FoodPro Preloader

Manhattan Project Plutonium, tapt til uklarhet, gjenopprettet av forskere


Nagasaki atombomb blast. "Fat Man", atombomben droppet av USA på Nagasaki, Japan, i 1945, båret om 6, 2 kilo beriket plutonium, omtrent på størrelse med en softball. Opprinnelsen til den dødelige metallkappen kan spores tilbake via en liten sliver som veier mindre enn tre milliontedeler av et gram, opprettet i laboratorier fra Manhattan Project forskere. Det

Nagasaki atombomb blast.

"Fat Man", atombomben droppet av USA på Nagasaki, Japan, i 1945, båret om 6, 2 kilo beriket plutonium, omtrent på størrelse med en softball. Opprinnelsen til den dødelige metallkappen kan spores tilbake via en liten sliver som veier mindre enn tre milliontedeler av et gram, opprettet i laboratorier fra Manhattan Project forskere. Det er et historisk fragment, som legemliggjør både fantastisk vitenskapelig prestasjon og dyp tragedie - at en bombe drept og skadet minst 64 000 mennesker (estimater varierer), i tillegg til å skyndte seg Japans overgivelse. Og i 2007 forsvant denne historiske prøven, det første plutoniumet som ble sett av forskere, fra det offentlige øye.
Nå har den resurfaced i en plastboks i en vinduløs, sikker seks fots med seks fots rom i University of California, Berkeley's Hazardous Material Facility. Den lille klumpen, avledet av Nobelprisvinnende kjemiker Glenn Seaborgs opprinnelige funn av elementet, fulgte bare begrenset dokumentasjon om dens opprinnelse. Men et Berkeley-team har funnet radioaktive fingeravtrykk som indikerer at sliveren faktisk kommer fra Manhattan-prosjektet. De publiserte sine funn på arXiv fysikk preprint serveren 24. desember, og presser nå for å returnere denne historien til offentlig visning.
Sliverens historie begynner i 1941, da verdens krigende krefter racerte for å utvikle en atombombe, som i stor grad fokuserer på atomfission av uran. På Berkeley det året syntetiserte Seaborg sammen med Arthur Wahl og Joseph Kennedy et helt nytt element: plutonium. Selv om de bare produserte forsvindende små spor av det ved å bombardere uran 238 med deuteroner-partikler laget av en proton og et nøytron - bestemte de raskt at det hadde eksplosivt potensial som atomvåpenmateriale.
Ved begynnelsen av 1942 ble forskere som studerte kjernekjedereaksjonen, som fysikeren Enrico Fermi, og plutoniumkjemi, som Seaborg, bestilt til University of Chicago for å begynne arbeidet med A-bomb-utviklende Manhattan-prosjektet. (Seaborg skrev om syntetisering av plutonium og flere andre elementer, i en april 1950-artikkel som inneholder et kornet fotografi av en prøve laget i Chicago.
Fordi plutonium bare var blitt oppdaget, hadde forskerne liten ide om egenskapene. De trengte mer av elementet for å lære å bruke det i et atomvåpen. For å gjøre en større mengde og bevege seg utenfor vanskeligheten ved å studere radioaktive metallblandinger som inneholder uendelig små mengder plutonium, dro en gruppe ledet av Seaborg neutroner til hundrevis av pounds uransalter.
Etter en rekke rensingstrinn kan Chicago kjemikere Burris Cunningham og Lewis Werner deretter ekstrahere små mengder plutoniumsalt fra det opprinnelige materialet. Disse saltene fanget imidlertid litt vann i deres krystallstruktur. Ved å brenne thesalts i luften - og derfor reagere dem med oksygen - skapte forskerne et vannfritt plutoniumoksid. For første gang klarte de å sette sin rene sammensetning på en spesialskala og registrere at de hadde isolert 2, 77 mikrogram verdt. "De kunne faktisk se det, sier UC Berkeley kjernekniker Eric Norman, som utførte noen av de nye testene for å identifisere prøvens opprinnelse. "Ingen hadde noen gang sett plutonium før."
"Den størrelsen på prøven var ganske hunk i de aller første dagene, " sier Cynthia Kelly, grunnlegger av Atomic Heritage Foundation i Washington, DC. "Det kostet hundrevis av millioner dollar for å produsere enda små mengder." Den prøven og metodene som produsert det vil i løpet av de neste tre årene bidra til å fremme plutoniumvitenskapen langt nok for å gjøre Fat Man-bomben. (Hiroshima-bomben, falt noen dager tidligere, hadde en urankjerne.)
Seaborg ble tildelt Nobel i 1951 for å syntetisere plutonium og andre elementer utover uran, og utvide periodisk bord. Universitetet i Chicago ga ham den originale 2, 77 mikrogram plutoniumprøven for å beholde, innkapslet i en gjennomsiktig plastboks. ("Mengden radioaktivitet i denne prøven er utrolig lav og er ikke en helsefare for noen, " sier Norman.) Seaborg ga da den til Lawrence Hall of Science ved UC Berkeley, som viste det i et glass tilfelle som startet i 1979, sammen med et enkelt plakat som beskriver dens opprinnelse. Så i 2007 fjernet personalet boksen til fordel for flere interaktive utstillinger under en visningsoverføring. Beholderen slanket i lagring med liten indikasjon på dens betydning.
I 2008 oppdaget Phil Broughton, en fysisk fysiker i UC Berkeley, en klar plastboks merket "Første prøve av Pu veid. 2, 7 μg "mens du sjekker materialets lagerinformasjon. Broughton sier at han var sjokkert over oppmerksomheten fordi et plakat som refererte til Seaborgs arbeid satt rett ved siden av boksen. "Dette er ekvivalent med den opprinnelige månen rock, " han entusiasmer. Men uten andre bevis som fulgte boksen, fryktet han at innholdet ville bli glemt.

