ทำไมการสร้างระเบิดปรมาณูถึงเป็นเรื่องยาก
สสารต่างๆทั่วไปที่เรารู้จักล้วนแล้วแต่ประกอบขึ้นจากอะตอม โดยอะตอมมีองค์ประกอบเป็นก้อนอัดแน่นตรงกลางเรียกว่านิวเคลียส มีอิเล็กตรอนกระจายอยู่รอบๆ (เราอาจจินตนาการเป็นภาพง่ายๆว่าอะตอมมีลักษณะคล้ายๆไข่ดาว โดยนิวเคลียสเป็นก้อนไข่แดงตรงกลาง) ปฏิกิริยาเคมีทั้งหมด ล้วนแล้วแต่เกิดขึ้นกับอิเล็กตรอนโดยไม่ได้เข้าไปยุ่งกับนิวเคลียสที่อยู่ตรงกลาง
ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นกับนิวเคลียสของอะตอมเรียกว่า ปฏิกิริยานิวเคลียร์ ซึ่งการจะทดลองเพื่อศึกษาปฏิกิริยานิวเคลียร์นั้นไม่ง่ายเลย
การจะขว้างอะไรสักอย่างให้เข้าไปถึงนิวเคลียสนั้นไม่ง่าย เพราะรอบๆนิวเคลียสมีอิเล็กตรอนกระจายอยู่เป็นบริเวณที่กว้างขวางมาก ในขณะที่นิวเคลียสนั้นเป็นก้อนเล็กจิ๋วอยู่ตรงกลาง พูดง่ายๆว่าจะขว้างของที่เล็กมากๆให้พุ่งไปถึงนิวเคลียสก็ยากแล้ว พุ่งถึงแล้วให้ชนก็ยังยากเพราะนิวเคลียสมันเล็ก ที่สำคัญคือ นิวเคลียสนั้นมีประจุไฟฟ้าเป็นบวก ดังนั้นหากจะส่งประจุบวกให้พุ่งไปชนกับนิวเคลียสก็ยิ่งยาก เพราะ ประจุบวกกับประจุบวกย่อมผลักกัน
การศึกษานิวเคลียสในยุคแรกเริ่มต้นโดยนักฟิสิกส์ชื่อ รัทเธอฟอร์ด โดยในปี ค.ศ. 1919 เขาใช้ธาตุกัมมันตรังสีที่สลายตัวให้อนุภาคแอลฟาออกมา อนุภาคแอลฟาดังกล่าวมีพลังงานสูงพอจะฝ่าทะลุอิเล็กตรอนเข้าไปทำปฏิกิริยากับนิวเคลียสของธาตุไนโตรเจน แล้วกลายเป็นธาตุใหม่อย่างออกซิเจนออกมา นั่นหมายความว่า ในตอนนั้นการเล่นแร่แปรธาตุได้กลายเป็นความจริงขึ้นมาแล้ว
การทดลองของรัทเธอฟอร์ด
อย่างไรก็ตาม แม้ว่าธาตุกัมมันตรังสีจะสลายตัวให้อนุภาคที่มีพลังงานสูงพอจะพุ่งเข้าไปเกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ได้ แต่มันไม่เพียงพอต่อการศึกษานิวเคลียสอย่างเป็นระบบเพื่อให้เกิดความเข้าใจอันลึกซึ้ง อย่างน้อยๆนักฟิสิกส์ก็ต้องการอนุภาคที่พลังงานสูงกว่านี้ในการสำรวจนิวเคลียส
นั่นเป็นเหตุให้นักฟิสิกส์ยุคนั้นพยายามสร้างเครื่องเร่งอนุภาคยุคแรกๆขึ้นมา ซึ่งเครื่องเร่งอนุภาคยุคบุกเบิกอาจแบ่งได้ 3 ประเภท ได้แก่ Cockcroft–Walton generator , Van de Graaff accelerator และ ไซโคลตรอน (Cyclotron) เครื่องเร่งอนุภาคเหล่านี้มีส่วนสำคัญที่ส่งผลให้นักฟิสิกส์เข้าใจนิวเคลียสและปฏิกิริยานิวเคลียร์ได้มากขึ้นมหาศาล เพราะสามารถควบคุมพลังงานของอนุภาคที่พุ่งเข้าชนได้ตามต้องการแล้วสังเกตผลลัพธ์ที่เกิดขึ้น (รายละเอียดของอุปกรณ์แต่ละแบบจะอธิบายในบทความถัดๆไป)
นักฟิสิกส์สองท่านผู้สร้างเครื่องไซโคลตรอน
จะเห็นได้ว่ากว่าจะได้มาซึ่งความเข้าใจเกี่ยวกับนิวเคลียสนั้นไม่ง่ายเลย
คราวนี้มาถึงคำถามที่ว่า ทำไมการสร้างระเบิดปรมาณูถึงเป็นเรื่องยาก?
