Azatombomba

története

Szegedi Péter

Tudománytörténet és Tudományfilozófia Tanszék Északi Tömb 6.59-es szoba

372-2900 vagy 6670-es mellék

pszegedi@caesar.elte.hu és http://hps.elte.hu

Tematika

1. A magfizika rövid története: A radioaktivitás – szisztematikus kutatások és véletlen felfedezések (Becquerel, Curie). [Film: Marie Curie rádiuma] A radioaktivitás fiziológiai hatásai. Paradigmák és anomáliák.

2. Atommodellek (Thomson, Rutherford, Bohr) – tudományos iskolák (Rutherford, Bohr, Oppenheimer, Sommerfeld). Magmodellek (Yukawa stb.).

3. A magátalakítások elmélete és gyakorlata (Einstein, Rutherford). Az urán bomlása (Hahn, Meitner). A láncreakció (Szilárd).

4. A Manhattan terv:A német bomba (Hahn, Heisenberg). Fizikusok egymásközt (Bohr, Heisenberg). [Film: A jó német] Levél az elnökhöz (Einstein, Szilárd, Wigner). Fizikusok és politikusok.

5. Az atomreaktor megépítése (Fermi, Wigner). Los Alamos (Oppenheimer). Katonák és fizikusok. Tudományos projectek.[Film: Fat Man és Little Boy]

6. Hirosima és Nagaszaki:A háborús helyzet. A bombák ledobása. Politikusok, katonák és fizikusok. A bombák hatása Japánban és az Egyesült Államokban 1945-től napjainkig. [Film: Hirosima]

7. A szovjet bomba:Személyi kultusz és fizika (Blohincev). A bomba előállítása. [Film: Kurcsatov polgártárs]

8. A hidrogénbomba: Hidegháború. Teller háborúi. Az Oppenheimer-ügy.

9. A szovjet hidrogénbomba: Fizika és polgárjogi mozgalom (Szaharov).

10. A leszerelési tárgyalások logikája: Kard és pajzs. [Film: Másnap]

11. A nukleáris fegyverzet fejlesztésének fizikai elvei és gyakorlata: Speciális célokra speciális bombák (neutronbomba stb.).[Film: Atomkatonák]

12. A hordozóeszközök fejlődésének stratégiai következményei.

13. A “kishatalmak” bombái:Az iszlám bomba.

Ajánlott irodalom• Simonyi K.: A fizika kultúrtörténete

(Gondolat, 1978 és későbbi kiadások)

• Braunbek, W.: Az atommag regénye (Gondolat, 1960)

• Curie, E.: Madam Curie (Bibliotheca, 1957)

• Herneck, F.: Az atomkorszak úttörői (Gondolat, 1969)

• Kuhn, Th.: A tudományos forradalmak szerkezete (Gondolat, 1982 és későbbi kiadás)

• Lanouette, W.: Szilárd Leó (Magyar Világ, 1997)

• Heisenberg, E.: Egy politika nélküli ember politikus élete (Holnap, 1993)

• Groves, L. R.: Az atombomba születése (Kossuth, 1966)

• Oppenheimer, J. R.: Uncommon Sense (Birkhauser, 1984)

• Broad, W. J.: Teller háborúja (Osiris, 1996)

• In the matter of J. Robert Oppenheimer: Transcript of hearing before Personnel Security Board, Washington, D.C., April 12, 1954, through May 6, 1954 (U.S. Atomic Energy Commission, 1954)

• Szaharov, A. D.: Trevoga i nagyezsda (Inter-Verszo, 1990)

• Merle, R.: Malevil (Európa, több kiadás)

A magfizika rövid története

• lumineszcenciakutatások közben Antoine Henri Becquerel (1852-1908) felfedezi arádiumsóktermészetesradioaktivitá-sát (1896)

• véletlen felfedezések és szisztematikus kutatások a fizikában

• Maria Sklodowska-Curie (1867-1934) felteszi, hogy a radioaktív sugárzás atomi tulajdonság (1896)

• fizikai-kémiai szeparáció: tórium, polónium, rádium (1897-1898)

• Joseph John Thomson (1856-1940) megméri, hogy a katódsugarak részecskéinek tömege 1/1837-ed része a H atoménak, hogy mennyi a töltésük stb. (1897)

• Ernst Rutherford (1871-1937) felfedezi az α és β sugarakat, valamint a radont (1899)

• M. Curie szerint a β negatív töltésű, az α is részecskékből áll (1900)

• Becquerel a β-ról megállapítja, hogy hasonlít a katódsugárzáshoz (e/m arány, 1900)

