ปฏิกิริยาลูกโซ่ของการค้นพบพื้นฐานก่อนการวางระเบิดที่ฮิโรชิมาเมื่อ 75 ปีที่แล้ว เซ็กซี่บาคาร่า ระเบิดปรมาณูเร่งการสิ้นสุดของสงครามโลกครั้งที่สอง แต่พวกเขาเปิดสงครามอีกประเภทหนึ่ง สงครามเย็น ที่คุกคามโลกทั้งใบด้วยการทำลายล้างด้วยนิวเคลียร์ ดังนั้นจึงเป็นที่เข้าใจได้ว่าในวันครบรอบ 75 ปีของการระเบิดปรมาณูที่ทำลายเมืองฮิโรชิมา (6 สิงหาคม พ.ศ. 2488) ภาพสะท้อนมักจะเน้นย้ำถึงละครภูมิรัฐศาสตร์ในช่วงหลายทศวรรษต่อมา
แต่ก็ยังคุ้มค่าที่จะไตร่ตรองเรื่องราวทางวิทยาศาสตร์ว่าระเบิดเกิดขึ้นได้อย่างไร
การระบุจุดเริ่มต้นของเรื่องราวนั้นไม่ใช่เรื่องง่าย นิวเคลียร์ฟิชชันซึ่งเป็นแหล่งกำเนิดพลังงานของระเบิดถูกค้นพบในปี 1938น้อยกว่าเจ็ดปีก่อนที่เมืองฮิโรชิมา แต่วิทยาศาสตร์เบื้องหลังพลังงานนิวเคลียร์มีต้นกำเนิดมาหลายสิบปีก่อนหน้านี้ คุณสามารถพูดได้ว่า 1905 เมื่อ Einstein เปิดเผยต่อโลกว่า E = mc 2 . หรืออาจจะดีกว่าที่จะเริ่มต้นด้วยการ ค้นพบกัมมันตภาพรังสีของ Henri Becquerel ในปี พ.ศ. 2439 กัมมันตภาพรังสีเผยให้เห็นพลังงานรูปแบบใหม่ซึ่งมีปริมาณมหาศาลที่ซ่อนอยู่ภายในส่วนประกอบที่เล็กที่สุดของสสาร – ชิ้นส่วนที่ประกอบเป็นอะตอม
ไม่ว่าในกรณีใด เมื่อวิทยาศาสตร์เริ่มเข้าใจโลกของอะตอม ไม่มีแรงใดสามารถหยุดการเปิดเผยพลังของอะตอมได้ในที่สุด
แต่เส้นทางจากวิทยาศาสตร์พื้นฐานสู่ระเบิดนั้นไม่ตรงไปตรงมา ไม่มีเงื่อนงำที่ชัดเจนว่าพลังงานย่อยของอะตอมสามารถนำไปใช้ประโยชน์ที่สำคัญ ทางการทหารหรืออย่างอื่นได้อย่างไร การเขียนในScience News Bulletin ( สารตั้งต้นของ Science News ดั้งเดิม ) ในปี 1921 นักฟิสิกส์ Robert Millikan ตั้งข้อสังเกตว่าเรเดียมหนึ่งกรัมในกระบวนการสลายตัวเป็นตะกั่วจะปล่อยพลังงานออกมามากถึง 300,000 เท่าของการเผาไหม้ถ่านหินหนึ่งกรัม นั่นไม่น่ากลัวเลย มิลลิแกนกล่าว เพราะมีเรเดียมไม่เพียงพอในโลกที่จะทำป๊อปคอร์นได้มาก แต่เขาเตือนว่า “เกือบจะเป็นข้อสรุปมาก่อนแล้วว่าแหล่งสะสมพลังงานที่คล้ายคลึงกันนั้นยังมีอะตอมซึ่ง … ไม่เป็นกัมมันตภาพรังสี”
ในปี 1923 เอดิเตอร์ Edwin Slosson แห่งScience News-Letter (สารตั้งต้นของScience News ) ยังตั้งข้อสังเกตว่า “องค์ประกอบทั้งหมดมีแหล่งสะสมพลังงานที่คล้ายคลึงกัน หากเรารู้วิธีที่จะปลดปล่อยพลังงานออกมาเท่านั้น” แต่จนถึงตอนนี้ เขายอมรับว่า “นักวิทยาศาสตร์ไม่สามารถปลดล็อกพลังงานปรมาณูได้ เว้นแต่โดยการใช้พลังงานที่มากกว่าจากแหล่งอื่น”
