Kushindwa kwa DARPA: moja ya makosa makubwa katika historia ya sayansi

2024 Mwandishi: Seth Attwood | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2023-12-16 16:17

Bomu linalotegemea isomer ya hafnium Hf-178-m2 linaweza kuwa ghali zaidi na lenye nguvu zaidi katika historia ya vifaa vya vilipuzi visivyo vya nyuklia. Lakini hakufanya hivyo. Sasa kesi hii inatambuliwa kama mojawapo ya kushindwa kwa DARPA - Shirika la Miradi ya Ulinzi ya Juu ya idara ya kijeshi ya Marekani.

Kitoa sauti kilikusanywa kutoka kwa mashine ya X-ray iliyotupwa ambayo mara moja ilikuwa katika ofisi ya daktari wa meno, pamoja na amplifier ya kaya iliyonunuliwa kutoka duka la karibu. Ilikuwa ni tofauti kabisa na ishara kubwa ya Kituo cha Umeme wa Quantum, ambayo ilionekana ikiingia kwenye jengo ndogo la ofisi katika Chuo Kikuu cha Texas huko Dallas. Walakini, kifaa kilishughulikia kazi yake - ambayo ni, mara kwa mara kilirusha kikombe cha plastiki kilichoingia na mkondo wa X-rays. Kwa kweli, glasi yenyewe haikuwa na uhusiano wowote nayo - ilitumika tu kama kisimamo chini ya sampuli isiyoonekana ya hafnium, au tuseme, isoma yake Hf-178-m2. Jaribio lilidumu kwa wiki kadhaa. Lakini baada ya usindikaji makini wa data zilizopatikana, mkurugenzi wa Kituo, Carl Collins, alitangaza mafanikio yasiyo na shaka. Rekodi kutoka kwa vifaa vya kurekodia zinaonyesha kuwa kikundi chake kimetafuta njia ya kuunda mabomu madogo ya nguvu kubwa - vifaa vya ukubwa wa ngumi vinavyoweza kutoa uharibifu sawa na makumi ya tani za vilipuzi vya kawaida.

Kwa hivyo mnamo 1998, historia ya bomu ya isomer ilianza, ambayo baadaye ilijulikana kama moja ya makosa makubwa katika historia ya sayansi na utafiti wa kijeshi.

Hafnium

Hafnium ni kipengele cha 72 cha jedwali la upimaji la Mendeleev. Metali hii ya rangi ya fedha-nyeupe ilichukua jina lake kutoka kwa jina la Kilatini la jiji la Copenhagen (Hafnia), ambako iligunduliwa mwaka wa 1923 na Dick Koster na Gyordem Hevesi, washirika wa Taasisi ya Copenhagen ya Fizikia ya Kinadharia.

Hisia za kisayansi

Katika ripoti yake, Collins aliandika kwamba aliweza kusajili ongezeko lisilo na maana sana katika historia ya X-ray, ambayo ilitolewa na sampuli ya irradiated. Wakati huo huo, ni mionzi ya X-ray ambayo ni ishara ya mpito wa 178m2Hf kutoka hali ya isomeri hadi ya kawaida. Kwa hivyo, Collins alisema, kikundi chake kiliweza kuharakisha mchakato huu kwa kupiga sampuli kwa X-rays (wakati picha ya X-ray iliyo na nishati kidogo inachukuliwa, kiini huenda kwa kiwango kingine cha msisimko, na kisha mabadiliko ya haraka ngazi ya chini ifuatavyo, ikifuatana na kutolewa kwa hifadhi nzima ya nishati). Ili kulazimisha sampuli kulipuka, Collins alisababu, ni muhimu tu kuongeza nguvu ya mtoaji hadi kikomo fulani, baada ya hapo mionzi ya sampuli yenyewe itatosha kusababisha athari ya mnyororo wa mpito wa atomi kutoka hali ya isomeri hadi. hali ya kawaida. Matokeo yake yatakuwa mlipuko unaoeleweka sana, pamoja na mlipuko mkubwa wa X-rays.

