Fizika i etika

Nemačka atomska bomba?

Tokom 44-te godine, Američka tajna služba, preteča CIA-e, je saznala da Verner Hajzenberg (Werner Heisenberg ), nemački fizičar i nobelovac treba da održi predavanje u Švajcarskoj. Hajzenberg je bio glavna figura i vođa nemačkog nuklearnog programa. Odlučeno je da se pošalje ubica koji bi Haizenberga, na predavanju ili odmah posle, ubio!!!

Piše: Nikola Veselinović

Hajzenberg

Atentat bi agent izvršio ukoliko posumnja iz predavanja da su nacisti daleko napredovali u istraživanju i na taj način ih uspori. Izbor ubice je pao na Morisa "Moa" Berga, bivšeg bejzbol igrača, koji je završio Prinston i govorio nekoliko jezika. Prethodni zadatak ovog agenta je bio u Jugoslaviji gde je utvrđivao kakvo je stanje Titovog i Dražinog pokreta otpora i njegov izveštaj je doprineo favorizovanju Titove struje od strane saveznika.

Hajzenbergov seminar je najavljen za popodne 18. decembra 1944.-te u Cirihu i bio je otvoren za publiku bez ikakvog obezbeđenja. Tema je bila iz teorije fizike sudara čestica. Berg je zajedno sa još jednim agentom, sa pištoljem u džepu, seo u drugi red, veoma blizu Hajzenberga, koji nije ni slutio da mu neke ključne reči, koje je Berg čekao, mogu doći glave.

Za vreme visoko teorijskog predavanja i diskusije Hajzenberg nije izgovorio te reči pa ga je Berg, posle predavanja, pitao da li može da mu se pridruži na putu do hotela tokom koga bi popričali. Hajzenberg je, ne sluteći ništa, prihvatio. Njih dvojica su sami krenuli, diskutujući, kroz hladnu decembarsku noć ka hotelu u kome je Hajzenberg odseo...

Ubica je tokom tog razgovora zaključio da Nemci nisu dovoljno napredovali i tako ostavio velikog fizičara u životu.

Ključno otkriće

Od početka dvadesetog veka fizičari su sve više upoznavali strukturu atoma.. Tokom tridesetih godina otkriven je i neutron koji čini deo jezgra atoma. Neutron je, kao što mu i ime kaže, neutralan i može lako da prodre do pozitivno naelektrisanog jezgra i da se sa njim sudari. Odmah po njegovom otkriću naučnici su počeli da gadjaju neutronima mete od raznih hemijskih elemenata. Irena Žolio Kiri i naš Pavle Savić su, u Parizu, gadjali metu od urana. Jezgro urana se sastoji od 92 protona i više od stotinu neutrona. Oni su otkrili da se, posle bombardovanja neutronima, u meti pojavljuju neki drugi elementi pored urana, ali nisu znali koji. Time su se približili Nobelovoj nagradi, ali je nikad nisu dobili. U Berlinu je Oto Han ponovio eksperiment i otkrio da zagonetni element ima osobine barijuma koji ima 56 protona.

Aparatura kojom je Han otkrio fisiju

Problem je bio kako od jednog teškog atoma urana dodavanjem jednog neutrona nastaje nešto što je lakše i sa manje protona i neutrona. Lisa Majtner član Hanove laboratorije, je krajem 1938. godine, uspela da objasni pojavu zajedno sa svojim sestrićem Otom Frišom. Ona je pokazala da jeste u pitanju barijum i da on nastaje pošto se jezgro urana iscepa na dva dela usled sudara sa neutronom.Tom procesu je dato ime fisija kao analogija sa razmnožavanjem bakterija deljenjem. Za ovo otkriće je samo Oto Han dobio Nobelovu nagradu, čime je učinjena nepravda prema Lisi Majtner. Ovo vest je odjeknula među fizičarima, a niko nije znao kakve će posledice iz ovog jednostavnog eksperimenta proizaći.

Ubrzo je otkriveno da se prilikom svakog sudara neutrona sa jezgrom urana jezgro cepa na dva dela i pride oslobodi energiju i još neke neutrone koji zatim sami mogu da izazovu cepanje drugih jezgara i tako dovedu do lančane reakcije koja oslobađa veliku količinu energije.



