Koyagi-jimaast 1945. aastal Nagasaki kohal asunud aatomipommi pilv oli üks esimesi tuumaplahvatusi, mis sellel maailmas aset leidis. Pärast aastakümneid kestnud rahu plahvatab Põhja-Korea taas pomme. Autor: Hiromichi Matsuda.

Teadus teab, kas mõni riik katsetab tuumapomme

Maavärin? Tuumaplahvatus? Lõhustumine või liitumine? Me teame, isegi kui maailma juhid valetavad.

"Põhja-Korea on andnud suurepärase õppetunni kõigile maailma riikidele, eriti diktatuuride petlikele riikidele või muule: kui te ei soovi, et Ameerika tungiks, siis hankige tuumarelvad." -Michael Moore

Rahvusvahelisel areenil on vähe asju, mis kogu maailma jaoks rohkem hirmutavad kui tuumasõja ähvardav võimalus. Paljudel riikidel on pomm - mõnel on ainult lõhustuva pommiga pommid, teised on saavutanud surmavama tuumasünteesi -, kuid mitte kõik ei kuuluta avalikult seda, mis neil on. Mõned plahvatavad tuumaseadmeid, eitades seda; teised väidavad, et neil on termotuumapommid, kui neil seda pole. Tänu teaduse, Maa ja selle läbiva survelainete sügavale mõistmisele ei vaja me tõelise loo väljamõtlemiseks tõepärast rahvust.

Foto Kim Jong-Unist, mis vabastati mõni nädal enne viimast Põhja-Korea tuumaplahvatust. See näitab riigi liidrit sägafarmis Põhja-Korea avalikus kohas. Kujutise krediit: KNS / AFP / Getty Images.

Põhja-Korea valitsus väitis 2016. aasta jaanuaris, et nad plahvatasid vesinikupommi, mida nad lubasid kasutada kõigi nende riiki ähvardavate agressorite vastu. Ehkki uudisteväljaanded näitasid lisaks reportaažidele seenepilvede fotosid, ei kuulu need tänapäevaste tuumakatsetuste hulka; see oli arhiivimaterjal. Atmosfääri sattuv kiirgus on ohtlik ja see oleks selge 1996. aasta üldise tuumakatsetuste keelustamise lepingu rikkumine. Mida rahvad üldiselt teevad, kui nad tahavad katsetada tuumarelvi, siis nad teevad seda seal, kus keegi ei suuda kiirgust tuvastada: sügaval maa all.

Lõuna-Koreas on olukorra kohta aruandmine kohutav, kuid ebatäpne, kuna näidatud seenepilved on aastakümneid vanad ega ole Põhja-Korea testidega seotud kaadrid. Pildikrediit: Yao Qilin / Xinhua Press / Corbis.

Pommi saate plahvatada kõikjal, kus soovite: õhus, vee all ookeanis või meres või maa all. Need kolm on põhimõtteliselt tuvastatavad, ehkki plahvatuse energia “summutatakse” ükskõik millise keskkonna kaudu, mida see läbib.

  • Õhk, mis on kõige tihedam, teeb heli summutamise kõige halvemini. Äike, vulkaanipursked, raketiheitmed ja tuumaplahvatused ei tekita mitte ainult helilaineid, mille suhtes meie kõrvad on tundlikud, vaid ka infrasoonseid (pikk lainepikkus, madalsagedus) laineid, mis tuumaplahvatuse korral on nii energilised, et detektorid on kogu maailm teaks seda kergesti.
  • Vesi on tihedam ja seega, kuigi helilained liiguvad veekeskkonnas kiiremini kui õhus, hajub energia kaugemal oluliselt. Kui tuumapomm vee all detoneeritakse, on eralduv energia nii suur, et tekitatud rõhulaineid on paljude riikide kasutuselevõetud hüdroakustiliste detektorite abil hõlpsasti võimalik kätte saada. Lisaks puuduvad veelised looduslikud looduslikud nähtused, mida võiks segi ajada tuumaplahvatusega.
  • Nii et kui riik soovib proovida tuumakatsetusi "peita", on nende parim panus viia katse läbi maa all. Kui tekitatud seismilised lained võivad tuumaplahvatusest olla väga tugevad, on loodusel seismiliste lainete tekitamiseks veelgi tugevam meetod: maavärinad! Ainus viis nende eristamiseks on täpse asukoha triangulatsioon, kuna maavärinad toimuvad väga harva 100 meetri sügavusel või vähem, samas kui tuumakatsetused (seni) on alati toimunud vaid väikese vahemaa tagant maa all.