Jumuiya ya wanasayansi ilisalimu uchapishaji huu kwa kutoamini waziwazi, na majaribio yakaanza katika maabara kote ulimwenguni ili kuthibitisha matokeo ya Collins. Baadhi ya vikundi vya utafiti vilifanya haraka kutangaza uthibitisho wa matokeo, ingawa idadi yao ilikuwa ya juu kidogo kuliko makosa ya kipimo. Lakini wataalam wengi hata hivyo waliamini kuwa matokeo yaliyopatikana yalikuwa matokeo ya tafsiri isiyo sahihi ya data ya majaribio.

Matumaini ya kijeshi

Walakini, moja ya mashirika ilipendezwa sana na kazi hii. Licha ya mashaka yote ya jumuiya ya wanasayansi, jeshi la Marekani lilipoteza vichwa vyao kutokana na ahadi za Collins. Na ilikuwa kutoka kwa nini! Utafiti wa isoma za nyuklia ulifungua njia ya uundaji wa mabomu mapya kimsingi, ambayo, kwa upande mmoja, yangekuwa na nguvu zaidi kuliko vilipuzi vya kawaida, na kwa upande mwingine, hayangeanguka chini ya vizuizi vya kimataifa vinavyohusiana na utengenezaji na utumiaji wa mabomu. silaha za nyuklia (bomu ya isomer sio nyuklia, kwani hakuna mabadiliko ya kitu kimoja hadi kingine).

Mabomu ya Isomeric yanaweza kuwa ya kuunganishwa sana (hawana kizuizi cha chini cha misa, kwani mchakato wa mpito wa nuclei kutoka hali ya msisimko hadi hali ya kawaida hauhitaji molekuli muhimu), na juu ya mlipuko watatoa kiasi kikubwa cha mionzi ngumu ambayo. huharibu vitu vyote vilivyo hai. Kwa kuongezea, mabomu ya hafnium yanaweza kuzingatiwa kuwa "safi" - baada ya yote, hali ya ardhini ya hafnium-178 ni thabiti (haina mionzi), na mlipuko haungeweza kuchafua eneo hilo.

Kutupa pesa

Katika miaka kadhaa iliyofuata, wakala wa DARPA uliwekeza makumi ya mamilioni ya dola katika utafiti wa Hf-178-m2. Walakini, wanajeshi hawakungojea kuundwa kwa mfano wa kufanya kazi wa bomu. Hii ni kutokana na kushindwa kwa mpango wa utafiti: katika kipindi cha majaribio kadhaa kwa kutumia emitters yenye nguvu ya X-ray, Collins hakuweza kuonyesha ongezeko lolote kubwa katika historia ya sampuli za miale.

Majaribio ya kuiga matokeo ya Collins yamefanywa mara kadhaa katika kipindi cha miaka kadhaa. Hata hivyo, hakuna kikundi kingine cha kisayansi ambacho kimeweza kuthibitisha kwa uhakika kuongeza kasi ya kuoza kwa hali ya isomeri ya hafnium. Wanafizikia kutoka maabara kadhaa za kitaifa za Amerika - Los Alamos, Argonne na Livermore - pia walihusika katika suala hili. Walitumia chanzo chenye nguvu zaidi cha X-ray - Chanzo cha Advanced Photon cha Maabara ya Kitaifa ya Argonne, lakini hawakuweza kugundua athari ya uozo uliosababishwa, ingawa nguvu ya mionzi katika majaribio yao ilikuwa maagizo kadhaa ya ukubwa wa juu kuliko majaribio ya Collins mwenyewe.. Matokeo yao pia yalithibitishwa na majaribio ya kujitegemea katika maabara nyingine ya kitaifa ya Marekani - Brookhaven, ambapo synchrotron yenye nguvu ya National Synchrotron Light Source ilitumika kwa ajili ya kuangaza. Baada ya mfululizo wa hitimisho la kukatisha tamaa, maslahi ya kijeshi katika mada hii yalififia, ufadhili ulisimamishwa, na mwaka wa 2004 mpango huo ulifungwa.

