Projekt o skali Manhattanu

Kto wymyślił bombę atomową? Odpowiedź na to pytanie jest zaskakująca, bo ta idea pojawiła się na ćwierć wieku przed odkryciem, że atom można w ogóle rozszczepić i uzyskać dzięki temu energię potrzebną do wyprodukowania takiej bomby. Co więcej, to nie fizyk, nie chemik ani w ogóle nie naukowiec pierwszy wpadł na ten pomysł, lecz pisarz tworzący powieści fantastyczne. Tak, bomba atomowa po raz pierwszy pojawiła się na kartach powieści science fiction. Konkretnie zaś był to wydany w 1914 r. Świat wyzwolony genialnego H.G. Wellsa, autora Wojny światów i Wehikułu czasu.

Dopiero dwie dekady później, w 1933 r., fizyk teoretyk Leo Szilard, węgierski emigrant pracujący w Wielkiej Brytanii, wpadł na pomysł, jak taka bomba mogłaby rzeczywiście działać. Chwilę olśnienia przeżył, gdy spacerował po Londynie i czekał na zmianę świateł na przejściu dla pieszych. Szilard, wielki fan twórczości Wellsa zresztą, nieoczekiwanie rozwiązał problem, wymyślając tzw. reakcję łańcuchową. Patrząc na to, jak czerwone światło zmienia się w zielone, nagle zrozumiał, że jeśli uda się znaleźć taki pierwiastek, którego atomowe jądro po trafieniu swobodnym neutronem jest w stanie wyemitować z siebie więcej neutronów, które z kolei zderzą się z kolejnymi jądrami i spowodują emisję jeszcze większej liczby tych cząstek elementarnych, to może nastąpić wyzwolenie niewyobrażalnej wręcz energii. Bardzo wybuchowe wyzwolenie.

Przełomowy rok 1939

Osiem miesięcy przed wybuchem II wojny światowej koncepcja Szilarda, do tej pory pozostająca wyłącznie teorią bez eksperymentalnego potwierdzenia, nagle stała się rzeczywistością. A to dzięki odkryciu niemieckich fizyków, którzy jako pierwsi zaobserwowali i wyjaśnili reakcję rozszczepienia atomu najcięższego znanego wtedy pierwiastka, uranu. Neutrony, które wypychały z jąder inne neutrony w reakcji łańcuchowej, nie mogły wybuchnąć. Masa zmieniająca się przy tym w energię według einsteinowskiego wzoru E=mc2 była za niska. Gdy jednak trafiony neutronem atom uranu rozpadał się na dwa inne, mniejsze, ubytek masy i konwersja w energię były w zupełności wystarczające. Przynajmniej w teorii.

Odkrycie rozszczepienia jądra wywołało prawdziwą gorączkę wśród fizyków atomowych na całym świecie. Wszyscy zrozumieli, jak wcześniej Szilard, że bomba jest możliwa. I ruszyły prace nad jej konstrukcją. W Niemczech, w Wielkiej Brytanii, w Stanach Zjednoczonych, w Japonii, a nawet w Związku Radzieckim. Wszyscy zaczęli bombardować uran neutronami i obserwować, co się dzieje. Najlepsze rezultaty mieli Niemcy, i to właśnie ich program atomowy, któremu przewodził Werner Heisenberg, zaczął czynić największe postępy. Zwłaszcza od momentu, gdy wybuchła wojna.

Historyczny list

Leo Szilard i kilku innych fizyków emigrantów, często żydowskiego pochodzenia, jako jedyni zdawali sobie sprawę zarówno z samego odkrycia, jak i wielkiego zagrożenia, jakim byłaby bomba atomowa, gdyby to właśnie hitlerowcy zbudowali ją pierwsi. Aby temu przeciwdziałać, trzeba było przekonać rządzących. A do tego potrzebny był głos donośniejszy niż jakiegoś tam naukowca. Na szczęście Szilard znał Alberta Einsteina, naukowego celebrytę, słynnego na cały świat. Przedstawił mu problem i namówił w sierpniu 1939 r. do napisania alarmującego listu do prezydenta Stanów Zjednoczonych, Franklina D. Roosevelta. List, który nota bene był pierwszym i ostatnim wkładem Einsteina w stworzenie bomby atomowej, został dostarczony i odczytany dopiero dwa miesiące później. W międzyczasie wybuchła wojna w Europie. Ameryka nie była w nią zaangażowana, ale Roosevelt zrozumiał ciężar gatunkowy sprawy. I nakazał utworzenie specjalnego komitetu, który miał zająć się pracami badawczymi nad rozszczepieniem atomu. W dwa lata później ten komitet przekształcił się w Projekt Manhattan.

Wyścig z czasem

Do 1941 r. prace badawcze szły bardzo powoli. Ugrzęzły w bagnie biurokracji i braku środków. Zaangażowani w przedsięwzięcie fizycy, zarówno amerykańscy, jak i ci, którzy jak Szilard, Fermi i inni, uciekli z Europy przed faszyzmem i antysemityzmem, byli coraz bardziej zdesperowani. Programy atomowe były otoczone ścisłą tajemnicą. W Ameryce nie wiedziano nawet, jak radzą sobie Brytyjczycy, nie mówiąc już o Niemcach. Wszyscy bali się, że ci ostatni znacznie wyprzedzają pozostałych.

