Az atombomba története

Az előadások a következő témára: "Az atombomba története"— Előadás másolata:

1 Az atombomba története

2 pszegedi@caesar.elte.hu és http://hps.elte.hu
Szegedi Péter Tudománytörténet és Tudományfilozófia Tanszék Északi Tömb 6.59-es szoba vagy 6670-es mellék és

3 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.

4 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).

5 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]

6 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]

7 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]

8 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.

9 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)

10 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)

11 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)

12 Szaharov, A. D.: Trevoga i nagyezsda (Inter-Verszo, 1990)
Merle, R.: Malevil (Európa, több kiadás)

13 A magfizika rövid története
lumineszcenciakutatások közben Antoine Henri Becquerel ( ) felfedezi a rádiumsók természetes radioaktivitá- sát (1896)

14 véletlen felfedezések és szisztematikus kutatások a fizikában
Maria Sklodowska-Curie ( ) felteszi, hogy a radioaktív sugárzás atomi tulajdonság (1896) fizikai-kémiai szeparáció: tórium, polónium, rádium ( )

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

16

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

18 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)

19 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)

20 Thomson mazsolás puding atommodellje (1903)
szerinte az elektronok csoportosulnak az atomban  periódusos rendszer (1904)

21 kidolgozza a tömegspektrometria alapelvét (1907)

22 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 cm átmérőjű atommagokat ( )

23 Thomson az izotópokat vizsgálja (1911-1913)

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

25 Paradigmák és anomáliák a fizikában

26 Niels Hendrik David Bohr (1885-1962) atommodellje (1913)

27

28 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

29 Rutherford végrehajtja az első mesterséges magátalakítást (1919) nitrogén-14 + hélium-4  oxigén-17 + hidrogén-1 felfedezi a protont ( ) feltételezi a neutron létezését (1920)

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

31 az α sugárzás kvantummechanikája: G
az α sugárzás kvantummechanikája: G. Gamow ( ) alagúteffektusként magyarázza (1928)

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

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

34 John Douglas Cockroft ( ) és Ernest Walton ( ) protonbomázással felhasítják a litium (majd a bór) magját (1932) p + Li-7   +  neutron - James Chadwik ( ), 1932

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

36 Rutherford igazolja a tömeg-energia ekvivalenciát magátalakuláskor (1933)
Bohr felvázolja az atommag folyadékcsepp modelljét (1936)

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

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

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

40 Enrico Fermi ( ), Frédérick Joliot-Curie ( ), Szilárd Leó ( ) és mások – a láncreakció (1939) Albert Einstein ( ), Szilárd, Teller Ede (1908-) és Wigner Jenő ( ) – levél F. D. Roosevelthez (1939)

41

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

43 A német atombomba kritikus tömeg grafit moderátor idő és pénz

44

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

46

47

48 A Manhattan-terv (1942-1945) Leslie R. Groves (1896-1970)
uránszeparáció – Oak Ridge elektromágneses – Lawrence Gázdiffúziós – Harold C. Urey ( ) Hődiffúziós – Philip Hauge Abelson (1913-)

49

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

51

52 a bomba elkészítése – Los Alamos – Julius Robert Oppenheimer (1904-1967)
az implózió – Seth Neddermeyer, Neumann János ( ), Teller Ede, George B. Kistiakowsky ( )

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

54

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

56

57

58

59

60

61 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

62 Hirosima (1945. augusztus 6.)

63 Enola Gay

64 t TNT körüli azonnali haláleset, sebesült + évek

65

66

67

68

69

70

71

72

73

74

75

76

77 Mandzsúria megtámadása (augusztus 8.) Nagaszaki (augusztus 9.)
t TNT azonnali haláleset, sebesült + évek

78

79

80

81

82

83

84

85

86

87 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 ( ) kísérleti robbantás (1952) – Monte Bello szigetek (Nyugat-Ausztrália)

88

89

90 hadrendbe állítás bombázókon (1954)

91 a szovjet bomba I. V. Sztálin tisztogatásai a 30-as években
uránium hasadása neutronkibocsátással – láncreakció (1939) – Julij Boriszovics Hariton ( ), Jakov Boriszovics Zeldovics ( ) uránium-235 és nehézvíz – SzTA Uránium Bizottság (1940) a munka megszakad az invázió miatt (1941) Georgij Nyikolajevics Flerov (1913-) levele Sztálinhoz (1942)

92 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)

93 Klaus Fuchs (1911-1988) szerepe
Arzamasz-16 (Szarov) tenyésztőreaktor az Uralban (1948) Dmitrij Ivanovics Blohincev ( ) „átmenti” a kvantummechanikát kísérleti robbantás – Szemipalatyinszk ( augusztus 29.)