เมื่อถึงตอนนั้น นักฟิสิกส์ได้ตระหนักว่าความมั่งคั่งของพลังงานของอะตอมถูกเก็บไว้ในนิวเคลียส ซึ่งค้นพบโดยเออร์เนสต์ รัทเทอร์ฟอร์ดในปี 1911 แต่การเข้าถึงพลังงานนิวเคลียร์เพื่อการใช้งานจริงดูเหมือนไม่สามารถทำได้ อย่างน้อยสำหรับรัทเธอร์ฟอร์ด ซึ่งในปี 1933 กล่าวว่าใครก็ตามที่วางแผนจะใช้ประโยชน์จากพลังงานนิวเคลียร์ก็ “พูดจาไร้สาระ” แต่เมื่อปีก่อนเจมส์ แชดวิก ได้ค้นพบ เครื่องมือในการปลดปล่อยพลังงานนิวเคลียร์ ในรูปของอนุภาคใต้อะตอมที่เรียกว่านิวตรอน
เมื่อไม่มีประจุไฟฟ้า
นิวตรอนจึงเป็นกระสุนในอุดมคติที่จะยิงเข้าสู่อะตอม สามารถเจาะนิวเคลียสและทำให้มันไม่เสถียร การทดลองดังกล่าวในอิตาลีโดย Enrico Fermi ในช่วงทศวรรษที่ 1930 ทำให้เกิดการแตกตัวในยูเรเนียม แต่ Fermi คิดว่าเขาได้สร้างองค์ประกอบทางเคมีใหม่ที่หนักกว่า เขาไม่รู้ว่านิวเคลียสของยูเรเนียมแตกออก เขาสรุปว่าเขาได้ผลิตธาตุใหม่เบอร์ 93 หนักกว่ายูเรเนียม (ธาตุ 92)
ทุกคนไม่เห็นด้วย Ida Noddack นักเคมี-ฟิสิกส์ชาวเยอรมันแย้งว่าหลักฐานยังไม่สามารถสรุปได้ และ Fermi อาจผลิตธาตุที่เบากว่า ซึ่งเป็นชิ้นส่วนของนิวเคลียสของยูเรเนียม แต่เธอกำลังท้าทายปัญญาที่แพร่หลาย ตามที่นักเคมีชาวเยอรมัน Otto Hahn เขียนในปีต่อมา ความคิดที่จะแบ่งนิวเคลียสของยูเรเนียมออกเป็นชิ้นเล็ก ๆ นั้น “ไม่สอดคล้องกับกฎของฟิสิกส์อะตอมโดยสิ้นเชิง การแยกนิวเคลียสของอะตอมหนักออกเป็นนิวเคลียสที่เบากว่านั้นถือว่าเป็นไปไม่ได้”
อย่างไรก็ตาม Hahn และLise Meitner นักฟิสิกส์ชาวออสเตรียยังคงทิ้งระเบิดยูเรเนียมด้วยนิวตรอนอย่างต่อเนื่อง ทำให้เกิดสิ่งที่พวกเขาเชื่อว่าเป็นองค์ประกอบใหม่เช่นกัน ในไม่ช้า Meitner ต้องหนีเยอรมนีไปสวีเดนเพื่อหลีกเลี่ยงการกดขี่ข่มเหงชาวยิวของนาซี ฮาห์นยังคงทำงานร่วมกับนักเคมี Fritz Strassmann; ในเดือนธันวาคม พ.ศ. 2481 พวกเขาพบว่าธาตุที่คิดว่าเป็นเรเดียมไม่สามารถแยกแยะทางเคมีจากแบเรียมได้ เห็นได้ชัดว่าเป็นธาตุแบเรียม ฮาห์นและสตราสมันน์ไม่สามารถอธิบายได้ว่ามันจะเป็นอย่างไร
Hahn เขียนถึงผลลัพธ์นี้ให้ Meitner ซึ่งพูดคุยกับ Otto Frisch หลานชายของเธอ นักฟิสิกส์ที่กำลังศึกษาอยู่ที่สถาบันของ Niels Bohr ในโคเปนเฮเกน Meitner และ Frisch พบว่าเกิดอะไรขึ้น — นิวตรอนได้ชักนำให้นิวเคลียสของยูเรเนียมแตกตัว แบเรียมเป็นหนึ่งในชิ้นที่เหลือ Frisch บอก Bohr ว่ากำลังจะขึ้นเรือไปยังอเมริกา ซึ่งตระหนักได้ทันทีว่าปฏิกิริยาฟิชชันยืนยันความเชื่อของเขาที่ว่านิวเคลียสของอะตอมมีพฤติกรรมคล้ายคลึงกับของเหลวหนึ่งหยด เมื่อมาถึงสหรัฐอเมริกา Bohr เริ่มร่วมมือกับ John Archibald Wheeler ที่ Princeton เพื่ออธิบายกระบวนการแยกตัว พวกเขาพบอย่างรวดเร็วว่าการเกิดฟิชชันเกิดขึ้นได้ง่ายมากในยูเรเนียม-235 ซึ่งเป็นรูปแบบที่หายากมากกว่าในยูเรเนียม -238 ทั่วไป และการวิเคราะห์ของพวกเขาเปิดเผยว่าองค์ประกอบที่ยังไม่ได้ค้นพบ หมายเลข 94 จะมีประสิทธิภาพเป็นพิเศษในการแยกตัวออกจากกัน เซ็กซี่บาคาร่า
