Az atombomba története

pszegedi@caesar.elte.hu és http://hps.elte.hu 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 A magfizika rövid története: A radioaktivitás – szisztematikus kutatások és véletlen felfedezések (Becquerel, Curie). [Film: Marie Curie rádiuma] A radioaktivitás fiziológiai hatásai. Paradigmák és anomáliák.

Atommodellek (Thomson, Rutherford, Bohr) – tudományos iskolák (Rutherford, Bohr, Oppenheimer, Sommerfeld). Magmodellek (Yukawa stb.). A magátalakítások elmélete és gyakorlata (Einstein, Rutherford). Az urán bomlása (Hahn, Meitner). A láncreakció (Szilárd).

A Manhattan terv: A német bomba (Hahn, Heisenberg) 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. Az atomreaktor megépítése (Fermi, Wigner). Los Alamos (Oppenheimer). Katonák és fizikusok. Tudományos projectek. [Film: Fat Man és Little Boy]

Hirosima és Nagaszaki: A háborús helyzet. A bombák ledobása 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] A szovjet bomba: Személyi kultusz és fizika (Blohincev). A bomba előállítása. [Film: Kurcsatov polgártárs]

A hidrogénbomba: Hidegháború. Teller háborúi. Az Oppenheimer-ügy. A szovjet hidrogénbomba: Fizika és polgárjogi mozgalom (Szaharov). A leszerelési tárgyalások logikája: Kard és pajzs. [Film: Másnap]

A nukleáris fegyverzet fejlesztésének fizikai elvei és gyakorlata: Speciális célokra speciális bombák (neutronbomba stb.). [Film: Atomkatonák] A hordozóeszközök fejlődésének stratégiai következményei. 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 a rádiumsók természetes radioaktivitá- 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 bombázással felfedezi a 10-12 cm átmérőjű atommagokat (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 David Bohr (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)

létrejön a kvantummechanika (1925-26) magtömegspektrometria - Francis W. Aston (1877-1945), 1920 létrejön a kvantummechanika (1925-26)

az α sugárzás kvantummechanikája: G 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 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 folyadékcsepp modelljét (1936)

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

Maghasadás (urán + neutron, 1938): O. Hahn (1879 -1968), L 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) – levél F. D. Roosevelthez (1939)

Louis A. Turner és Glenn T Louis A. Turner és Glenn T. Seaborg (1912-1999) a plutóniumról (1940-41) Bohr és Heisenberg találkozója a megszállt Koppenhágában (1941) [Michael Frayn: Copenhagen]

A német atombomba kritikus tömeg grafit moderátor idő és pénz

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

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 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 politikusok: Harry S. Truman öröksége katonák: Groves 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 a bombák hatása 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 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 Szlojka és 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 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. október 16., 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

a szelektív csapások stratégiája (J. Schlesinger 1974) 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 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 (nyomásnövekedés és szél)

fény  időleges vagy végleges vakság hő  tűzvihar, megégés ionizáció  szélessávú rádiósugárzás (EMP) neutron- és gammasugárzás  közvetlen hatások és radioaktív anyagok

kihullás (fallout) speciális bombák 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

képes lenne bombát előállítani: Fehéroroszország képes lenne bombát előállítani: Ausztrália Kanada Németország Japán Hollandia