#527 2 éve elég nagyot ment egy (ál)hír, amikor Észak-Korea mindössze 4 órányi utaztatással asztronautát küldött a Napra (aki estére már vissza is ért, mert akkor már biztos hideg lett volna ott), az idei év meg azzal indult, hogy sikeresen tesztelték hidrogénbombájukat. Sokan nem vették észre az összefüggést, de azért mi mégis csak azt gondoljuk, hogy a Napra szállós hírnek lehetett alapja és az űrhajós pár Tupperware termoszban azért hozott haza a csillagot alkotó pármillió fokos plazmából, amiből aztán kikotyvasztották a bombájukat, mert még ez is valószínűbb, mint az, hogy ezeknek a befordult hülyéknek működő atom- vagy bármilyen egyéb programjuk lenne.
Korábban, a repülés kapcsán már lamentálgattunk azon, hogy évezredekig a Földhöz voltunk szegezve, aztán belehúztunk és 60 éven belül valahogy csak lett repülő és asztronauta is. Az atommag felfedezése, szétfeszítése és összerakása között még ennyi idő sem telt el.
Einstein 1905-ben fedezte fel, hogy a tömeg és az energia között olyan típusú arányosság van, mint az esztétikus fénytörés és a baseball sapkán hátul kivezetett lófarok között - ez volt az eegyenlőmcnégyzet, ami nem a relativitáselmélet (egyik sem) és nem is ezért kapott Nobel-díjat (Einsteinről még fogunk írni egy hosszabbat), ez csak úgy jött.
A kémia is szárnyalt a XX. század első harmadában: ekkor fedezték fel többek között az atomok közötti kötéseket, Rutherford 1911-ben magát az atommagot, a németek az elektronmikroszkópot (amivel később ezeket meg is lehetett figyelni), illetve két rés között ekkor dugta ki a fejét egy kíváncsi, élőhalott macska a többi kvantummechanikai furcsasággal együtt.
A kémikusok tehát örültek, hogy fel tudták térképezni az atomok közötti kölcsönhatásokat, amik a teljes atom méretéhez képest parányi atommag körül zsongó elektronburkoknak a különböző bindzsizésén (ezek között alakulnak ki és bomlanak fel a kémiai kötések) alapultak, de az Einstein következtetése alapján akár milliószor nagyobb energiákat rejtő atommagot szilárdnak és megváltoztathatatlannak hitték. Nem voltak túl következetesek: ekkortájt már ismerték a radioaktivitást, aminek meg pont az a lényege, hogy az atommagból darabok hullanak ki és valami teljesen mássá alakul át.
Thomson kb. ilyennek képzelte az atomok felépítését
Az atommag bindzsizéséhez vezető fontos lépés volt a fentieken túl az is, hogy a Thomson-féle (mazsolás pudingnak is szokták nevezni) atommodellt, ami az atomok szerkezetét olyan egyenletes eloszlásúnak képzelte, mint az egész lakosság körében a rejtőzködő KDNP-szavazókét (=elvileg mindenütt ott vannak, csak kurva nehéz őket megtalálni) pár év után váltotta a már elég jó közelítéssel dolgozó Ernest Rutherford-féle. Ez azt állította, hogy az atomban egyetlen koncentrált, pici helyen van az atommag, ami körül tisztes távolságban rajzanak az elektronok. Ezt pimpelte pár évvel később Bohr modellje (amit meg az atom kvantummechanikai modellje pontosított, de ebbe most tényleg ne menjünk bele), de például az Egyesült Államok Atomenergia Bizottsága már Rutherford modelljét is elég jónak találta, hogy logóként használja a mai napig.
