- פצצת פלוטוניום. ניחן בא לְעַצֵב מורכבת יותר מאורניום, גרסה זו של הפצצה משתמשת בכמות פלוטוניום (Pu) בגודל כדור טניס, מוקפת בחומרי נפץ פלסטיים רבי עוצמה שכאשר מפוצצים, דוחסים את מַתֶכֶת בגודל של גולה, ובכך מייצרת תגובת ביקוע גרעיני בלתי מבוקרת שהורסת את כל מה שנמצא בסביבתה ומשחררת כמויות אדירות של קרינה מייננת.
- פצצת מימן. נקראת גם פצצת H, פצצת היתוך או פצצה תרמו-גרעינית, היא שונה מהאחרות בכך שהיא משתמשת בעקרון הפיזיקלי ההפוך: במקום ביקוע יסודות כבדים, היא ממזגת יסודות קלים כמו מימן (H). לשם כך, יש צורך באיזוטופים ספציפיים של יסוד זה, כגון דאוטריום (2H) או טריטיום (3H), אשר נתונים לאנרגיה הראשונית של פצצת ביקוע קטנה יותר, וכך מייצרים את תגובת השרשרת הממזגת גרעיני מימן, שחרור מנות גדולות של אֵנֶרְגִיָה ושל חוֹם. עם משאבה מסוג זה ניתן להשיג זאת לרגע טמפרטורות גבוה כמו הליבה של שמש (15 מיליון מעלות צלזיוס).
- פצצה של נויטרונים. פצצות נויטרונים, הידועות כפצצות N או פצצות קרינה ישירה מוגברת, נגזרות מאותה פצצת H או מימן, וגורמות לתגובת ביקוע ראשונית נמוכה יותר (התגובה הראשונית) ולהתמזגות גדולה יותר של היסודות (התגובה המשנית). כתוצאה מכך נוצרת פצצה שמייצרת הרס פיזי נמוך, אך עד פי שבעה יותר רדיואקטיביות בפרק זמן קצר. מזג אוויר, מאשר פצצת המימן החזקה ביותר. זה אומר שזה הרבה יותר קטלני יצורים חיים.
איך עובדת פצצת אטום?
פצצות אטום נשלטות על ידי עקרונות התגובה האטומית, כלומר על ידי חוקים של גוּפָנִי לגבי התנהגות גרעיני אטום.
המשמעות הכללית שלו היא להפעיל תגובת שרשרת המשפיעה על כל האטומים של החומר הדליק, ובכך לשחרר תוך כמה שניות כמות עצומה של אנרגיה, תוצר של טרנספורמציה של אָטוֹם באחר.
זה יכול לקרות בשתי דרכים, שכבר הסתכלנו עליהן בהתחלה:
- ביקוע גרעיני. זו שאלה, במילים פשוטות, של שבירת גרעין האטום, במיוחד אלה של חומרים כבדים, שיש להם גרעינים נפחיים ומלאי אנרגיה. זה מושג על ידי הפצצתם בניוטרונים חופשיים, כדי לערער את היציבות בהרכב הגרעיני ולקדם את הקרע של הגרעין, יצירת אטומים לא יציבים שמתחילים תהליך ארוך של ריקבון, עד שהם הופכים ליסודות יציבים כמו עוֹפֶרֶת.
- היתוך גרעיני. במקרה זה אנו מדברים על תהליך נגד ביקוע, אשר מורכב אפוא מאיחוד של שני גרעיני אטום ליצירת אחד חדש, גדול וכבד יותר, משני יסודות קלים. תהליך זה משחרר הרבה יותר אנרגיה מאשר ביקוע, והוא זהה למתרחש בתוך כוכבים, שהם, במבט כזה, פיצוצים גרעיניים ענקיים ב- מֶרחָב. עם זאת, יש לציין כי היתוך גרעיני לא נוהל באותה יכולת כמו ביקוע, לא בפצצות ולא בכורים אטומיים, כך שפצצות היתוך הן למעשה פצצות ביקוע/היתוך, שכן הן דורשות פיצוץ ראשוני כטריגר עבור ההיתוך.
כך או כך, פצצות אטום תלויות בתגובת שרשרת, שבה אטום מגיב ומשחרר אנרגיה ו נויטרונים רופף שיכול לגרום לאטום השכן להגיב, מה שחוזר על הפעולה וכן הלאה, מהר יותר ויותר ומאסיבי יותר.