Dopiero gdy Brytyjczycy podzielili się z Amerykanami wynikami swoich bardziej zaawansowanych badań i gdy Japończycy atakując Pearl Harbor w grudniu 1941 r., wciągnęli Stany Zjednoczone do wojny, sytuacja uległa zmianie. Kontrolę nad projektem przejęła amerykańska armia. Zostały uwolnione olbrzymie fundusze. Koszty przestały grać rolę. Liczył się już wyłącznie czas. Żaden z przerażonych perspektywą nazistowskiej bomby atomowej fizyków nie wiedział, że z powodu kilku banalnych błędów niemiecki program szedł w ślepą uliczkę i że wiosną 1942 r. Hitler zdecydował, że dalsze inwestowanie nie ma sensu i nakazał jego zamknięcie. III Rzeszy po prostu nie było stać na tak olbrzymie przedsięwzięcie.

Pieniądze

Dlaczego zbudowanie bomby atomowej było tak kosztowne? Z powodu materiałów. Uran, którego było pod dostatkiem, nie mógł wybuchnąć. Już by to przecież dawno zrobił sam z siebie w naturze. Okazało się, że za rozszczepienie odpowiada jego rzadki izotop, uran-235, którego jest 140 razy mniej niż zwykłego uranu. I na dodatek wyizolowanie tego pierwszego z tego drugiego jest niesamowicie trudne. Wymaga nie jednej fabryki, ale całego kompleksu przemysłowego pełnego zaawansowanych i bardzo drogich maszyn. Nikogo nie było na to stać i nikt nie miał możliwości stworzenia takiej infrastruktury w odpowiednim czasie. Oprócz Ameryki.

Naukowcy z Projektu Manhattan zaproponowali nie jedną metodę wyprodukowania bomby, ale w sumie pięć. Część z nich bazowała na wspomnianym uranie-235, a część na nowym, superciężkim pierwiastku, który nie istnieje w naturze, a który powstaje podczas bombardowania uranu neutronami. Czyli plutonie. Choć można go było uzyskać w wystarczających ilościach łatwiej i taniej niż uran-235, to był jeden szkopuł. Najpierw trzeba było zbudować pierwszy na świecie reaktor atomowy, bo tylko on pozwalał na produkcję plutonu w większej skali. A to również wymagało pieniędzy.

I sekrety

Projekt Manhattan kosztował 2 mld dolarów. Czyli równowartość dzisiejszych 34 mld. 90 proc. tej sumy poszło na budowę infrastruktury niezbędnej do wytworzenia materiałów rozszczepialnych, czyli uranu-235 i plutonu. Pozostałe 10 proc. to koszt badań rozwojowych i konstrukcji samej bomby. A właściwie bomb, bo zdecydowano, że zostaną zbudowane obie – i ta wykorzystująca izotop uranu, i ta, w której masę reakcyjną zapewnia pluton. Obiekty, które pracowały w ramach Projektu Manhattan, rozrzucone były dosłownie po całych Stanach Zjednoczonych, od Chicago do zachodniego wybrzeża i od Tennessee do Nowego Meksyku. W tym ostatnim, w Los Alamos, znajdował się największy i najważniejszy kompleks. Ten, w którym z gotowych materiałów zbudowano same bomby. Tym wielkim laboratorium kierował Robert Oppenheimer, główny bohater nowego filmu Christophera Nolana, który zadebiutuje w kinach już 21 lipca.

Ogólnie cały Projekt Manhattan zaangażował ponad 130 tys. pracowników. Zaledwie garstka z nich wiedziała, co tak naprawdę wszyscy razem tworzą. Przedsięwzięcie było otoczone tak ścisłą tajemnicą, że nawet wiceprezydent Harry Truman (filmowy Gary Oldman) dowiedział się o nim dopiero wtedy, gdy w styczniu 1945 r. przejął prezydenturę po śmierci Roosevelta. Całością kierował generał Leslie Groves, którego w filmie gra Matt Damon. Ośrodkiem w Los Alamos administrował fizyk Hans Bethe, grany przez Gustava Skarskårda. Pieczę nad aspektami naukowymi oraz konstrukcją bomb sprawował zaś właśnie Robert Oppenheimer, w którego brawurowo wciela się Cillian Murphy. A sowieckim szpiegiem, któremu mimo najwyższej tajności udało się wykraść sekret bomby atomowej, był Klaus Fuchs, zagrany przez Christophera Denhama.

Trójca

Kulminacyjnym momentem całego tego tytanicznego przedsięwzięcia, a jednocześnie i filmu Oppenheimer, była pierwsza w historii próba atomowa, test Trinity. Pierwszą bombę nuklearną, czyli urządzenie o kryptonimie Gadżet bazujące na implodującym plutonie, przewieziono 12 lipca 1945 r. na pustynię w pobliżu Alamogordo w Nowym Meksyku i zamontowano na szczycie 30-metrowej stalowej wieży. Do tej próby przygotowywano się przez cały rok. Wybuch miał nastąpić o godzinie 2 nad ranem 16 lipca, ale rozpętała się burza i trzeba go było odłożyć w obawie, że deszcz rozniesie opad promieniotwórczy. Ukryci w oddalonych o 10 km od bomby bunkrach naukowcy i oficerowie armii czekali przed ponad trzy godziny, modląc się, by przypadkowy piorun nie uderzył w wieżę i nie spowodował przedwczesnej eksplozji.

Ostatnie odliczanie rozpoczęto o 5:10. Gadżet eksplodował dokładnie o 5:29:45 z mocą 20 kiloton, większą, niż się spodziewano. Kamery wszystko kręciły, przyrządy wszystko rejestrowały. 300 km dalej zadrżały szyby. Powstał 40-metrowy i głęboki na półtora metra krater. Grzyb atomowy miał wysokość 12 km. Zaczęła się nowa era w dziejach ludzkości. Będziemy mogli to zobaczyć i przeżyć tę chwilę już 21 lipca, gdy w kinach zadebiutuje Oppenheimer Christophera Nolana.