Rutherford tehát a maga korábban jobban vágta az atomfizikát, mint manapság a fantomgerinc-műtéteket végző Tihanyi Tamás az anatómiát. Egyetértett Einsteinnel, hogy az atommagon belül akár milliószor nagyobb energiák is szunnyadhatnak, mint amik az elektronhéjak buzizásával kinyerhetők, de egy harmincas években tartott tudományos konferencián azért kategorikusan kijelentette: ez a típusú magenergia (tudományosabban: nukleáris) földi viszonyok között soha nem lesz kifejthető. A kijelentésre több magyar fizikus is felkapta a fejét, akik ekkor már közel álltak az áttöréshez, igaz különböző orientációkkal: Teller Ede fúziószexuális volt, míg Szilárd Leó és Wigner Jenő inkább az atommag széthasításából csapolta volna le az energiát.
A maghasadáson alapuló (fissziós) láncreakció NAGYON leegyszerűsítve olyan, mint egy speciális billiárd: jön a fehér golyó (neutron) és szétüti a teli és csíkos golyók szabályosan elrendezett halmazát (ez valamilyen nehezebb elem atommagja, például az urán 235-ös izotópja) és mozgásba hozza a fekete golyókat (újabb hasító neutronok, amikből legalább 3 kell, hogy beinduljon a láncreakció). Az analógia akkor lenne teljes, ha a teli és a csíkos golyók együtt maradva mozognának (vagyis a nehezebb kémiai elem csak két könnyebbre szakadt volna szét), illetve lenne még pár hasonló golyóhalmaz a fekete golyók útjában, amit ezután azok szedhetnének szét darabokra, de azért reméljük érthető így is.
Korábban már tárgyaltuk, hogy az atomok felépítése elég pazarló, szemben például az agglegénylakások kukájával, ami fekete lyukként nyeli el a gyorsan termelődő dzsuvát és tényleg csak akkor viszi ki az ember, amikor a tetőt sem lehet már rendesen rájengázni az üres pizzásdobozok halmaira. Szóval az atomon belül száguldozó neutronok jó eséllyel elhibáznák a parányi atommagot, rajtuk ilyenkor még a Happn alkalmazás se segítene, ezért a sikeres penetrációhoz rengeteg nehéz elemet kell egyetlen, meglehetősen szűkös helyre összezsúfolni, amelyben a maghasadás újabb és újabb neutronokat szabadít fel, beindítva a láncreakciót. Ezt az anyagmennyiséget hívjuk kritikus tömegnek, de ennek a szuperképessége nem a cangaemelgetés a Városligetben, hanem az akár komplett városokat elpusztító, töménytelen energia (E=tömeg*fénysebesség négyzete) felszabadítása a másodperc törtrésze alatt.
Teller Ede másfelé tapogatózott: a harmincas évek végére a fejében összeállt már a hidrogénbomba elméleti modellje, amelynek energiája nem maghasadásból, hanem magfúzióból jönne létre, tehát két kisebb atommagot – esetünkben hidrogént, de a vasig bezárólag elvileg bármelyik elemet lehet - összelegózva hatalmas energiakitöréssel egybekötve jönne létre egy nagyobb. (Itt jegyeznénk meg, hogy PR-szemponból például a TITÁNBOMBA sokkal menőbb név lenne)
Az atommagokban viszont nincs túl nagy hajlandóság az egyesülésre: egyetlen atommagot egy rossz devizahitelnél is jobban összetart a nagyon rövid távon (=szinte kizárólag csak a mag belsejében) ható erős kölcsönhatás, ezen túl viszont (pozitív töltésük miatt) taszítják a többieket, mint a minisztériumokat a nyílt közbeszerzések.
Elég nagy, 50 millió °C fokot meghaladó hőmérsékleten és nyomáson ez a taszítóhatás azért legyőzhető, de ilyet meg hol találunk a Földön? Ha tömegpusztítási célra keresünk fúziót, akkor például egy fissziós nukleáris bombában. Egy átlagos hidrogénbombánál az, amit ledobtak Hirosimára, még csak az előjáték lenne. A hő és a nyomás hatására beindul a fúzió (ezért is hívják termonukleáris fegyvernek), speciális hidrogénizotóp-koktéllal: deutériummal és tríciummal.