Sel eesmärgil on tuumakatsetuste keelustamise lepingut kontrollinud riigid üle kogu maailma asutanud seismilised jaamad, et nuusutada võimalikke tuumakatsetusi.

Rahvusvaheline tuumakatsetuste seiresüsteem, mis tutvustab viit peamist katsetüüpi ja iga jaama asukohti. Kokkuvõttes on praegu 337 aktiivset jaama. Kujutise krediit: CTBTO.

Just see seismilise seire akt võimaldab meil teha järeldusi, kui võimas plahvatus oli, samuti selle kohta, kus Maal - kolmes mõõtmes - see aset leidis. 2016. aastal aset leidnud Põhja-Korea seismiline sündmus tuvastati kogu maailmas; üle Maa on 337 aktiivset seirejaama, mis on tundlikud selliste sündmuste suhtes. Ameerika Ühendriikide geoloogiakeskuse (USGS) andmetel toimus 6. jaanuaril 2016 Põhja-Koreas sündmus, mis oli samaväärne 5,1-magnituudise maavärinaga, mis leidis aset 0,0 kilomeetri sügavusel. Maavärina tugevuse ja tuvastatud seismiliste lainete põhjal saame mõlemad rekonstrueerida sündmusest vabanenud energiakoguse - umbes 10 kilo TNT ekvivalenti - ja teha kindlaks, kas see on tõenäoliselt tuumasündmus või mitte.

Tänu seirejaamade tundlikkusele saab maa-ala raputada 6. jaanuaril 2016 põhjustanud plahvatuse sügavus, suurusjärk ja asukoht hästi paika. Kujutise krediit: Ameerika Ühendriikide geoloogiakeskus, saidi http://earthquake.usgs.gov/earthquakes/eventpage/us10004bnm#general_map kaudu.

Tõeline võti, lisaks kaudsetest tõenditest maavärina ulatuse ja sügavuse kohta, pärineb tekkivate seismiliste lainete tüüpidest. Üldiselt on S-laineid ja P-laineid, kus S tähistab sekundaarset või nihkejõudu, P aga primaarset või rõhku. Maavärinad tekitavad teadaolevalt P-lainetega võrreldes väga tugevaid S-laineid, tuumakatsetused aga palju tugevamaid P-laineid. Nüüd väitis Põhja-Korea, et tegemist on vesiniku (termotuumasünteesi) pommiga, mis on palju, palju surmavam kui lõhustumispommid. Kui uraani- või plutooniumipõhise termotuumarelva eralduv energia on tavaliselt suurusjärgus 2–50 kilo TNT, siis H-pommil (või vesinikupommil) võib olla tuhandeid kordi suurem energiaheide, mida peetakse Nõukogude Liidu tsaar Bomba 1961. aasta katsel, vabastades 50 Megatonni väärtuses TNT energiat.

Tsaar Bomba 1961. aasta plahvatus oli läbi aegade suurim tuumaplahvatus Maa peal ja see on võib-olla kõige kuulsam näide kunagi loodud termotuumasünteesi kohta. Pildikrediit: Andy Zeigert / flickr.