מי המציא את פצצת האטום?
כמו הרבה המצאות גדולות (ונוראות) אחרות של האנושות, לפצצת האטום אין מחבר אחד, אלא היא תוצאה של סדרה מגוונת של מאמצים ו מחקר. רבים מהם התרחשו במסגרת מלחמת העולם השנייה (1939-1945).
עם זאת, שני פיזיקאים תיאורטיים, אחד גרמני ואחד אמריקאי, נקראים לעתים קרובות כראשיו: אלברט איינשטיין (1879-1955) ורוברט אופנהיימר (1904-1967).
המחבר המפורסם של הפיזיקה הרלטיביסטית, איינשטיין הניח את היסודות התיאורטיים למה שהוביל מאוחר יותר לפצצת האטום, עם תורת היחסות מיוחד, שפורסם בשנת 1905, ובעיקר עם הנוסחה הידועה שלו E = m.c2, כלומר, שהאנרגיה שווה ל- מסה על ידי מהירות האור בריבוע.
הנוסחה הזו אפשרה את ההישג של המרת מסה לאנרגיה ואנרגיה למסה, וזה בעצם מה שקורה בתגובות של פצצות גרעיניות: אטום "נשבר" וחלק ממנו הופך לאנרגיה חופשית.
מאוחר יותר באותה מאה ה-20, פיסיקאים שונים בגרמניה הנאצית טיפחו את הידע שלהם על גרעיני אטום. ביניהם היו הפיזיקאי נילס בוהר, שהגה באופן תיאורטי ביקוע גרעיני, וגם אוטו הנס וליז מייטנר, שפיתחו את ההפצצה של גרעיני אטום בניוטרונים, המבקשים לגלות יסודות כבדים יותר מאורניום.
רבים מהמדענים הללו נאלצו לברוח מארצם, בהיותם יהודים ממוצא. אז זה יֶדַע הגיעה לארצות הברית, שם יכלו גם מדענים אחרים כמו אנריקו פרמי, ריצ'רד פיינמן וג'ון פון נוימן לתרום למה שנקרא פרויקט מנהטן: הניסיון האמריקאי לפתח פצצת אטום לפני הנאצים.
את פרויקט מנהטן הוביל, בדיוק, אחד המוחות המדעיים המיוחסים ביותר בארצות הברית: רוברט אופנהיימר. הוא היה ממוקם במדבר לוס אלמוס, בניו מקסיקו, שם ב-16 ביולי 1945 הופצתה פצצת האטום הראשונה בתולדות האנושות, תחת שם הקוד של מַכשִׁיר ("חפץ").
אומרים שאופנהיימר עצמו, כשהבין מה הם השיגו, נזכר ב פסוקים של הספר הקדוש של הינדואיזם, ה בהגווד-גייטה: "עכשיו אני הופך למוות, הורס עולמות."
פצצות אטום הירושימה ונגסקי
בהירושימה, כיפת גנבאקו נשמרת בהריסות כאנדרטה.פצצות האטום היחידות שהוטלו על אוכלוסיות אזרחים היו אלה שממשלת ארצות הברית זרקה עליהם ערים הירושימה ונגסקי ב-6 וב-9 באוגוסט 1945, בהתאמה.
פצצות אלו, שכונו "ילד קטן" ו"איש שמן", הרגו מיידית 140,000 ו-80,000 איש בכל עיר, מתוכם 15% עד 20% נבעו מהרעלה רדיואקטיבית, שהותירה גם תופעות גנטיות תורשתיות באוכלוסייה.
ההפצצה נועדה לאלץ את מֶמְשָׁלָה יפנים להיכנע ללא תנאי, לאחר תבוסת בעלי בריתם הגרמנים והאיטלקים.
ממשלת ארצות הברית החליטה לתקוף אוכלוסיות אזרחיות, כדי לחסוך לעצמה את העלות בחיי האדם שלה, שפירושה להילחם ביפן בחזית האוקיינוס השקט, במה שכבר היה מִלחָמָה אכזרי ויקר לכולם. מוצדק או לא, ארה"ב היא עד היום המדינה היחידה שהטילה נשק גרעיני על אוכלוסיות אויב.