تصاویر| اولین آزمایش هستهای جهان چگونه «اندازهگیری» شد؟
امیلی سیل در کتاب تازه خود با عنوان «ترینیتی: تاریخ مصور نخستین آزمایش اتمی جهان»، با استفاده از عکسهایی که پیشتر منتشر نشده بودند، جزئیات تلاش دانشمندان برای اندازهگیری و ثبت آثار انفجار را بررسی کرده است.
فرادید| صبح زود ۱۶ ژوئیه ۱۹۴۵، در نقطهای دورافتاده از بیابان نیومکزیکو، گروهی از دانشمندان، مهندسان و نیروهای نظامی شاهد رویدادی بودند که مسیر تاریخ را تغییر داد. چند لحظه پس از آنکه گلولهای عظیم از آتش به آسمان برخاست، موج انفجار با غرش سهمگینی به سوی حاضران پیش رفت. نخستین آزمایش هستهای جهان با نام «ترینیتی» موفق شده بود.
به گزارش فرادید؛ داستان پروژه منهتن و ساخت نخستین بمب اتمی بسیار مشهور است، اما پشت این انفجار، تلاش علمی عظیمی قرار داشت که کمتر مورد توجه قرار گرفته است. امیلی سیل در کتاب تازه خود با عنوان «ترینیتی: تاریخ مصور نخستین آزمایش اتمی جهان»، با استفاده از عکسهایی که پیشتر منتشر نشده بودند، جزئیات تلاش دانشمندان برای اندازهگیری و ثبت آثار انفجار را بررسی کرده است. پرسش اصلی این بود که پس از انفجار، دقیقاً چه اتفاقی افتاده و چه مقدار انرژی آزاد شده است؟
انفجاری که خود یک آزمایش علمی بود
سادهترین معیار موفقیت آزمایش این بود: آیا دستگاه اتمی، که دانشمندان آن را «گجت» مینامیدند، واقعاً یک انفجار هستهای ایجاد میکند یا نه؟ اما فراتر از این پرسش ابتدایی، آزمایش ترینیتی خود یک پروژه علمی عظیم و پیچیده بود؛ پروژهای که دانشمندان میخواستند در جریان آن، تا حد امکان آزمایشهای کوچکتر و متنوعتری انجام دهند.
در سراسر بیابان، در کنار شمار زیادی از دانشمندان و کارکنان پروژه ترینیتی، مجموعه بزرگی از تجهیزات الکترونیکی و مکانیکی مستقر شد تا انفجار را از زوایای مختلف ثبت کند. بسیاری از این دستگاهها ظاهری ساده و مقاوم داشتند، اما در واقع از پیشرفتهترین فناوریهای آن زمان بهره میبردند و برخی از آنها برای نخستین بار در جهان ساخته شده بودند.
پس از دو سال پژوهش فشرده درباره فیزیک هستهای و تلاش برای ساخت یک سلاح عملیاتی، دانشمندان بهتدریج ایدههای آزمایشی تازه و بیشتری مطرح کردند. این روند آنقدر گسترده شد که نگرانی کنت بینبریج، مدیر آزمایش ترینیتی، را برانگیخت. در دسامبر ۱۹۴۴، در حالی که هنوز اردوگاه اصلی آزمایشگاه در محل آزمایش در حال ساخت بود، کمیتهای به ریاست بینبریج تشکیل شد تا پیشنهادهای مختلف را بررسی و اولویتبندی کند.
کدام آزمایشها اجازه اجرا داشتند؟
کمیته برای هر آزمایش فرایند مشخصی تعیین کرد و از دانشمندان میخواست نیازهای نیروی انسانی و تجهیزات مورد نیاز را با دقت شرح دهند. آزمایشهای پیشنهادی در سه گروه قرار گرفتند.
گروه نخست، آزمایشهای ضروری بودند که بدون توجه به میزان نیروی انسانی یا منابع مورد نیاز، مجوز اجرا میگرفتند.
گروه دوم، آزمایشهای مطلوب بودند که تنها در صورتی تأیید میشدند که مزاحم کار اصلی روی دستگاه اتمی نشوند.