• felfedezi a radioaktivitás ionizációs, fiziológiai stb. hatásait (1901)

• M. Curie előállítja a tiszta rádiumsót (1902)

• Rutherford megalkotja a radioaktív bomlás elméletét - az atomok átalakulása (1902)

• megállapítja, hogy az α sugarak pozitív töltésű részecskék, megjósolja a transzuránokat (1903)

• Thomson mazsolás puding atommodellje (1903)

• szerinte az elektronok csoportosulnak az atomban periódusos rendszer (1904)

• kidolgozza a tömegspektrometria alapelvét (1907)

• Rutherfordék eszközt alkotnak a töltött részecskék észlelésére (Geiger-cső, 1909)

• bebizonyítja, hogy az α részecskék kétszeresen ionizált He atomok

• M. Curie fémrádiumot állít elő (1910)• Rutherford α

bombázássalfelfedezi a10-12 cmátmérőjűatommagokat(1906-1911)

• Thomson az izotópokat vizsgálja (1911-1913)

• Henry Moseley (1887-1964) röntgen-vizsgálatokkal kimutatja, hogy az atommag töltése azonos a rendszámmal (1913)

• Paradigmák és anomáliák a fizikában

• Niels Hendrik DavidBohr (1885-1962) atommodellje (1913)

• Tudományos iskolák– Rutherford: Bohr, Chadwick, Cockroft,

Geiger, Haan, Hariton, Kapica, Moseley, Oliphant, Oppenheimer

– Sommerfeld (München): Heisenberg

– Bohr (Koppenhága): Fock, Heisenberg, Hevesy, Kramers, Oppenheimer, Slater, Wheeler

– Oppenheimer (Berkeley): Bohm

• Rutherford végrehajtja az első mesterséges magátalakítást (1919)nitrogén-14 + hélium-4

oxigén-17 + hidrogén-1

• felfedezi a protont (1914-1920)

• feltételezi a neutron létezését (1920)

• magtömegspektrometria - Francis W. Aston (1877-1945), 1920

• létrejön a kvantummechanika (1925-26)

• az α sugárzás kvantummechanikája: G. Gamow (1907-1968) alagúteffektusként magyarázza (1928)

• gyorsítók: E. O. Lawrence (1901-1958) - Berkeley (1929)

• magspektrum: β sugárzás neutrino - Wolfgang Pauli (1900-1958), 1926-1931

• John Douglas Cockroft (1897-1967) és Ernest Walton (1903-1995) protonbomázással felhasítják a litium (majd a bór) magját (1932)p + Li-7 +

• neutron - James Chadwik (1891-1974), 1932

• kozmikus sugárzás, pozitron – P. A. M. Dirac (1902-1984), C. D. Anderson (1905-1991), 1932

• Rutherford igazolja a tömeg-energia ekvivalenciát magátalakuláskor (1933)

• Bohr felvázolja az atommag folyadékcseppmodelljét(1936)

• Magerők, mezonok (1936-): H. Yukawa (1907-1981)

• Maghasadás(urán + neutron, 1938): O. Hahn (1879-1968),L. Meitner (1878-1968)

• Bohr és John A. Wheeler (1911- ) a cseppmodelben értelmezik a maghasadást (1939)

• Enrico Fermi (1901-1954), Frédérick Joliot-Curie (1900-1958), Szilárd Leó (1898-1964) és mások – a láncreakció (1939)

• Albert Einstein (1879-1955), Szilárd, Teller Ede (1908-) és Wigner Jenő(1902-1995) – levélF. D. Roosevelthez(1939)

• Louis A. Turner és Glenn T. Seaborg (1912-1999) a plutóniumról (1940-41)

• Bohr és Heisenbergtalálkozója amegszálltKoppenhágában(1941)[Michael Frayn:Copenhagen]

• A német atombomba– kritikus tömeg– grafit moderátor– idő és pénz

• Fermi (Szilárddal és Wignerrel) megépíti az első atommáglyát (1940-

1942)

• A Manhattan-terv (1942-1945)– Leslie R. Groves (1896-1970)

– uránszeparáció – Oak Ridge• elektromágneses – Lawrence

• Gázdiffúziós –Harold C. Urey(1893-1981)

• Hődiffúziós –Philip Hauge Abelson (1913-)

– a plutónium előállítása – Hanford – Arthur Holy Compton (1892-1962)

– a bomba elkészítése – Los Alamos – Julius Robert Oppenheimer (1904-1967)• az implózió – Seth Neddermeyer, Neumann

János (1903-1957), Teller Ede, George B. Kistiakowsky (1900-1982)

• az elméleti osztály – Hans Albrecht Bethe (1906-), Richard P. Feynman (1918-1988)

–A Trinity kísérleti robbantás – Alamogordo (1945. július 16. 5:30)

• A döntés– tudósok

• ellene: Szilárd, Urey• a demonstráció ötlete• mellette: Oppenheimer

és a többség

– politikusok: Harry S. Truman öröksége• a háború gyors

befejezése• feltétel nélküli

fegyverletétel• a Szovjetunió

– katonák: Groves

• Hirosima (1945. augusztus 6.)

