Voor veel wetenschappers die betrokken zijn bij het Manhattan Project, was de race om een atoombom te bouwen een grimmige strijd tussen leven en dood. Er was geen ontkenning van de vernietigende kracht van de technologie of de onvermijdelijke civiele tol. Na de bomaanslagen van Hiroshima en Nagasaki, die deze week 70 jaar geleden plaatsvonden, herinnerde wetenschappelijk directeur J. Robert Oppenheimer zich zijn gevoelens bij het horen van het nieuws, citerend uit een hindoe-tekst: "Nu ben ik de dood geworden, de vernietiger van werelden. "
gerelateerde inhoud
- The Bizarre Story of Saddam Hussein's Failed "Supergun"
- De 390-jarige boom die het bombardement op Hiroshima overleefde
- Plutonium van nucleaire tests blijft hangen in de atmosfeer
Maar in de greep van de Tweede Wereldoorlog, terwijl Duitse wetenschappers heimelijk aan dezelfde technologie werkten, waren Oppenheimer en andere fysici in de VS scherp gefocust op de taak om 's werelds eerste nucleaire wapen te maken. En binnen de geheime grenzen van Los Alamos National Laboratory, woedde een interne strijd tussen twee groepen met tegengestelde ideeën voor het leveren van de dodelijke lading.
Uiteindelijk vielen twee soorten bommen met verschillende radioactieve materialen slechts enkele dagen uit elkaar op Japan, met de codenaam Little Boy en Fat Man. Maar als wetenschappers in hun eerste pogingen waren geslaagd, hadden beide bommen Thin Man kunnen heten.
De kern van een atoom is een meer variabele plaats dan je zou denken. In de kern bevat een atoom een mix van deeltjes die protonen en neutronen worden genoemd, die samen het atoom zijn massa en zijn unieke elementaire persoonlijkheid geven. Hoewel alle atomen van een bepaald chemisch element hetzelfde aantal protonen hebben, kan het aantal neutronen variëren, wat isotopen van verschillende massa's oplevert. Maar net als een overvol vlot, wankelen sommige isotopen op de rand van stabiliteit en zijn ze geneigd spontaan overtollige energie en deeltjes in de vorm van straling weg te gooien. Na verloop van tijd vervallen radioactieve isotopen op natuurlijke wijze in stabielere configuraties en zelfs in nieuwe elementen in een redelijk voorspelbare reeks gebeurtenissen.
Het benutten van het atoom om een explosie te creëren leek niet realistisch tot 1939, toen wetenschappers in Berlijn erin slaagden om een uraniumatoom opzettelijk in lichtere elementen te splitsen. Op de juiste manier geïnduceerd, kan dit proces van kernsplijting enorme hoeveelheden energie vrijgeven - volgens de eerste rapporten van The New York Times, explodeerde de bom op Hiroshima met de kracht van 20.000 ton TNT, hoewel die schatting sindsdien is verlaagd tot 15.000 ton.
In een brief aan de Amerikaanse president Franklin Roosevelt uit 1939 waarschuwde Albert Einstein voor het splijtingsexperiment en nazi-inspanningen om een wapen te bouwen. Kort daarna toonden wetenschappers aan hoeveel uranium nodig zou zijn om kritische massa te bereiken en een splijtingsbom tot ontploffing te brengen, en ze bewezen dat ze ook plutonium konden gebruiken voor de taak. Tegen 1941 had het Manhattan Project zich aangesloten bij de race om een werkende atoombom te ontwikkelen.
Oppenheimer vertrouwde eerst op een ontwerp met de codenaam Thin Man, een lange, magere bom van het kanontype. Het zou een plug van radioactief materiaal afvuren op een doelwit gemaakt van hetzelfde spul, zodat de gecombineerde compressiekrachten en verhoogde massa de kettingreactie veroorzaakten die zou leiden tot een splijtingsexplosie. Als haag onderzocht een ander team een implosiebom, die een subkritische massa materiaal zou comprimeren in een kern omringd door explosieven. Toen de beschietingen afnamen, zou de bal van materiaal worden geperst van de grootte van een grapefruit tot die van een tennisbal, waardoor de kritische massa werd bereikt en de bom tot ontploffing kwam.