หากย้อนไปในยุคสงครามโลกครั้งที่ 2 มนุษยชาติยังไม่เคยมีใครเห็นระเบิดปรมาณูเลยแม้แต่คนเดียว แม้ว่าปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่นำไปสู่การสร้างระเบิดปรมาณูถูกค้นพบไปแล้ว แต่มันยังไม่ใช่ระเบิดมรมาณู การจะสร้างสิ่งที่ไม่เคยมีต้องการสมองของมนุษย์ในระดับอัจฉริยะ ไม่ใช่แค่คนเดียว แต่เป็นจำนวนมากมาร่วมออกแบบระเบิดปรมาณู นั่นคือความยาก ที่ชัดเจนมาก แต่หากจะอธิบายลึกลงไปในรายละเอียดจะพบว่ามีความท้าทายอีกหลายอย่าง
ระเบิดปรมาณูนั้นเป็นผลมาจากปฏิกิริยานิวเคลียร์แบบฟิชชัน เป็นการยิงธาตุหนักด้วยนิวตรอน แล้วธาตุหนักนั้นแตกกระจายออกมาพร้อมกับนิวตรอนอีกหลายอนุภาคพร้อมพลังงาน(ในรูปของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและพลังงานจลน์ของเศษที่กระจายออกมาซึ่งจะกลายเป็นพลังงานความร้อน) คราวนี้นิวตรอนหลายอนุภาคที่กระจายออกมานั้นจะต้องเข้าทำปฏิกิริยากับธาตุหนักที่เหลือแล้วเกิดปฏิกิริยาแบบนี้อย่างต่อเนื่องและมากพอจะระเบิดพลังงานออกมาอย่างรุนแรง
ความยากอย่างแรกสุดเลย คือ การเตรียมธาตุหนักๆมาใช้สร้างระเบิดปรมาณู ซึ่งธาตุเหล่านี้หายากมาก เช่น ยูเรเนียม และพลูโตเนียม การจะสกัดธาตุเหล่านี้ออกมจากแหล่งแร่นั้นยากเย็น และต้องมาทำให้เกิดความบริสุทธิ์มากพอด้วย ต่อมาคือ การออกแบบให้ปฏิกิริยาปลดปล่อยพลังงานรุนแรงและต่อเนื่องโดยไม่ขาดตอนในช่วงเวลาที่ต้องการ ซึ่งต้องอาศัยความรู้ด้านปฏิกิริยานิวเคลียร์และวิศวกรรมการออกแบบในระดับไม่ธรรมดา
ทั้งหมดนี้ เป็นภาพรวมที่แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าทำไมการสร้างระเบิดปรมาณูถึงเป็นเรื่องยาก และมันน่าทึ่งตรงที่แม้จะยากเย็นขนาดนั้น มนุษย์ก็ยังสามารถสร้างมันขึ้นมาได้เพื่อสิ่งที่เรียกว่า สงคราม
- 10
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2024 Blockdit