– Enola Gay

– 15.000 t TNT– 100.000 körüli azonnali

haláleset, 70.000 sebesült + évek

• Mandzsúria megtámadása (augusztus 8.)

• Nagaszaki (augusztus 9.)– 21.000 t TNT

– 39.000 azonnali haláleset, 25.000 sebesült + évek

• fegyverszüneti tárgyalások– Japán megadja magát (1945. szeptember 1.)

• a bombák hatása– Japánban– az Egyesült Államokban

• az önálló brit bomba– reaktorépítés (1946)– C. R. Attlee döntése (1947) – William

George Penny (1910-1991)– kísérleti robbantás (1952) – Monte Bello

szigetek (Nyugat-Ausztrália)

– hadrendbe állítás bombázókon (1954)

• a szovjet bomba– I. V. Sztálin tisztogatásai a 30-as években

– uránium hasadása neutronkibocsátással – láncreakció (1939) – Julij Boriszovics Hariton (1904-1996), Jakov Boriszovics Zeldovics (1914-1987)

– uránium-235 és nehézvíz – SzTA Uránium Bizottság (1940)

– a munka megszakad az invázió miatt (1941)

– Georgij Nyikolajevics Flerov (1913-) levele Sztálinhoz (1942)

– Igor Vasziljevics Kurcsatov (1903-1960) megbízatása (1943)

– 100 tudós dolgozik az urániummáglyán, az uránium- és plutóniumbombán, valamint az izotópszeparáción (1944)

– L. P. Berija átveszi a vezetést (1945)

– a reaktor működik Moszkvában (1946)

– Klaus Fuchs (1911-1988) szerepe– Arzamasz-16 (Szarov)– tenyésztőreaktor az Uralban (1948)– Dmitrij Ivanovics Blohincev (1908-1979)

„átmenti” a kvantummechanikát– kísérleti robbantás – Szemipalatyinszk (1949.

augusztus 29.)

• A hidrogén-bomba és a hidegháború története– Fermi és Teller beszélgetése a deutérium

hasadási bombával való begyújtásáról (1941) – H-2 + H-2 He-3 + n + 3 MeV

– Emil Konopinski (1911-1990) javaslata a trícium felhasználására (1942) – H-2 + H-3 He-4 + n + 18 MeV

– Teller mellékfeladata a Manhattan-tervben

– Szilárdék figyelmeztetése a fegyverkezési versennyel kapcsolatban (1945)

– Atomenergia Bizottság (1946-1974)

– Teller klasszikus szuperbomba-terve: folyékony deutériummal tele cső végén hasadási bomba

– Churchill beszéde Fultonban (1946)

– a Marshall-terv Nyugat-Európának – az amerikai befolyás növelésére (1947-1948)

– a Szovjetunió által támogatott baloldal kerül hatalomra Kelet-Európában (-1948)

– a hidegháború első csúcspontja (1948-1953)

– szovjet kísérletek Nyugat-Berlin blokádjára (1948-1949)

– a NATO megalakulása (1949)

– Oppenheimer negatív döntése a hidrogénbombáról (1949)

– a korai nukleáris elrettentés és problémái• nem akadályozza meg a hagyományos hódító

háborút

• nem alkalmas polgárháború, forradalom esetén

• a monopólium kétséges és rövid életű

– a koreai háború (1950-1953)

– Stanislaw M. Ulam (1909-1984) ötlete: a kétfázisú hasadási bomba mint begyújtó (1951) – sűrítés lökéshullámmal

– a Teller-Ulam konfiguráció – sugárzási implózió

– George: egy hasadási bomba begyújt kis mennyiségű (g) deutérium-trícium keveréket – Eniwetok-atoll (1951. május 9.)

