در نیمه اول قرن بیستم دانشمندان برجسته‌ای مثل اینشتین، دستیابی به انرژی هسته‌ای را غیرممکن می‌دانستند. اما چه دلیلی برای این ادعا وجود داشت؟
احتمالا اگر تا پیش از دهه‌ی ۱۹۳۰، حرفی از برداشت انرژی هسته‌ای یا شکافت هسته اتم می‌زدید، به عقلتان شک می‌کردند. امروز که بشر به سلاح و نیروگاه هسته‌ای مجهز شده است، شاید تصور کنید برداشت انرژی از داخل اتم، همیشه امری اجتناب‌ناپذیر و بدیهی بوده است. با این‌حال، دانشمندان مهمی مثل رابرت میلیکان، برنده‌ی جایزه‌ی نوبل، این ایده را به سخره می‌گرفتند. او در سال ۱۹۲۸ گفت:
ارنست رادرفورد، فیزیک‌دان برجسته و یکی از پیشگامان فیزیک اتمی درباره‌ی فرضیه‌ی انرژی هسته‌ای گفت: «هر شخصی که انتظار منبع نیرو از شکافت اتم‌ها را دارد، احمق است.» البته دانشمندان دلیل خوبی برای بدگمانی خود داشتند.
برای مثال وقتی هانری بکرل، مهندس و فیزیک‌دان برنده‌ی جایزه‌ی نوبل، برای اولین بار شاهد پدیده‌ی رادیواکتیو بود، تصور می‌کرد، این پدیده مشابه فسفرسانس (فسفرتابی) باشد، به‌طوری‌که وقتی پرتوهایی مانند نور را به یک شیء می‌تابانید، آن شیء انرژی جذب می‌کند و بعدا آن را در طیف متفاوتی منتشر می‌کند. سنگ معدنی اورانیوم هم چنین خاصیتی دارد.
دانشمندان مطرحی مثل رادرفورد و اینشتین، ایده ساخت سلاح هسته‌ای را مسخره می‌کردند
بکرل در سال ۱۸۹۶، سنگ معدن اورانیوم را روی یک فیلم عکاسی پوشیده از کاغذ، زیر نور خورشید قرار داد. او متوجه شد، فیلم در معرض پرتوهای نامرئی سنگ اورانیوم قرار گرفته که هنگام برانگیختگی اورانیوم زیر نور خورشید، جذب کاغذ شدند؛ اما یک روز وقتی می‌خواست آزمایش خود را انجام دهد، هوای پاریس بسیار کثیف بود بنابراین اورانیوم و فیلم عکاسی را داخل کشو قرار دارد و چند روز بعد، حتی با اینکه اورانیوم در مقابل تابش نور خورشید قرار نگرفته بود، تصمیم گرفت فیلم را باز کند و متوجه شد فیلم عکاسی درست مانند قبل پرتودهی شده است.
بکرل نتیجه گرفت که پدیده‌ی ظاهرشده، فسفرسانس نیست؛ بلکه نوعی پرتو و بنابراین انرژی از درون سنگ بیرون می‌آید؛ اما چگونه شیئی به ظاهر بی‌جان و ایستا مثل سنگ می‌توانست از خود انرژی منتشر کند و منشأ این انرژی کجاست؟ رازی درون سنگ وجود داشت که به نظر می‌رسید قانون پایستگی انرژی را نقض می‌کند.
حدس و گمان‌ها ادامه یافتند تا اینکه اینشتین، معادله‌ی معروف e=mc^2 را منتشر کرد. او در این معادله نشان داد که منبع انرژی پرتوها می‌تواند جرم هسته باشد؛ به‌طوری‌که تنها مقدار کمی جرم می‌تواند مقدار زیادی انرژی تولید کند و همین یافته بهانه‌ای شد تا نویسندگان علمی تخیلی مانند اچ. جی. ولز، تخیل خود را پرواز دهند.
ولز در سال ۱۹۱۴ کتابی با عنوان «جهان آزادشده» نوشت. او برای اولین بار در این کتاب از کلماتی مثل بمب اتم استفاده کرد و آن را نارنجک دستی اورانیومی با انفجار پیوسته توصیف کرد؛ اما این فرضیه برای دانشمندان کاملا دور از واقعیت بود به‌طوری‌که اینشتین در سال ۱۹۳۳ گفت:
بنابراین در آن زمان هنوز راهی برای برداشت از انرژی هسته وجود نداشت و هر آنچه می‌دیدیم، صرفا فرآیند طبیعی واپاشی رادیواکتیو بود. برای مثال، اتم‌های یک ایزوتوپ ناپایدار به‌صورت تصادفی دچار واپاشی می‌شدند و انرژی آزادشده با اینکه در مقیاس اتمی زیاد بود، در مقیاس انسانی و جهانی چندان چشمگیر نبود.