Isto tako je utvrđeno da se ovaj proces dešava u uranu kome se jezgro sastoji od 92 protona i 143 neutrona koji se označava kao 235U za razliku od urana koji ima tri neutrona više 238U kod koga ne može doći do lančane reakcije. Ovo su dva izotopa urana koji imaju iste hemijske osobine, ali različite mase (zbog viška neutrona). U rudi urana ima samo 0,7% lakšeg urana kod kog se javlja lančana reakcija i teško ga je izdvojiti. Lančana reakcija se može ilustrovati kuglicama i mišolovkama:

Uranverein

Prvi najozbiljniji pokušaj da se zainteresuju vlasti u Nemačkoj za probleme nuklearnog istraživanja je bio u aprilu 1939. godine. Pol Hartek ( Paul Harteck) je zajedno sa svojim asistentom napisao pismo načelniku laboratorije za istraživanje oružja Nemačke armije. Pismo je objašnjavalo primenu nuklearne fisije za stvaranje razornih bombi i ukazano je da bi zemlja koja poseduje ovakvo oružje imala ogromnu prednost u odnosu na ostale. Godinama posle, Hartek je svoje pismo opravdavao kao pokušaj da se dodje do novca za nastavak istraživanja koje je bilo u zastoju, jer se za nauku nisu odvajala sredstva, a armija je svakako imala novca.

Ovo pismo je potaklo i druge naučnike u Nemačkoj da se posvete ovom pravcu istraživanja. Prednost Nemačke je bila i u tome što je aneksijom Čehoslovačke postala vlasnik jedinog rudnika urana u Evropi.. Tako je, na dan izbijanja Drugog svetskog rata, osnovano "Uranijumsko društvo" ( Uranverein) koje je činilo trinaest istaknutih naučnika Nemačke i koje je bilo posvećeno istraživanju nuklearnog oružja i reaktora. Do decembra Hajzenberg je podneo izveštaj o bombi Ministarstvu vojske. Pokazao je da se 235U može iskoristiti za dobijanje bombe i da se može napraviti kontrolisani nuklearni reaktor. Ovaj izveštaj je osnova celokupnog nemačkog nukearnog projekta. Hajzenberg se usresredio na proizvodnju radnog nuklearnog reaktora.

Odmah na početku je napravljena greška, jer nije dobro objašnjena fizika bombe, a neposrednija i veća greška je bila isključivanje grafita kao moderatora. Moderator u reaktoru služi da uspori novonastale neutrone i tako potspeši lančanu reakciju. Grafit je veoma dobar moderator. Zbog greške u merenju i zaprljanosti grafita Nemci su ga odbacili (za razliku od Amerikanaca) i usresredili se na tešku vodu. Teška voda se sastoji od kiseonika i izotopa vodonika, deuterijuma. Fabrika teške vode je postojala samo u Norveškoj i proizvodila je male količine. Da su koristili grafit sve bi bilo lakše i projekat bi napredovao mnogo brže. Dodatno, sve zalihe urana u Nemačkoj je prigrabila druga vojna laboratorija za istraživanja upotrebe urana za probijanje oklopa na tenkovima . Zbog ovih poteškoća, Uranijumsko društvo se usresredilo na precizna ispitivanja nuklearnog materijala i metode razvoja, a ne na neposrednu proizvodnju bombe. Dve različite grupe su se posvetile proizvodnji reaktora, jedna grupa pod vodstvom vojnog fizičara Dibnera ( Diebner) u Berlinu i druga Hajzenbergova grupa u Lajpcigu. Postojala je i jedna nezavisna koju je finansirala Nemačka Pošta.

Prikaz nemačkog reaktora

Hanova laboratorija u Belinu je otkrila da u reaktoru nastaje i element 94. U Americi su nazvali ovoj element plutonijum i iskorišćen je za prvu atomsku bombu Triniti u Los Alamosu kao i za bombu koja je bačena na Nagasaki. Element 94 isto stvara lančanu reakciju i mnogo ga je lakše izdvojiti od lakšeg uranijuma, običnim hemijskim postupkom iz goriva nuklearnog reaktora. Stoga je on i pogodniji za proizvodnju bombe.

Tačka preloma

Sa svim ovim napretkom do kraja '41 godine Nemačka je bila daleko ispred saveznika ( decembra '41 tek počinje rad na atomskoj bombi u Americi). Ali sa pogoršanjem rata, sa Ruskim frontom, armija se, po Hitlerovoj komandi, usresredjuje na one koje će doneti korist na kratak rok, do šest meseci. Pošto to naučnici Uranijumskog društva nisu mogli obećati, početkom '42 armija im veoma smanjuje sredstva. Kroz seriju predavanja za političare fizičari pokušavaju da nadju podršku i uspevaju da ih finansira Ministarstvo prosvete. U svojim predavanjima fizičari uvek ukazuju na mogućnosti, ali i na veoma velike probleme koje zahtevaju dosta rada. Jasno je bilo da Hajzenberg i ostali smatraju da su tehnički problemi stvaranja bombe ogromni i da će se rešiti tek po završetku rata. Uskoro je otpočela izgradnja reaktora, uz zastoje, ali rat se već okrenuo protiv Nemačke, a počela su i saveznička bombardovanja gradova.