A sima hidrogénben egy proton és egy elektron van, a deutériumban mindez fel van pimpelve még egy neutronnal is, a tríciumban pedig két neutron van az alapkészlet mellett. A deutériumot nehézhidrogénnek, a belőle összeálló vizet pedig nehézvíznek is szokták hívni, nem véletlenül: a göteborgi egyetemen pár éve végzett kísérletben előállított, pár grammnyi ultra-sűrű, a megszokottnál sokkal szorosabb kötéseket kialakító deutériumból egy 10 centis élű kocka a számítások szerint 130 tonnát nyomna, ami már megközelíti a neutroncsillag mokányságát. A sima deutérium kb. mindenütt ott van, ahol hidrogén is fellelhető (kb. minden 6000. molekulára jut egy neutrontöbbletes különc), szóval benned is van dögivel; ha legközelebb megjegyzéseket tesznek a szélcsatornában egyre rosszabbul teljesítő testalkatodra, akkor csak fogd rá a nehéz deutériumra!
A trícium már jóval ritkább, természetes formájában kb. 20 kg lehet belőle ÖSSZESEN a Földön, a mesterségesen előállított többi izotópot világító hatása miatt (a sugárzó anyag bomlása fényjelenséggel jár) bedolgozták például a külön tápforrás nélkül is világító KIJÁRAT táblákba és a zárt búvárórákba. Utóbbiak használata utasításában azért benne van, hogyha sérülne az óra üvegburkolata és kiavászkodik a rendszerből a trícium, akkor érdemes onnan gyorsan elhúzni.
Szóval az extrém környezeti feltételek (hő+nyomás) megvannak az első ütemben berobbantott fissziós "atom" bombától, a kialakuló plazmalevesben az atommagok végre elég közel kerülnek egymáshoz, megszólal a háttérben Barry White, majd ahogy kifőL a két izotóp java, beindul a fúzió. A deutérium (1 proton, 1 neutron, 1 elektron) és a trícium (1p, 2n, 1e) összeteszi, amije van és hélium-4 izotóppá (2 p, 2 n, 2 e) egyesülnek óriási magenergiák felszabadítása mellett. A fúzió végén marad egy kóbor neutron is; neki köszönhetően valósíthatók meg a több (összesen akár 7!) fokozatú fissziós-fúziós-fissziós reakciók, illetve erőművekben a tríciumszaporítás is.
A fentieket figyelembe véve dicséretes a szovjetek önmértékletessége: 1961-ben, a világ leghalálosabb fegyverénél, a Cár-bomba felrobbantásánál képesek voltak megállni a 3. fokozatnál és nem durvítani tovább a fegyvert. Így is 50 megatonnás lett a ruszki hidrogénbomba hatóereje (ha nem állnak le a harmadik fokozat előtt, akkor meg lett volna a 100 is!), a Hirosimára ledobott fissziós Little Boy mindössze 15 kilotonnás volt.
A Cár robbanása 1.000 km távolságból is látható volt és 100 km-en belül súlyos égési sérüléseket okozott, a lökéshulláma háromszor megkerülte a Földet és a gombafelhője 60 km-es volt. A leadott 50 megatonna energia megegyezett a Nap által ugyanezen idő alatt kibocsátott energia 1%-val - csak összehasonlításul, 1 másodpercnyi Napból származó fúziós energiából a Föld ellenne kb. egy évig.
Az atomok fúzióját harcászati célokra felhasználni tehát nem ANNYIRA bonyolult. Észak-Korea esetében mi azért vagyunk mégis szkeptikusak, mert ez a hülye ország a 70 éves történelme során csak két dolgot tudott sikeresen fúzióra bírni: a nekromanciát és az önkényuralmat. Emiatt is az ország örökös elnöke a régóta halott Kim Ir Szen.