شکافت یک اتم اورانیوم، تقریبا ۲۰ برابر کمتر از مقدار مورد نیاز برای بالا‌آوردن یک دانه شن به ضخامت یک تکه کاغذ، انرژی آزاد می‌کند. تا سال ۱۹۳۲، تنها ذره‌ی شناخته‌شده در هسته پروتون بود؛ بنابراین اگر می‌خواستید هسته را تغییر دهید، می‌توانستید پروتون را به سمت آن شلیک کنید؛ اما از آنجا که هسته و پروتون هر دو دارای بار مثبت هستند، یکدیگر را دفع می‌کنند. بنابراین باید پروتون را با چنان سرعت و دقت بالایی شلیک کنید که به هدف برسد و به آن بچسبد. حتی اگر موفق شوید، در بهترین حالت توانستید یک هسته را تغییر دهید که نمی‌تواند حتی یک دانه شن را جابه‌جا کند.
بنابراین بی‌د‌لیل نبود که برندگان جایزه‌ی نوبل عقیده داشتند که رویای سلاح هسته‌ای هرگز به حقیقت نخواهد پیوست. بااین‌حال کمی بعد‌تر، نوترون کشف شد و همه‌چیز را تغییر داد، زیرا به‌عنوان ذره‌ای هسته‌ای و بدون بار می‌تواند به شکلی شبح‌وار و بدون تغییر در ماده شناور شود و به هسته‌ی اتم برخورد کند و آن را به چیز دیگری تبدیل کند. در این حین فیزیکدانی به نام لئو زیلارد که کتاب «جهان آزادشده» را خوانده بود، آینده‌ای را توصیف کرد که از انرژی هسته‌ای در سلاح استفاده شود. او درباره‌ی این فرضیه می‌گفت:
به بیان دیگر، نوترون به ما این اجازه را می‌دهد که واکنش‌های هسته‌ای را به صورت ارادی ایجاد کنیم و اگر هسته‌ای وجود داشته باشد که هنگام تقسیم‌شدن به این شیوه، دو نوترون تولید کند، می‌تواند تعداد بیشتری شکافت را ایجاد کند، به‌طوری که سرعت آن به صورت نمایی افزایش می‌یابد. اورانیوم ۲۳۵، هسته‌ای با این ویژگی است. این عنصر به‌صورت میانگین دو و نیم نوترون را در هر بار تقسیم آزاد می‌کند.
کشف نوترون، پیش‌زمینه‌‌ای برای شکافت هسته‌ای و ساخت بمب اتم بود
حالا فرض کنید امکان تقسیم هزاران هزار هسته را به‌صورت همزمان دارید؛ این فرآیند می‌تواند به تولید مقدار چشمگیری انرژی به صورت آنی بینجامد. این دقیقا همان اتفاقی است که در بمب اتم رخ می‌دهد. در نیروگاه اتمی، این آزادسازی انرژی کنترل می‌شود و بدین منظور باید برخی از نوترون‌ها جذب شوند؛ به‌گونه‌ای که شکافت یک هسته تنها باعث شکافت یک هسته‌ی دیگر به طور میانگین شود. به‌این‌ترتیب می‌توان به واکنش زنجیره‌ای پیوسته‌ای رسید که مقدار یکسانی انرژی را در هر لحظه تولید می‌کند.
فرآیند شکافت، مانند راه رفتن روی لبه‌ی تیغ است. اگر تعداد زیادی نوترون جذب شود، واکنش زنجیره‌ای به سرعت وامی‌پاشد و اگر تعداد کمی جذب شود، سرعت واکنش‌ها به صورت نمایی افزایش می‌یابند و این فرآیند درست به عملکرد بمب اتم یا حادثه‌ی چرنوبیل شباهت دارد.
در نتیجه، اگر به خاطر نوترون، این ذره‌ی خنثی در هسته‌ی اتم نبود، شاید بسیاری از دانشمندان برجسته هنوز هم تصور می‌کردند برداشت انرژی از هسته امکان‌پذیر نیست؛ اما در جهان ما، نوترون می‌تواند قهرمان یا حتی شخصیت شرور فیزیک هسته‌ای باشد.
نام موضوع : چرا آلبرت اینشتین دستیابی به سلاح هسته‌ای را غیرممکن می‌دانست؟
دسته : شیمی