Skica nemačke bombe objavljena neposredno posle rata

Do '44.-te godine laboratorije moraju napustiti Berlin i sele se na jug u Haigerloch i Thuringiju. Dibnerova grupa najbrže napreduje i njihov dizajn reaktora proizvodi mnogo više neutrona nego Haizenbergov dizajn, ali Hajzenberov dizajn naporedo postoji i time nepotrebno troši sve tanja sredstva. Do kraja '44.-te godine i Hajzenberg se opredeljuje za Diebnerov dizajn i u vinskom podrumu u Haigerloch-u uspeva da sprovede poslednji eksperiment kojim dobija rekordan broj neutrona, ali ne i dugotrajnu lančanu reakciju. Za to vreme Dibner, po nekim navodima, testira neku vrstu prljave, radioaktivne bombe u Turingiji koja usmrćuje nekoliko stotina zatvorenika, ali arheološka istraživanja i merenje radijacije u toj oblasti ne potvrđuju ove navode. Posle rata se pojavio i crtež kako je nacistička bomba trebalo da izgleda, ali je to bila samo skica daleko od ostvarenja.

Farm Hol

Američka tajna služba pokreće pri kraju rata u Evropi operaciju „Alsos" koja je imala zadatak da pohvata sve nemačke nuklearne fizičare i zaplene sva njihova dokumenta da ne bi, ni pod kakvim uslovima, dospela u sovjetske ruke. Hapse sve članove Uranijumskog društva, a poslednjeg nalaze Hajzenberga. Nemački nuklearni program je time završen pet dana pre nego što je Nemačka objavila kapitulaciju.

Amerikanci razmontiravaju nemački reaktor u Haigerloch-u

Zarobljene naučnike agenti smeštaju u Englesku, na imanje Farm Hol gde ih ispituju i prisluškuju. Kada je objavljena vest na radiju da su Amerikanci bacili bombu na Hirošimu u početku nemački naučnici ne veruju da je bomba atomska i misle da su oni daleko isped saveznika i da to zahteva neverovatna sredstva. Do kraja sledećeg dana radio emisije pominju napor i količinu sredstava uloženih u „Projekat Menhetn", američki nuklearni program. Svi zatočeni naučnici su bili šokirani i veoma iznenadjeni što su sve zabeležili tajni mikrofoni.

Razlozi neuspeha

Fizičari prebegli iz Nemačke na čelu sa Ajnštajnom su sastavili pismo predsedniku, u strahu od Hitlerove bombe, kojim je započeto stvaranje bombe u Americi. Posle rata, Ajnštajn je rekao da je samo znao da Nemci neće uspeti da naprave bombu, da ne bi ni prstom mrdnuo. Svi su mislili da je Treći Rajh moćniji nego što je bio. Postoje nekoliko faktora zbog kojih Nemci nisu uspeli. Prvo, loša organizacija i nedovoljno priznanje nauke od strane režima. Drugo, tehničke teškoće i komplikovanost projekta koji je zahtevao mnogo više ljudi i sredstava nego što je ratna Nemačka imala. Sledeće, nekoliko bitnih grešaka u postavci problema i, najzad, lični faktor.

Naime, izgleda da su naučnici bili zadovoljni što ne mogu da naprave bombu za režim i uvek su usmeravali napredak ka izgradnji reaktora. Tu je najkontraverzniji Hajzenberg za koga se smatralo da je najvažniji čovek nauke u hitlerovskoj Nemačkoj. Neki autori smatraju da je on heroj iz senke, koji je odugovlačio istraživanja, dok drugi misle da je samo pogrešio u računu i loše vodio projekat. Činjenice stoje da nije bio prijatelj režima i da ga jeGestapo privodio. Još pre rata je bio uveren da će Nemačka propasti. A opet, voleo je svoju zemlju, i ostao je u njoj uprkos nedaćama sa ciljem da nekako spase što se spasti može, jer je sa pravom verovao da će nauka činiti jedan od glavnih oslonaca obnove zemlje posle rata.

Oto Han je bio veoma srećan što Nemci nisu napravili bombu, a o mišljenju ostalih naučnika ponešto govori i odgovor nobelovca Maksa Lauea kolegi fizičaru Hutermansu tokom rata: " Gospodine kolega,otkriće koje se ne želi ostvariti, ne ostvaruje se". Skoro svi fizičari koji su pravili atomsku bombu, sa obe strane Atlantika, su se posle rata strasno zalagali za mirnodopsku primenu ovog moćnog izvora energije.

***

Transkripti prisluskivanja fizičara u Farm Holu na dan bacanja bombe na Hirošimu:

http://www.aip.org/history/heisenberg/p11a.htm

Hajzenbergov intervju iz '67-me, na engleskom, gde opisuje nemačka nastojanja tokom rata:

http://www.haigerloch.de/stadt/atomkeller/heisenberg.html

***