Kogu maailmas saadud lainete profiil näitab, et see polnud maavärin. Nii et jah, Põhja-Korea plahvatas tõenäoliselt aatomipommi. Kuid kas see oli termotuumapomm või lõhkemispomm? Nende kahe vahel on suur erinevus:

  • Tuuma lõhustumispomm võtab raske elemendi, milles on palju prootoneid ja neutroneid, nagu näiteks uraani või plutooniumi teatud isotoobid, ja pommitab neid neutronitega, millel on võimalus tuuma hõivata. Haaramise ajal loob see uue ebastabiilse isotoobi, mis hajub nii väiksemateks tuumadeks, vabastades energiat, kui ka vabadeks neutroniteks, võimaldades ahelreaktsiooni. Kui seadistamine on õigesti tehtud, võib selle reaktsiooni läbi viia tohutu arv aatomeid, muutes Einsteini E = mc² kaudu sajad milligrammid või isegi grammid ainet puhtaks energiaks.
  • Tuumasünteesipomm võtab kergeid elemente, nagu vesinik, ning tohutu energia, temperatuuri ja rõhu all ühendab need elemendid raskemateks elementideks, näiteks heeliumiks, vabastades veelgi rohkem energiat kui lõhustumispomm. Vajalikud temperatuurid ja rõhud on nii suured, et ainus viis, kuidas oleme välja mõelnud termotuumasünteesi loomise, on ümbritseda termotuumasünteesi graanul lõhustuva pommiga: ainult see, et tohutu energia eraldumine võib käivitada vajaliku tuumasünteesi reaktsiooni vabastada kogu see energia. See võib termotuumasünteesi käigus muuta kuni kilogrammi ainet puhtaks energiaks.
Tuntud tuumalõhustumise testide ja kahtlustatava lõhustumistesti sarnasus on vaieldamatu. Hoolimata väidetest, näitavad tõendid nende seadmete tegelikku olemust. Pange tähele, et sildid Pn ja Pg on tagurpidi - üksikasjad, mida võib-olla ainult geofüüsik märkaks. Pildikrediit: Alex Hutko Twitteris, https://twitter.com/alexanderhutko/status/684588344018206720/photo/1 kaudu.

Energiasaagi osas pole lihtsalt nii, et termotuumapomm põhjustas Põhja-Korea maavärina. Kui see oleks nii, oleks see kaugelt kõige madalama energiatarbega, kõige tõhusam termotuumasünteesi reaktsioon, mis kunagi planeedil loodud ja tehtud nii, et isegi teoreetikud pole kindlad, kuidas see juhtuda võib. Teisest küljest on piisavalt tõendeid selle kohta, et see polnud midagi muud kui lõhkemispomm, kuna see seismoloogilise jaama tulemus - postitanud ja salvestanud seismoloog Alexander Hutko - näitab 2013. aasta Põhja-Korea lõhkemispommi ja 2016. aasta plahvatuse uskumatut sarnasust.

Erinevus looduslikult esinevate maavärinate, mille keskmine signaal on siniselt näidatud, ja tuumakatsetuste vahel, nagu on näidatud punaselt, ei jäta sellise sündmuse olemuse osas ebaselgust. Kujutise krediit:

Teisisõnu, kõik meie andmed viitavad ühele järeldusele: selle tuumakatsetuse tulemus on see, et meil toimub lõhustumisreaktsioon, millele pole vihjeid termotuumareaktsiooni kohta. Pole tähtis, kas põhjus oli termotuumasünteesi kavandamine ja ebaõnnestumine või kuna idee, et Põhja-Koreal on termotuumapomm, oli mõeldud hirmutavaks ruse, siis see polnud kindlasti maavärin! S- ja P-lained tõestavad, et Põhja-Korea plahvatab tuumarelvi, rikkudes rahvusvahelist seadust, kuid seismilised näidud, vaatamata nende uskumatutele kaugetele kohtadele, ütlevad meile, et see polnud termotuumapomm. Põhja-Koreal on küll 1940. aastate tuumatehnoloogia, kuid mitte enam. Kõik nende testid on olnud lihtsalt lõhustumine, mitte termotuumasüntees. Isegi kui maailma juhid valetavad, räägib Maa meile tõtt.

Starts With A Bang on nüüd Forbesil ja tänu meie Patreoni toetajatele uuesti keskkonnas avaldatud. Ethan on kirjutanud kaks raamatut "Beyond The Galaxy" ja "Treknology: The Star of Treki teadus Tricordersist Warp Drive'i".