1921 m. Vokiečių fizikas Otto Hahnas buvo gana nustebintas tyrimais, susijusiais su urano-X1 (kaip toris-234 tada buvo vadinamas beta) skilimu. Jis gavo naują radioaktyviąją medžiagą, kuriai buvo suteiktas vardas uranas-Z. Naujosios medžiagos atominis svoris ir cheminės savybės sutapo su anksčiau atrastu uranu-X2 (dabar žinomu protaktinium-234 pavadinimu). Bet pusinės eliminacijos laikas buvo ilgesnis. 1935 m. Sovietų fizikų grupė, vadovaujama Igorio Kurchatovo, gavo panašų rezultatą su bromo-80 izotopu. Po šių atradimų tapo aišku, kad pasaulio fizika susiduria su kažkuo neįprastu.
- „Salik.biz“
Šis reiškinys vadinamas atominių branduolių izomerizmu. Tai pasireiškia branduolių elementais, kurie yra sužadintoje būsenoje, bet gyvena gana ilgą laiką. Šie metastabilūs branduoliai turi daug mažesnę tikimybę pereiti į mažiau sužadintą būseną, nes juos riboja nugaros ir pariteto atskirties taisyklės.
Mūsų laikais jau buvo atrasta keliolika izomerų, kurie radioaktyviosios spinduliuotės metu gali pereiti į įprastą elemento būseną, taip pat spontaniškai skilinėti ar skleisti protoną, taip pat įmanoma vidinė konversija.
Tarp visų izomerų didžiausią susidomėjimą sukėlė 178m2Hf.
Šio hafnio izomero pusinės eliminacijos laikas yra šiek tiek daugiau nei 31 metai, o latentinė energija, pereinant į normalią būseną, viršija 300 kg TNT ekvivalento vienam masės kilogramui. T. y., Jei įmanoma greitai perkelti 1 kg izomerinio hafnio masės, jis sudegs kaip 3 centimetrai TNT. Ir tai jau žada tinkamą karinį naudojimą. Bomba pasirodys labai galinga ir negali būti vadinama branduoline - juk branduolio dalijimosi nėra, tiesiog elementas keičia savo izomerinę struktūrą į normalią.
Ir prasidėjo tyrimai …
Reklaminis vaizdo įrašas:
1998 m. Karlas Collinsas ir kolegos iš Teksaso universiteto pradėjo sistemingus tyrimus. Jie apšvitino minėto hafnio izomero gabalą, gulintį ant apversto stiklo, rentgeno spinduliais su nurodytais parametrais. Izomeras keletą dienų buvo švitinamas, o jautrūs jutikliai užfiksavo jo reakciją į radiaciją. Tada pradėta gautų rezultatų analizė.
Dr Karl Collins savo laboratorijoje Teksaso universitete.
Po kurio laiko „Physical Review Letters“pasirodė Collins'o straipsnis, kuriame jis kalbėjo apie eksperimentą, skirtą „išgauti“izomerinio pereinamojo laikotarpio energiją rentgeno spinduliuotei veikiant nurodytais parametrais. Atrodė, kad padidėjo izomero gama spinduliuotė, o tai rodo izomero perėjimo į normalią nenaudojamą būseną pagreitį.
Hafnio bomba
Dažnai tai, kas fizikams yra tiesiog proto žaidimas, kariškiams yra naujas būdas sunaikinti jų savitą rūšį. Ne tik buvo galima gauti galingų sprogmenų (178m2Hf kilogramas prilygsta trims centneriams TNT), bet ir didžiąją dalį energijos reikėjo išleisti kaip gama spinduliuotę, kuri teoriškai leido išjungti potencialaus priešo radijo elektroniką.
Eksperimentas norint gauti indukuotą gama spinduliuotę iš Hf-178-m2 mėginio.
Hafnio bombos naudojimo teisiniai aspektai taip pat atrodė labai viliojančiai: sprogstant bombui ant branduolinių izomerų, vienas cheminis elementas nevirsta kitu. Taigi izomeras negali būti laikomas branduoliniu ginklu, todėl pagal tarptautinį susitarimą jam netaikomas draudimas.
Pentagonas eksperimentams skyrė dešimtis milijonų dolerių, o darbas su hafnio bomba pradėjo virti. Keliose karinėse laboratorijose buvo apšvitintas 178m2Hf gabalas, tačiau rezultato nebuvo. Collinsas įtikino eksperimentatorius, kad jų spinduliuotės galia buvo nepakankama rezultatui gauti, o galia buvo nuolat didinama. Jie sužinojo, kad jie bandė apšvitinti izomerą, naudodamiesi Brookhaveno nacionalinės laboratorijos sinchrotronu. Dėl to pradinio švitinimo energija buvo padidinta šimtus kartų, tačiau apčiuopiamo efekto vis tiek nebuvo.
Kūrinio beprasmiškumas tapo akivaizdus net kariškiams - galų gale, net jei pasirodo efektas, negalima iš anksto įstatyti sinchrotrono į potencialaus priešo teritoriją. Ir tada kalbėjo ekonomistai. Jie paskaičiavo, kad 1 gramo izomero gamyba kainuotų 1,2 milijono USD. Be to, norėdamas paruošti šią produkciją, turės išleisti tvarkingą 30 milijardų dolerių sumą.
Hafnis.
2004 m. Buvo smarkiai sumažintas projekto finansavimas, o po poros metų jis buvo visiškai išjungtas. Collinsas sutiko su savo kolegų išvadomis dėl to, kad neįmanoma sukurti bombos pagal hafnio izomerą, tačiau mano, kad ši medžiaga gali būti naudojama vėžiu sergantiems pacientams gydyti.