– Teller létrehozza a Lawrence Livermore Laboratory-t (1952)

– Mike: 82 tonna, hűtött (-250 °C) folyékony deutérium – 11.000 ember munkája, Eniwetok (1952. november 1.): 10 Mt TNT, 2 km átmérőjű 50 m mély vízalatti kráter, 80 Mt talajhiány

– az Oppenheimer-ügy (1953)

– Bravo: hordozható szilárd lítiumdeuterid (lítium-6 + n He-4 + T) bomba – 15 Mt (1954. március 1., Bikini-atoll) – a kihullás elérte a Szerencsés Sárkányt

• http://nuketesting.enviroweb.org/hew/index.html

• http://www.vce.com/atomcentral.html

• A szovjet hidrogénbomba– a program kezdete (1948-

1950) – Andrej Dimitrijevics Szaharov (1921-1989)

– Szaharov ötletei: a Szlojkaés a TOKAMAK

– az első szovjet termonukleáris robbantás – lítiumdeuterid, kb. 400 kt (1953. augusztus 12.)

– az AO ötlet (1954)

– az első szovjet hidrogénbomba (1955. november 23.)

– Szaharov fellép a nukleáris kísérletek radioaktív kockázatai ellen (1957)

– Szaharov a békés egymás mellett élésért és a szellemi szabadságért a szovjet totalitarianizmus és a hidegháború ellen (1968)

– Nobel-békedíj (1975)– száműzik Gorkíjba (1980-1986)– a termonukleáris háború veszélyeiről

(1983)– nemzeti hősként temetik el (1989)

• Bombák, stratégiák és leszerelési tárgyalások a hidegháború közepette– az első bombák után: a kevés (a

hagyományos fegyverek romboló hatásának nagyságrendjébe eső, de jóval hatékonyabb fegyvert) csak városra érdemes ledobni feladata a megfélemlítés lehet (1945-)

– a monopóliumnak vége (1949)– a hidrogénbomba megjelenése a

rombolóerő korlátlanul növelhető (1954-)

– a berlini helyzet és a koreai háború eltérő amerikai értékelései• a meglévő nukleáris fegyverek árnyékában

hagyományos fegyverkezésre van szükség (-1953)

• a költségek csökkentése érdekében a nukleáris fegyvereket kell fejleszteni (1953-)

– a masszív megtorlás stratégiája (A. F. Dulles, 1954): a hagyományos agressziót szabadon választott helyen és eszközzel toroljuk meg

– Nyugat-Németország felvétele a NATO-ba (1955)

– a Varsói Szerződés megalakítása (1955)

– a szuezi válság (1956)

– az angol hidrogénbomba (1957)

– az interkontinentális ballisztikus rakéták kifejlesztése (Szovjetunió 1947-től, Egyesült Államok 1954-től)

– SS-6 és az első szputnyik felbocsátása (1957)

– az 1. (meglepetésszerű) és a 2. (megtorló) csapás képessége• az 1.

– igényei: pontosabb fegyver, jobb vezetési rendszer, hogy ne csak politikai és gazdasági, hanem katonai célpontok ellen is használható legyen

– következménye: szélsőségesen instabil helyzet, különösen politikai feszültség idején

• a 2.– igényei: elegendő megtorló fegyver élje túl az első

csapást– következménye: nagymértékű stabilitás

– nem a fegyveres erő csökkentése az elsődleges

– a hidegháború második csúcspontja (1958-1962)

– Atlas: az első amerikai nukleáris ICBM-rakéta (1959)

– a francia bomba (1960. február 13, Szahara)– a 2. csapás képességéért (1960-)

• stratégiai bombázók állandóan a levegőben• ICBM-ek (Titan, Minuteman I. – SS-7, SS-8)

erős földalatti silókban (csak valószínűtlenül pontos találattal lehet megsemmisíteni őket)

• rakéták tengeralattjárókon (Polaris – SS-N-5, SS-N-6)

– az U-2 incidens (1960)

– a berlini fal felépítése (1961)

– a kubai rakétaválság (1962)

– egyezmény a föld-feletti nukleáris kísérletek tilalmáról, forró drót (1958-1963)

– a kínai bomba (1964. október16., Lop Nor)

– a rugalmas válasz stratégiája és a korlátozott nukleáris háború illúziója Európában (1967-)

– űregyezmény az atom- és más tömegpusztító fegyverek tilalmáról Föld körüli pályán és a Holdon (1967)

– az amerikai nukleáris arzenál csúcspontja: 30 fajta, összesen 33.000 robbanófej (1967)

– a kínai hidrogénbomba (1967)

- a francia hidrogénbomba (1968)

– atomsorompó egyezmény (1968)

