aldebaran.pravda.sme

Do tejto prepolitizovanej doby chcem napísať blog ktorý je mimo diania okolo nás. Napíšem niečo z histórie fyziky.

Jadrá atómov drží pokope tzv. silná jadrová sila. Je taká silná, že dokáže udržať pokope aj protóny medzi ktorými pôsobia veľmi silné elektrostatické odpudivé sily. Jadrová sila pôsobí len na veľmi malé vzdialenosti. Jadrá atómov sú preto veľmi pevné. Pri bombardovaním pomalými neutrónmi prírodného uránu sa zistilo, že sa pri tom vytvárajú nové prvky a zároveň vyžarujú neutróny. Jadrá uránu sú veľké, majú vysokú atómovú hmotnosť a obsahujú až 92 protónov, preto sú tam vysoké elektrostatické sily. Silné jadrové sily už nedokážu veľmi efektívne držať jadro pokope. Prírodný urán obsahuje dva izotopy uránu, ²³⁵U a  ²³⁸U. Zistilo  sa, že bombardovaním pomalými neutrónmi sa štiepy izotop ²³⁵U. Izotop ²³⁸U sa tiež dá štiepiť ale neutróny musia mať vyššiu energiu. Je to z toho dôvodu, že izotop ²³⁵U pohltil pomalý neutrón, vznikne izotop ²³⁶U, ktorý sa rozpadá na menšie atómy, fragmenty a pri tom sa uvoľnia neutróny.

Maďarský fyzik Leo Szilárd v roku 1933 prišiel s myšlienku, že pri bombardovaním jadier nestabilných izotopov neutrónmi, ak by jeden neutrón vyrazil z jadrá 2 neutróny a tie by zase vyrazili dva neutróny z dvoch jadier vznikla by reťazová reakcia na úrovni jadier izotopov, ktoré by sa uvoľňovali systémom 1+2+4+16. Pretože jadro atómu pohltilo jeden neutrón ale dva vystrelilo tak jeho hmotnostné číslo by sa zmenšilo o 1. Mohol predpokladať, že vznikol by ľahší izotop a časť energie by sa pri tom vyžiarila. Jeho pokusy s beríliom a indiom zlyhali. Až po objavení štiepenia jadier uránu v roku 1938 si Szilárd uvedomil, že je možné využiť neutróny na štiepenie jadier, ktoré indukujú ďalšie neutróny. V roku 1939 Szilárd a Fermi pozorovali pri bombardovaní uránu ²³⁵U  pomalými neutrónmi, že energia uvoľnených neutrónov bola oveľa vyššia ako neutróny ktoré jadrá ožarovali. Fermi vypočítal na základe týchto pokusov tzv. kritické množstvo čistého uránu ²³⁵U. Kritické množstvo ²³⁵U udáva hustotu materiálu ²³⁵U ktorá sa nachádza v gule pri danom polomere. Počíta sa z guľou preto lebo guľa má najmenší pomer objemu k ploche. Pri dostatočnom rovnomernom ožiarení kritického množstva neutrónmi môže nastať stav, keď reťazová reakcia sa spustí lavínovite. Pre hodnotu kritického množstva sa udáva sa hmotnosť pre daný polomer gule. Pre čistý urán ²³⁵U je hmotnosť 48 kg pri polomere 18 cm. Kritické množstvo sa dá dosiahnuť stlačením gule aby sa zmenšil polomer, alebo spojením dvoch pologúľ, ktoré majú kritické množstvo rozdelené a keď sa spoja vytvoria kritické množstvo. Na týchto základoch vznikla myšlienka na zostrojenie jadrovej bomby.