بازی با دم اژدها؛ سرنوشت آخرین هسته بمب اتمی برای نابودی ژاپن در جنگ جهانی دوم

در سال 1946 تنها کمی بعد از پایان جنگ جهانی دوم، «لوییس اسلاتین» فیزیکدان در مقابل میزی در آزمایشگاه ملی لس آلاموس در نیو مکزیکو ایستاد و افکار خود را به دقت روی جسمی متمرکز کرد که در مقابلش قرار داشت؛ در حالی که انگشت شست دست چپش را در حفره بالای یک شیء گنبدی شکل از جنس بریلیوم قرار داده بود، با انگشتان دیگرش جسم را به دقت نگه داشته بود.

در دست راستش یک پیچ گوشتی دو سو داشت که به کمک آن لبه سمت راست دریچه گنبد را به نحوی نگه داشته بود که بسته نشود. این جسم عجیب در واقع کره ای پلوتونیومی به وزن بیش از 6 کیلوگرم بود که روزی قرار بود نقش سلاح هسته ای بعدی ایالات متحده را بازی کند.

ماجرای نور آبی در لس آلاموس

اسلاتین در حالی که با پیچ گوشتی باز نگه داشتن جسم را کنترل می کرد، به آرامی گنبد را حرکت داد. او پیش از این بارها این کار را انجام داده بود، ولی این بار اتفاق دیگری رقم خورد. در حالی که دست چپ خود را آزاد کرد، دست راستش کمی لیز خورد و به این ترتیب پیچگوشتی از لبه خارج شد و گوی بسته شد.

ناگهان نور آبی رنگی از گنبد منتشر شد و پوست اسلاتین در معرض گرمای بسیار شدیدی قرار گرفت. او به سرعت مچ دست خود را پبچاند تا گنبد را از کُره پلوتونیومی جدا کند، ولی دیگر دیر شده بود. اسلاتین تنها 9 روز بعد در سن 35 سالگی در گذشت.

در زمانی کمتر از نیم ثانیه گنبد بسته شد و پلوتونیوم به شرایط فوق بحرانی رسید. به این ترتیب زنجیره ای از واکنش های هسته ای اتفاق افتاد و مقدار کشنده ای از پرتو گاما آزاد شد و به نحوی به فیزیکدان آسیب زد که دیگر امکان بهبود سلول های او ممکن نبود.

بازی با دم اژدهای خفته

او قصد داشت رسیدن به شرایط بحرانی هسته شیطانی را آزمایش کند. هسته شیطانی قرار بود در سلاحی با قابلیت تخریب وسیع به کار رود و به گونه ای طراحی شده بود که مشابه با یک ماشه، به عنوان فعال کننده بمبی بزرگ کاربرد داشته باشد. هسته ای که لوییس اسلاتین را به کام مرگ کشاند، قرار بود در بمب سومی بر علیه ژاپن به کار رود.

البته پیش از این بارها همین آزمایش را انجام داده بود، ولی این بار بخت با او یار نبود. پیش از این «انریکو فرمی» فیزیکدان مشهور به اسلاتین هشدار داده بود در صورتی که به آزمایش های این چنینی ادامه دهد، در زمانی کمتر از یک سال خواهد مُرد.

بدن اسلاتین به میزان بسیار زیادی تشعشعات خطرناک دریافت کرد؛ به میزانی که به عقیده بسیاری از متخصصان، احتمالاً بیشترین مقداری بوده که تاکنون یک انسان دریافت کرده است.

در زمان حادثه در کنار او هفت نفر دیگر نیز در اتاق حضور داشتند؛ 3 نفر از آنها به علت آسیب های حاد ناشی از تشعشع به بیمارستان منتقل شدند. این حادثه به این علت اتفاق افتاد که پیچ گوشتی تنها چند میلی متر در جای اشتباه قرار گرفت.

«ریچارد فاینمَن»، از تأثیر گذارترین فیزیکدان های آمریکایی آن زمان، نام تکنیکی که اسلاتین برای باز کردن گوی هسته شیطانی به کار برد را «بازی با دُم اژدهای خفته» گذاشته بود.

هسته شیطانی چگونه ساخته شد؟

هسته شیطانی ابتدا به واسطه میله هایی از اورانیوم 238 به وجود آمده بود که ایزوتوپی (اتم های یک نوع عنصر که در یک خانه از جدول تناوبی شیمی قرار دارند و دارای عدد اتمی یکسان هستند) نسبتاً پایدار به حساب می آید. این میله ها به داخل رآکتورهای هسته ای وارد می شوند و سپس با ذرات نوترون که دارای بار خنثی هستند، بمباران می شوند.