94 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 ( ) 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)

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

96 a hidegháború első csúcspontja (1948-1953)
szovjet kísérletek Nyugat-Berlin blokádjára ( ) 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

97 a koreai háború ( ) Stanislaw M. Ulam ( ) ötlete: a kétfázisú hasadási bomba mint begyújtó (1951) – sűrítés lökéshullámmal a Teller-Ulam konfiguráció – sugárzási implózió

98

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

100

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

102 Mike: 82 tonna, hűtött (-250 °C) folyékony deutérium – 11
Mike: 82 tonna, hűtött (-250 °C) folyékony deutérium – ember munkája, Eniwetok (1952. november 1.): 10 Mt TNT, 2 km átmérőjű 50 m mély vízalatti kráter, 80 Mt talajhiány

103

104

105

106 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

107

108

109 A szovjet hidrogénbomba
a program kezdete ( ) – Andrej Dimitrijevics Szaharov ( ) Szaharov ötletei: a Szlojka és a TOKAMAK az első szovjet termonukleáris robbantás – lítiumdeuterid, kb. 400 kt (1953. augusztus 12.)

110

111 az AO ötlet (1954) az első szovjet hidrogénbomba (1955. november 23.)

112 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 ( ) a termonukleáris háború veszélyeiről (1983) nemzeti hősként temetik el (1989)

113 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-)

114 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

115 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)

116 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

117 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)

118 az U-2 incidens (1960) a berlini fal felépítése (1961) a kubai rakétaválság (1962)

119 egyezmény a föld-feletti nukleáris kísérletek tilalmáról, forró drót (1958-1963)
a kínai bomba (1964. október 16., Lop Nor)

120 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 robbanófej (1967)

121 a kínai hidrogénbomba (1967)
- a francia hidrogénbomba (1968)

122 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

123 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 ( ) A MAD problémái: ha mégis kitör a háború, akkor az népirtás lesz hagyományos agresszió ellen nem használható

124 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.)

125 SALT-II egyezmény a stratégiai hordozók számának 2
SALT-II egyezmény a stratégiai hordozók számának as felső korlátjáról – nem ratifikálták ( ) a kiegyensúlyozott válaszcsapás stratégiája (H. Brown 1980)

126 Intermezzo: a bomba hatása
röntgensugárzás  tűzgömb robbanás (hőmérséklet- és nyomásemelkedés)  lökéshullám (nyomásnövekedés és szél)

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

128 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 ( )

129

130

131 táskabomba

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

133

134

135 ipari bomba Sedan amerikai ipari bomba – föld alatti robbantás 104 kt (1962)

136

137

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

139 nagy radioaktivitású bomba: a kobalt-bomba
kis robbanás-erős sugárzás a páncélzat ellen: a neutronbomba (Sam Cohen, )

140 Bombák, stratégiák és leszerelési tárgyalások a hidegháború végén
a Stratégiai védelmi kezdeményezés: „csillagháborús” tervek az „ördög birodalma” ellen (1983-) szovjet kísérleti robbantási moratórium (1985)

141 INF egyezmény a rövid- és középhatótávolságú ( km) földről indítható nukleáris rakéták (Pershing II., Tomahawk ill. SS-20) megsemmisítéséről ( ) a szovjet nukleáris arzenál csúcspontja: robbanófej (1988) a hidegháború vége ( ) START I egyezmény a stratégiai fegyverek – nukleáris robbanófejek – számának 15-25%-os csökkentéséről ( )

142 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)

143 a pakisztáni bomba (1998. május 28.)

144 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

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

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