گروه سوم نیز آزمایشهای غیرضروری بودند که فقط سادهترین نمونههای آنها اجازه اجرا پیدا میکردند.
با وجود این، تکمیل خود دستگاه اتمی همچنان مهمترین اولویت بود. در حالی که بخش عمده آزمایشگاه با تمام توان برای آمادهسازی آن کار میکرد، گروه بزرگی از فیزیکدانان، عکاسان، شیمیدانان، مهندسان و متخصصان دیگر از ماه مارس میان لوس آلاموس و محل آزمایش رفتوآمد میکردند.
آنها از صبح تا شب مشغول آمادهسازی دوربینها و ابزارهای اندازهگیری بودند تا بتوانند همه مراحل انفجار را، از لحظه انفجار تا فروکش کردن آثار آن، ثبت کنند.
بزرگترین مجهول: انفجار چقدر قدرتمند خواهد بود؟
بزرگترین پرسش این بود که این سلاح چه مقدار انرژی آزاد خواهد کرد. این مقدار که «بازده انفجار» نامیده میشود، به میزان پلوتونیومی بستگی داشت که در جریان واکنش شکافت هستهای مصرف میشد. هدف دانشمندان این بود که تا حد امکان انرژی بیشتری از انفجار به دست آورند.
برای اندازهگیری میزان موفقیت یا شکست آزمایش، دانشمندان تصمیم گرفتند سه شکل اصلی انرژی آزادشده را بررسی کنند: میزان تابش خارجشده از هسته، از جمله نوترونها، پرتوهای گاما و قطعات حاصل از شکافت؛ فشار و سرعت موجهای ضربهای در هوا و زمین؛ و اندازه و دمای گلوله آتشین که میتوانست میزان انرژی آزادشده به صورت گرما را نشان دهد.
اما اندازهگیری این پدیدهها کار سادهای نبود. تجهیزات باید به اندازه کافی به محل انفجار نزدیک میبودند تا بتوانند آثار آن را ثبت کنند، اما در عین حال باید آنقدر دور قرار میگرفتند که در اثر انفجار از بین نروند.
این تصمیمگیری با مشکل دیگری نیز همراه بود: دانشمندان هنوز نمیدانستند «گجت» دقیقاً چه میزان قدرت تخریبی خواهد داشت. برآوردهای آنها تقریبی بود و مرتب تغییر میکرد.
آزمایشگاه در دل بیابان
با وجود این عدم قطعیت، دانشمندان روشهای خلاقانه زیادی برای انتقال دقت آزمایشگاهی به دل بیابان پیدا کردند. برخی تجهیزات از طریق خطوط ارتباطی، اطلاعات را با سرعت به دستگاههای ثبتکنندهای که در پناهگاهها قرار داشتند منتقل میکردند. برخی دیگر به گونهای طراحی شده بودند که علائم دیداری ایجاد کنند و این علائم با دوربینهایی که در فاصلهای امنتر قرار داشتند، فیلمبرداری شوند.
گروه دیگری از تجهیزات کاملاً مکانیکی بودند. این دستگاهها گاهی در فاصلهای خطرناک از محل انفجار قرار میگرفتند، اما از مواد مقاوم ساخته میشدند یا در زیر زمین دفن میشدند. برنامه این بود که پس از انفجار آنها را پیدا و بازیابی کنند تا اطلاعات ثبتشده از آن استخراج شود.
دانشمندان نمیدانستند کدام روش در نهایت موفق خواهد شد. به همین دلیل، به جای تکیه بر یک روش، از چندین روش همزمان استفاده کردند تا اگر بخشی از تجهیزات از کار افتاد، روشهای دیگر بتوانند دادههای مورد نیاز را ثبت کنند.
ثبت لحظهای که تاریخ را تغییر داد
دوربینها و تجهیزات اندازهگیری در نهایت عملکردهای متفاوتی داشتند و برخی بهتر از انتظار و برخی ضعیفتر عمل کردند. اما در مجموع، برنامه آزمایشی ترینیتی موفق شد مجموعهای گسترده از دادههای علمی و یک آرشیو تصویری کمنظیر از نخستین انفجار هستهای جهان به وجود آورد.