این عمل تا آنجایی ادامه می یابد که بالاخره برخی از نوترون ها در اتم اورانیوم گیر بیفتند. به این ترتیب عدد اتمی اورانیوم به 239 تغییر می کند. بر خلاف اورانیوم 238، اورانیوم 239 بسیار ناپایدار است و به سرعت به عنصر مصنوعی نپتونیوم تبدیل می شود. پس از آن پلوتونیوم 239 پدید می آید که در واقع همان ماده اولیه برای بمب های هسته ای است.  به این منظور پلوتونیوم از قبل به صورت نیترات پلوتونیوم به آزمایشگاه لس آلاموس ارسال شده بود.

با این حال تبدیل نیترات پلوتونیوم به یک بمب قابل استفاده، چالش های بسیاری را برای محققان آزمایشگاه لس آلاموس به دنبال داشت. زمانی که سومین هسته شیطانی (پس از بمب  آزمایشی ترینیتی و نیز بمب ناگازاکی) ساخته شد، در واقع دانشمندان بر بسیاری از چالش ها غلبه کرده بودند.

به عنوان نمونه آنها موفق شده بودند نیترات پلوتونیوم را به واسطه واکنش با کلسیم به فلز پلوتونیوم بدل کنند و به این ترتیب دستاورد مهمی حاصل شد. با این حال کار متالوژیست ها در این مرحله تمام نمی شد. مطالعات اولیه نشان داده بود که پلوتونیومی که از این طریق به دست می آید بسیار شکننده است و با هر تلاشی برای شکل دهی به آن، به راحتی می شکند.

برای حل این مشکل متالوژیست ها باید پلوتونیوم را با فلزات دیگری ترکیب می کردند تا بتوانند به نحوی پلوتونیوم را در قالب یک آلیاژ قابل استفاده کنند. آنها در نهایت عنصر گالیوم را برای این کار ایده آل یافتند.

آلیاژ پلوتونیوم گالیوم که در هسته شیطانی به کار رفته بود، به سختی در میان دو نیم کره فشرده شده بود و سپس با لایه نازکی از نیکل پوشانده شده بود تا به این ترتیب از خوردگی پلوتونیوم جلوگیری شود. در نهایت اتصال دو نیم کره به یکدیگر فرایند ساخت را کامل می کرد.

البته باید اشاره کرد که در بمب های هسته ای لایه نیکلی از نشت تشعشعات خطرناک نیز جلوگیری می کند.

چرا هسته شیطانی برای آزمایش استفاده شد؟

از آنجایی که برای بسیاری هنوز مشخص نبود که جنگ جهانی دوم چگونه و حتی چه زمانی به پایان می رسد، دانشمندان در لس آلاموس به کامل کردن فرایند ساخت بمب ادامه دادند. در زمانی که تلاش می کردند آن را برای نصب نهایی در مخزن بمب انتقال دهند، در 15 آگوست سال 1945ژاپن تسلیم شد.

به این ترتیب دیگر نیازی به هسته بمب سوم به عنوان یک سلاح دیگر نبود، در این زمان فرایند توسعه برنامه های هسته ای آمریکا با یک سوال مواجه شد:

«با قلب بمب سوم چه کنیم؟»

فرصت پاسخ به این سوال پیش از «عملیات تقاطع» به دست آمد؛ عملیانی که طی آن قرار بود میزان تأثیر سلاح های هسته ای بر کشتی های جنگی بررسی شود. با این حال دیگر فشار جنگ کاهش یافته بود و دانشمندان زمان را مناسب دیدند که برخی از آزمایش ها را روی ساخته خود انجام دهند.

هسته شیطانی به گونه ای طراحی شده بود که مشابه با یک ماشه، به عنوان فعال کننده یک بمب بزرگ به کار رود. به عبارتی اگر تنها 5 درصد پلوتونیوم بیشتری در هسته آن قرار می گرفت، قرار گرفتن هسته در شرایط فوق بحرانی می توانست منجر به حادثه ناشی از تشعشع شود.

در واقع هسته در شرایط فعلی خود دقیقاً روی مرز خطر قرار داشت و کوچکترین اشتباه می توانست به واکنش های زنجیره ای کشنده منجر شود.