Een Boeing B-29 Superfortress bommenwerper rolt achteruit over de bomkuil voor het laden bij Tinian op de Mariana-eilanden. (Met dank aan de Atomic Heritage Foundation) 
De Little Boy-bom rust op een hydraulische lift. (Met dank aan de Atomic Heritage Foundation) 
De Fat Man-bom wordt gecontroleerd op zijn transportwagen. (Met dank aan de Atomic Heritage Foundation) 
De Little Boy-bom is klaar voor het laden in de B-29 bommenwerper Enola Gay . (Met dank aan de Atomic Heritage Foundation) 
De implosiekern van de Fat Man-bom is gereed voor plaatsing in de behuizing. (Met dank aan de Atomic Heritage Foundation) 
Een hydraulische lift brengt de Little Boy-bom omhoog in de baai van het vliegtuig. (Met dank aan de Atomic Heritage Foundation) 
Fat Man wordt opgevoed met een lift boven de bomkuil voordat hij in de B-29 Bockscar wordt geladen. (Met dank aan de Atomic Heritage Foundation) 
De Little Boy-bom in de baai van de Enola Gay . (Met dank aan de Atomic Heritage Foundation) 
Enola Gay- wapenspeler Deak Parsons was een van de vele mensen die hun naam op de staart van de Fat Man-bom tekenden. (Met dank aan de Atomic Heritage Foundation) Het implosieontwerp was elegant, maar de fysica was minder zeker, vandaar dat het pistoolmodel prioriteit had. Na ongeveer vier maanden realiseerden projectwetenschappers zich echter dat de Thin Man niet zou werken met de gewenste brandstofbron, de radioactieve isotoop plutonium-139. De Hanford-site in het zuidoosten van de staat Washington werd gebouwd in 1943 met het uitdrukkelijke doel om plutonium van wapenkwaliteit weg te pompen, en het bleek dat materiaal van de reactoren een fatale fout had.
"Het plutonium Thin Man-ontwerp moest worden verlaten vanwege het hoge risico op voorontploffing", zegt Barton Hacker, historicus op het gebied van militaire technologie in het Smithsonian's National Museum of American History. Dat is niet zo eng als het klinkt - het betekent gewoon dat de plug en het doel hun vernietigende kracht zouden verliezen voordat de bom daadwerkelijk zou kunnen afgaan. "Beschikbaar plutonium stoot te veel neutronen uit, waardoor een nucleaire reactie ontstond voordat kritische massa kon worden bereikt, wat resulteerde in wat de fysici een fizzle noemden."
De neutronenemissie van uranium was laag genoeg om een pistooltype kritische massa te laten bereiken, maar de toevoer was ernstig beperkt. "Plutonium kan sneller worden geproduceerd dan uranium van wapenkwaliteit", zegt Hacker. "Het pistoolontwerp werkte zeker, maar er was niet genoeg uranium voor meer dan één in 1945."
De Little Boy-bom die op Hiroshima op 6 augustus 1945 viel, was het nageslacht van de Thin Man, een kortere bom van het pistooltype met een uranium-lading. Ondertussen was de bom op Nagasaki op 9 augustus een implosie-apparaat, de door plutonium aangedreven Fat Man. Het ontwerp was ongeveer tien keer efficiënter en genereerde volgens moderne schattingen een grotere explosiekracht, gelijk aan ongeveer 21.000 ton TNT. Hoewel de Little Boy-bom minder efficiënt en minder krachtig was, vernietigde deze meer van het gebied rond Hiroshima omdat het heuvelachtige terrein rond Nagasaki de straal van Fat Man beperkte. Toch werd implosie in de nasleep van de bombardementen het primaire ontwerp voor nucleaire wapens in het tijdperk van de Koude Oorlog.
"Voor zover ik weet, was het enige pistooltype ooit tot ontploffing nadat Hiroshima een van een nucleaire artilleriegranaat was die in 1953 in Nevada werd getest", zegt Hacker. "De rest waren implosieontwerpen. Ontwerpen van het pistooltype waren betrouwbaar maar inefficiënt en gebruikten meer nucleair materiaal voor dezelfde resultaten als implosie-apparaten. Ze bleven in de voorraad als artilleriegranaten, maar geen andere werden tot ontploffing gebracht."
