Pada tahun 1921, ahli fizik Jerman Otto Hahn cukup terkejut dengan kajiannya mengenai peluruhan beta uranium-X1 (ketika thorium-234 dipanggil). Dia menerima bahan radioaktif baru, yang diberi nama uranium-Z. Berat atom dan sifat kimia bahan baru itu bertepatan dengan uranium-X2 yang telah dijumpai sebelumnya (nama protactinium-234 yang sekarang dikenali). Tetapi separuh hayatnya lebih lama. Pada tahun 1935, sekumpulan ahli fizik Soviet yang diketuai oleh Igor Kurchatov memperoleh hasil yang serupa dengan isotop bromin-80. Setelah penemuan ini, menjadi jelas bahawa fizik dunia menghadapi sesuatu yang tidak biasa.
Fenomena ini disebut isomerisme inti atom. Ia menampakkan diri dengan adanya inti unsur-unsur yang berada dalam keadaan teruja, tetapi hidup untuk jangka masa yang agak lama. Inti metastabil ini mempunyai kebarangkalian peralihan yang jauh lebih rendah ke keadaan yang kurang bersemangat, kerana dibatasi oleh peraturan pengecualian putaran dan pariti.
Pada masa kita, beberapa lusin isomer telah ditemukan, yang dapat memasuki keadaan biasa untuk suatu elemen melalui sinaran radioaktif, serta pembelahan atau pelepasan proton secara spontan; penukaran dalaman juga mungkin dilakukan.
Di antara semua isomer, 178m2Hf menimbulkan minat yang paling besar.
Isomer hafnium ini mempunyai jangka hayat lebih dari 31 tahun, dan tenaga yang terpendam dalam peralihannya ke keadaan normal melebihi 300 kg setara TNT per kilogram jisim. Maksudnya, jika memungkinkan untuk memindahkan 1 kg jisim hafnium isomerik dengan cepat, maka ia akan terbakar seperti 3 centre TNT. Dan ini sudah menjanjikan penggunaan ketenteraan yang baik. Bom itu akan menjadi sangat kuat, dan tidak boleh disebut nuklear - bagaimanapun, tidak ada pembelahan nuklear, hanya elemen yang mengubah struktur isomernya menjadi normal.
Dan penyelidikan bermula …
Video promosi:
Pada tahun 1998, Karl Collins dan rakan-rakan di University of Texas memulakan penyelidikan yang sistematik. Mereka memancarkan sekeping isomer hafnium yang disebutkan di atas yang terletak di atas kaca terbalik dengan sinar-X dengan parameter yang ditentukan. Isomer disinari selama beberapa hari, dan sensor sensitif mencatat tindak balasnya terhadap radiasi. Kemudian analisis hasil yang diperoleh bermula.
Karl Collins di makmalnya di University of Texas.
Beberapa waktu kemudian, sebuah artikel oleh Collins muncul dalam Physical Review Letters, di mana ia berbicara tentang eksperimen untuk "mengekstrak" tenaga peralihan isomer di bawah pengaruh sinar-X dengan parameter yang diberikan. Nampaknya peningkatan radiasi gamma dari isomer diperoleh, yang menunjukkan percepatan peralihan isomer ke keadaan normal yang tidak terangsang.
Bom Hafnium
Selalunya, apa yang hanya permainan minda bagi ahli fizik, kerana tentera adalah cara baru untuk memusnahkan jenis mereka sendiri. Bukan hanya mungkin untuk mendapatkan bahan peledak yang kuat (satu kilogram 178m2Hf bersamaan dengan tiga pusat TNT), tetapi juga sebahagian besar tenaga harus dibebaskan sebagai radiasi gamma, yang secara teorinya memungkinkan untuk mematikan elektronik radio dari musuh yang berpotensi.
Eksperimen untuk mendapatkan sinaran gamma yang disebabkan oleh sampel Hf-178-m2.
Aspek hukum menggunakan bom hafnium juga tampak sangat menggoda: ketika bom meletup pada isomer nuklear, tidak ada transformasi satu unsur kimia menjadi unsur lain. Oleh itu, isomer tidak dapat dianggap sebagai senjata nuklear dan, sebagai akibatnya, menurut perjanjian internasional, ia tidak termasuk dalam larangan tersebut.
Pentagon memperuntukkan puluhan juta dolar untuk eksperimen, dan kerja-kerja bom hafnium mulai mendidih. Sebidang 178m2Hf disinari di beberapa makmal tentera, tetapi tidak ada hasilnya. Collins meyakinkan para eksperimen bahawa kekuatan sinaran mereka tidak mencukupi untuk mendapatkan hasilnya, dan kekuatannya terus meningkat. Ia sampai pada titik bahawa mereka berusaha untuk menyinari isomer menggunakan sinkronron Laboratorium Nasional Brookhaven. Akibatnya, tenaga penyinaran awal meningkat ratusan kali, tetapi masih belum ada kesan nyata.
Ketidakpedulian kerja itu menjadi jelas walaupun kepada tentera - walaupun, walaupun kesannya muncul, anda tidak boleh meletakkan sinkron terlebih dahulu di wilayah musuh yang berpotensi. Dan kemudian ahli ekonomi mengambil tempat. Mereka mengira bahawa pengeluaran 1 gram isomer akan menelan belanja $ 1.2 juta. Lebih-lebih lagi, untuk menyiapkan pengeluaran ini perlu mengeluarkan sejumlah $ 30 bilion.
Hafnium.
Pada tahun 2004, pembiayaan untuk projek tersebut dipotong dengan tajam, dan setelah beberapa tahun, proyek itu dikurangkan sepenuhnya. Collins bersetuju dengan kesimpulan rakan-rakannya mengenai kemustahilan mencipta bom berdasarkan isomer hafnium, tetapi percaya bahawa bahan ini dapat digunakan untuk merawat pesakit barah.