دانشمندان مطلع بودند که هسته بسیار ناپایدار است. به این ترتیب تصور می کردند که اکنون بهترین فرصت است که بررسی کنند تا چه میزانی و چگونه به محدوده بحرانی نزدیک هستند. مرگ لوییس اسلاتین در سال 1946 به این کنجکاوی پاسخ داد.

اکنون دانشمندان به خوبی می دانستند که بمباران کردن هسته پلوتونیومی با ذرات نوترون می تواند همان ضربه نهایی برای ایجاد شرایط بحرانی را فراهم کند. همچنین مشخص شد که پلوتونیوم در فرایند معمول زوال خود، نوترون هایی آزاد می کند.

فرایندی که باعث تشعشع مرگبار هسته شیطانی شد

به واسطه پوشاندن هسته با گنبدی از جنس بریلیوم، یک بازتاب دهنده نوترون ایجاد می شود که می تواند هسته را با نوترون های محبوس شده بمباران کند و آن را به شرایط بحرانی نزدیک نماید. با این حال هنوز فضای خالی وجود دارد که امکان فرار کردن برخی از نوترون ها را فراهم می کند و از پیش آمدن شرایط بحرانی جلوگیری می کند.

هنگامی که اسلاتین با برداشته شدن فاصله ای که توسط پیچ گوشتی ایجاد شده بود، درب گنبد را بست، موجب شد از فرار تمامی نوترون ها جلوگیری شود. این اتفاق در نهایت موجب شد زنجیره واکنش های بحرانی در کسری از ثانیه به وجود آید و انرژی هسته شیطانی را بیش از پیش افزایش دهد. در نتیجه این اتفاق تشعشع پرتو گاما به وجود آمد.

البته اسلاتین اولین دانشمندی نبود که به واسطه هسته شیطانی جان خود را از دست داد. «هری داغلیان»، فیزیکدان ارمنی تبار که در لس آلاموس به فعالیت مشغول بود، در آزمایش مشابهی که یک سال قبل انجام داده بود، تلاش کرده بود از آجرهای کاربید تنگستن به جای گنبد بریلیومی استفاده کند تا دریابد که تا چه میزانی می تواند نوترون ها را بازتاب دهد. هنگامی که آجرها را در اطراف هسته قرار داد، ناگهان اژدها بیدار شد.

داغلیان به اشتباه یکی از آجرها را دقیقاً روی هسته انداخت و موجب شد شرایط بحرانی پدید آید.مشابه با کاری که اسلاتین برای حذف سریع بازتاب دهنده نوترون ها انجام داد، داغلیان نیز تلاش کرد که بازتاب دهنده ها را حذف کند.

ولی همان زمان کوتاه کافی بود که شرایط فوق بحرانی را پدید آورد که در نتیجه آن میزان مرگباری از تشعشع منتشر شود. مدتی پس از آن دانشمند ارمنی تبار جان داد.

از سال 1945 تا کنون 60 حادثه مشابه اتفاق افتاده که موجب مرگ حداقل 21 نفر در آزمایشگاه ها یا تأسیسات سراسر دنیا شده است.

در نهایت کره شیطانی یاد شده هیچگاه به عنوان یک سلاح هسته ای به کار نرفت. در پی حادثه ای که برای اسلاتین پیش آمد، این موضوع روشن شد که پلوتونیوم حتی در خارج از یک سلاح نیز می تواند خطرناک باشد، زیرا تنها اشتباهاتی به سادگی قرار دادن غلط یک آجر یا جای گیری اشتباه یک پیچ گوشتی جان دو دانشمند را گرفت.

امروزه بیش از 15 هزار سلاح هسته ای در سراسر جهان وجود دارند. تصور اینکه این تعداد سلاح می توانند چه خطری برای بشر داشته باشند، جنون آمیز به نظر می رسد. تنها فشردن یک دکمه اشتباه یا درک اشتباه یک پیام می تواند جان میلیون ها انسان را به خطر بیندازد. حتی یک جرقه کوچک در ارتباطات بین کشورها می تواند منجر به شروع جنگی شود که استفاده از سلاح های هسته ای در آن محتمل باشد.

به عقیده برخی کارشناسان، در دهه ای زندگی می کنیم که احتمال استفاده از سلاح های اتمی از هر دهه دیگری محتمل تر به نظر می رسد.

پس از مرگ اسلاتین آزمایشگاه لس آلاموس برای همیشه دستکاری هسته های بمب ها به منظور آزمایش های بحرانی را متوقف کرد و به نظر می رسد فاینمن نام درستی برای این گونه آزمایش ها در نظر گرفته بود: «بازی با دُم اژدهای خفته»