Risasi za almasi

Wakati huo huo, ilikuwa wazi tangu mwanzo kwamba kwa faida zake zote, bomu ya isomer pia ina idadi ya hasara za kimsingi. Kwanza, Hf-178-m2 ni ya mionzi, kwa hivyo bomu haitakuwa "safi" kabisa (uchafuzi fulani wa eneo na "hafnium isiyofanywa" bado itatokea). Pili, isoma ya Hf-178-m2 haifanyiki kwa asili, na mchakato wa uzalishaji wake ni ghali. Inaweza kupatikana kwa njia kadhaa - ama kwa kuwasha shabaha ya ytterbium-176 na chembe za alpha, au kwa protoni - tungsten-186 au mchanganyiko wa asili wa isotopu ya tantalum. Kwa njia hii, kiasi cha microscopic cha isoma ya hafnium inaweza kupatikana, ambayo inapaswa kutosha kabisa kwa utafiti wa kisayansi.

Njia kubwa zaidi au ndogo ya kupata nyenzo hii ya kigeni ni kuwasha na nyutroni za hafnium-177 kwenye kiyeyozi cha joto. Kwa usahihi, ilionekana - hadi wanasayansi walihesabu kuwa kwa mwaka katika reactor kama hiyo kutoka kilo 1 ya hafnium ya asili (iliyo na chini ya 20% ya isotopu 177), unaweza kupata tu kuhusu 1 microgram ya isoma ya kusisimua (kutolewa kwa kiasi hiki ni tatizo tofauti). Usiseme chochote, uzalishaji wa wingi! Lakini wingi wa kichwa kidogo cha vita kinapaswa kuwa angalau makumi ya gramu … Ilibadilika kuwa risasi hizo hazigeuka hata "dhahabu", lakini "almasi" kabisa …

Kufungwa kwa kisayansi

Lakini hivi karibuni ilionyeshwa kuwa mapungufu haya hayakuwa ya maamuzi pia. Na jambo hapa sio katika kutokamilika kwa teknolojia au uhaba wa wajaribu. Jambo la mwisho katika hadithi hii ya kusisimua liliwekwa na wanafizikia wa Kirusi. Mnamo 2005, Evgeny Tkalya kutoka Taasisi ya Fizikia ya Nyuklia ya Chuo Kikuu cha Jimbo la Moscow alichapisha katika jarida Uspekhi Fizicheskikh Nauk, nakala yenye kichwa "Kuoza kwa Nuclear Isomer 178m2Hf na Isomer Bomu". Katika makala hiyo, alielezea njia zote zinazowezekana za kuharakisha kuoza kwa isoma ya hafnium. Kuna tatu tu kati yao: mwingiliano wa mionzi na kiini na kuoza kupitia kiwango cha kati, mwingiliano wa mionzi na ganda la elektroni, ambalo huhamisha msisimko kwenye kiini, na mabadiliko ya uwezekano wa kuoza kwa hiari.

Baada ya kuchambua njia hizi zote, Tkalya alionyesha kuwa kupungua kwa ufanisi katika nusu ya maisha ya isomer chini ya ushawishi wa mionzi ya X-ray inapingana sana na nadharia nzima ya msingi wa fizikia ya kisasa ya nyuklia. Hata kwa mawazo mazuri zaidi, maadili yaliyopatikana yalikuwa maagizo ya ukubwa mdogo kuliko yale yaliyoripotiwa na Collins. Kwa hivyo kuharakisha kutolewa kwa nishati kubwa, ambayo iko kwenye isomer ya hafnium, bado haiwezekani. Angalau kwa msaada wa teknolojia za maisha halisi.