Denne lille plutoniumplaten, opprettet av Manhattan-prosjektet, var den første sett direkte av mennesker.

I flere år virket det som om Broughtons frykter var berettiget. For eksempel spurte han Smithsonian Institution i Washington, DC, hvis det museet ønsket det. Curators der, ønsket imidlertid Broughton å gi dem bevis på at dette var definitivt 1942-prøven, og han hadde ingen i tillegg til det løse tegnet, som ikke var akkurat vitenskapelig bevis. Boksen ble værende i sitt vinduløse fengsel.

I juli 2014 spurte Broughton Berkeley's Department of Nuclear Engineering for hjelp med å identifisere metallet. Norman, sammen med kjernefysisk ingeniør Keenan Thomas og Kristina Telhami, en studievitenskapelig assistent fra San Diego State University, gikk frem for å teste prøven. De søkte nøye på "fingeravtrykk" av plutonium-forfall til uran-gammastråler som ble utgitt av atomkjerner og røntgenstråler utgitt av elektroner - ved hjelp av en germaniumioniseringsdetektor.

Berkeley-lagets målinger viste at prøven er absolutt høy renhet plutonium. De oppdaget også andre ledd som peker på opprinnelsen til Manhattan Project. Seaborgs tilnærming hadde bare produsert plutonium 239, som avtar veldig sakte tilbake til uran 238. Senere produksjon av plutonium, gjort ved bombardering av uran med nøytroner i atomreaktorer, produserer noen ganger også plutonium 241, som avtar raskere til elementet americium. Det er ikke noe tegn på americium i Berkeley-sliveren.

Forskerne anslår at prøven har en plutoniummasse på 1, 7 til 2, 3 mikrogram. Det er "bemerkelsesverdig" nær det som ville bli igjen etter å ha trukket massen av oksygen i det opprinnelige plutoniumoksidet, sier Norman. Et røntgensignal som korresponderer med et reaksjonsbeholder laget av platina, som var typen Cunningham og Werner brukt, peker også på den berømte

For øyeblikket forblir plastkassen i varetekten av Broughton og hans kolleger. Norman håper det vil bli vist i det samme Berkeley-kjemilaboratoriet hvor Seaborgs lag gjorde sin opprinnelige, bemerkelsesverdige oppdagelse. Universitetets kjemiavdeling er opptatt av å ha prøven. Seaborgs laboratorium benyttes fortsatt for forskning, men plassbegrensninger kan hindre at det blir stedet for en permanent utstilling.

Kelly er enig i at det å vise plutonium i et lab-cum-museum ville være en god ide, og notere at Berkeley også kunne bli en del av en ny Manhattan Project National Historical Park, som inkluderer mange av prosjektets originale anlegg. Pres. Barack Obama undertegnet en lov som godkjente parken ved utgangen av fjoråret. Slike anerkjennelse synes å være en passende refleksjon av artefaktens innflytelse: bare sjelden har noe så lite, har konsekvenser så langt tilbake i fremtiden.

Klikk her for å lese en spesiell rapport fra nylige endringer i kjernevåpen kapasitet . Og for mer om utviklingen av atombomben, besøk Atomic Heritage Foundations samling av intervjuer - inkludert en med Seaborg -at Voices of the Manhattan Project .

Luftpistoler brukt i offshore oljeutforskning kan drepe liten marine livRotte Studie Gnister Furor Over Genetically Modified FoodsHar det opprinnelige FN-klimamålet blitt glemt?En smut over: Usunn sot i luften kan også fremme global oppvarmingPine Bark Beetles klar for nye angrep på Canadas Boreal ForestsLøpet er på å beskytte millioner av mennesker fra flomDatamaskiner ville aldri ha funnet "Alien Superstructure" Star - det er nødvendig borgervitenskapGene-Modified Tomater Churn Out Sunn Næringsstoffer