– a védekezés problémái• föld-levegő rakéták (SAM) a bombázók, de

nem az ICBM-ek ellen

• radar előrejelző rendszerek és nagy hatótávolságú SAM-ek (-1970)

• több robbanófejű rakéták – MIRV: Minuteman III. ill. SS-17 (1970-)

• a felhalmozott potenciál következében az emberek megmentése (a robbanástól, a kihullástól stb.) szintén lehetetlen

– a kölcsönösen biztosított megsemmisítés (a lakosság 25, az ipar 50%-a) stratégiája (R. McNamara) a stabilitásért

– SALT-I egyezmény a nukleáris stratégiai rakéták (5 éves) és az ellenrakéták telepítésének (két – majd az 1974-es kiegészítés szerint egy – helyre történő) korlátozásáról (1969-1972)

– A MAD problémái:• ha mégis kitör a háború, akkor az népirtás

lesz• hagyományos agresszió ellen nem

használható

• az új szovjet rakéták (SS-18, SS-19) mérete és pontossága lehetővé teszi a kizárólag katonai célpontok bombázását, de az USA-nak városok bombázásával kell válaszolnia stb.

– a szelektív csapások stratégiája (J. Schlesinger 1974)

– az indiai bomba (1974. május 18.)

– SALT-II egyezmény a stratégiai hordozók számának 2.400-as felső korlátjáról – nem ratifikálták (1972-1979)

– a kiegyensúlyozott válaszcsapás stratégiája (H. Brown 1980)

• Intermezzo: a bomba hatása– röntgensugárzás tűzgömb– robbanás

(hőmérséklet- és nyomásemelkedés) lökéshullám (nyomásnövekedésés szél)

– fény időleges vagy végleges vakság

– hő tűzvihar, megégés

– ionizáció szélessávú rádiósugárzás (EMP)

– neutron- és gammasugárzás közvetlen hatások és radioaktív anyagok

– kihullás (fallout)• bolygóméretű a sztratoszférán át,

hosszú felezési idejű izotópokkal (stroncium-90, cezium-137) esetleg károsítja az ózonréteget, nukleáris tél

• helyi sugárfertőzés

– speciális bombák• kis bombák:

– nukleáris tüzérség (1953-1992)

– táskabomba

• nagy bomba: a Cár bomba – 58 mt (1961)

• ipari bomba– Sedan amerikai ipari bomba – föld alatti robbantás

104 kt (1962)

– Sagan szovjet ipari bomba – föld alatti robbantás 140 kt (1965)

• nagy radioaktivitású bomba: a kobalt-bomba

• kis robbanás-erős sugárzás a páncélzat ellen: a neutronbomba (Sam Cohen, 1958-1962-1978-1981)

• Bombák, stratégiák és leszerelési tárgyalások a hidegháború végén– a Stratégiai védelmi kezdeményezés:

„csillagháborús” tervek az „ördög birodalma” ellen (1983-)

– szovjet kísérleti robbantási moratórium (1985)

– INF egyezmény a rövid- és középhatótávolságú (500-5500 km) földről indítható nukleáris rakéták (Pershing II., Tomahawk ill. SS-20) megsemmisítéséről (1985-1987)

– a szovjet nukleáris arzenál csúcspontja: 32.000 robbanófej (1988)

– a hidegháború vége (1989-1991)

– START I egyezmény a stratégiai fegyverek – nukleáris robbanófejek – számának 15-25%-os csökkentéséről (1985-1991)

– a szovjet utódállamok megsemmisítik vagy Oroszországnak adják atomfegyvereiket, megkezdik a taktikai atomfegyverek megsemmisítését (1992)

– START II informális egyezmény a stratégiai nukleáris erők jövőbeni további jelentős csökkentéséről

– ENSZ közgyűlési határozat a nukleáris kísérletek és robbantások teljes tilalmáról (1996)

– a pakisztáni bomba (1998. május 28.)

– START III. keretegyezmény a fegyverzet további csökkentéséről

– minibombák a „lator államok”, bunkerek stb. ellen (USA program 2003)

– feltételezett bombák:• Izrael

• Irán

• Koreai Népi Demokratikus Köztársaság

• Líbia

– gyártási kísérletek:• Argentína• Brazília• Irak• Dél-Afrikai Köztársaság• Koreai Demokratikus Köztársaság• Svédország• Svájc• Tajvan• Algéria• Ukrajna• Kazahsztán

• Fehéroroszország

– képes lenne bombát előállítani:• Ausztrália• Kanada• Németország• Japán• Hollandia