Pierwszy błysk. Tajemnice hitlerowskiej broni jądrowej

Był rok 1789. Któregoś letniego dnia podczas kolejnej wędrówki po czeskich Rudawach berliński aptekarz, chemik i nauczyciel akademicki Martin Heinrich Klaproth ponownie zwrócił uwagę na nieznany i właściwie bezużyteczny minerał, przez miejscowych nazywany czasami blendą smolistą. Tego dnia podniósł kawałek tej czarnej rudy i zaskoczyło go, że jest on wyjątkowo ciężki. Co to może być? – zastanawiał się, wkładając do plecaka kawałki blendy smolistej. Chemiczna wiedza i intuicja podpowiadały mu, że do Berlina wiezie nieznany jeszcze pierwiastek ukryty w tym minerale.

W najśmielszych nawet wyobrażeniach późniejszemu (od 1810 roku) profesorowi chemii Uniwersytetu Berlińskiego nie przyszło na myśl, że przywieziona z Rudaw ruda zawiera nie jeden, ale kilka pierwiastków. I że wiele lat po jego śmierci znajdą się ludzie, którzy odkryją takie właściwości jednego z pierwiastków ukrytych w blendzie smolistej, że zagrozi on wszelkiemu życiu na naszej planecie. Półtora wieku później światowej sławy fizyk Albert Einstein powie: “Gdybym tylko [to] wiedział, zostałbym zegarmistrzem”. Ale Klaproth tego nie mógł jeszcze wiedzieć. Sądził, że zostanie odkrywcą nieznanego nikomu pierwiastka. Tylko tyle i aż tyle.

Na zapleczu swojej “Apteki Niedźwiedziej”, gdzie miał urządzone dobrze na tamte czasy wyposażone laboratorium chemiczne, Klaproth próbował z przywiezionej z Rudaw rudy wydzielić ów pierwiastek. Szło mu to wyjątkowo opornie, bo blenda smolista łatwo nie poddawała się różnym doświadczeniom prowadzonym przez aptekarza. Ponoć już wtedy, podczas licznych i bezowocnych prób, Klaproth nazwał ów niewydzielony jeszcze pierwiastek uranem na cześć ponurego i złośliwego boga z mitologii greckiej – Uranosa.

Po kilku miesiącach, które minęły od wyprawy w Rudawy, wreszcie osiągnął sukces, a przynajmniej tak mu się zdawało. Gdy do probówki z roztworem blendy smolistej w kwasie azotowym dodał kilka kropel roztworu wodorotlenku, w szklanym naczyniu pojawił się żółty osad. Gdy go zredukował węglem, otrzymał czarny proszek. To jest uran – orzekł.

Dziś wiemy, że nie był to uran, lecz jeden z wielu jego tlenków. Dopiero ponad pół wieku później francuskiemu chemikowi Eugene Melchiorowi Peligotowi udało się z blendy smolistej wydzielić metaliczny uran w postaci srebrnobiałej sztabki. Wtedy była to tylko ciekawostka naukowa, ponieważ w połowie dziewiętnastego stulecia nikt nie widział jakichkolwiek szans na praktyczne zastosowanie tego wyjątkowo trudnego do uzyskania metalu.

Pod koniec XIX wieku francuski fizyk Henri Antoine Becquerel odkrył zjawisko promieniotwórczości. W 1896 roku zajmował się on fosforescencją, naświetlając światłem słonecznym minerały, które zawijał w kliszę światłoczułą. Pewnego dnia z powodu niepogody nie mógł naświetlić próbki rudy uranowej i wraz z kliszą włożył ją do kieszeni swego fartucha laboratoryjnego, by tam czekały na słoneczny dzień. Po kilku dniach przez roztargnienie wywołał przechowywaną w kieszeni kliszę i wielce się zdziwił, gdy zobaczył, że jest ona prześwietlona. Kilkakrotnie powtórzył to doświadczenie i za każdym razem klisza fotograficzna była prześwietlona w miejscach, gdzie stykała się z rudą uranu. Ślady prześwietlenia kliszy występowały także w przypadkach, gdy owinięto w nią uran metaliczny i sole uranu. Zjawisko to nie miało więc żadnego związku z fosforescencją, a tym – podobnie jak jego ojciec – zajmował się Henri Becquerel.

Zbadanie tego nowego i tajemniczego zjawiska Becquerel zlecił Marii Skłodowskiej-Curie, która szukała ciekawego tematu do swej pracy doktorskiej. Korzystnym zbiegiem okoliczności było niedawne odkrycie przez jej męża Pierre’a i jego brata Jacques’a zjawiska piezoelektryczności kwarcu, co umożliwiło skonstruowanie bardzo czułego przyrządu do pomiaru prądu jonizacji powietrza wywołanej promieniowaniem. Nie musiała już – jak Becquerel – oceniać stopnia zaczernienia kliszy fotograficznej, ale mogła podać dokładne, zmierzone elektrometrem wartości prądu jonizacji. I w ten sposób Skłodowska-Curie ustaliła, że ruda uranu wykazuje znacznie większą promieniotwórczość niż sam uran. Wniosek nasuwał się sam. Blenda smolista musi – oprócz uranu – zawierać również inne pierwiastki promieniotwórcze. I uczonej, pochodzącej z wymazanej z map Europy Polski, udało się na drodze skomplikowanych operacji chemicznych wydzielić te pierwiastki, które nazwała polonem (na cześć Polski) i radem. Promieniowały one miliony razy silniej niż uran.

Maria Skłodowska-Curie odkryła również, że radioaktywność polega na emisji trzech różnych rodzajów promieniowania. W tym samym mniej więcej czasie radioaktywnością zainteresował się Ernest Rutherford, odkrywca jądra atomu. Od Becquerela otrzymał on próbkę czystego uranu w celu zbadania emitowanego promieniowania. Rutherford rozłożył to promieniowanie na trzy rodzaje, które nazwał promieniowaniem alfa, beta i gamma.

W 1935 roku włoski fizyk Enrico Fermi “ostrzelał” sztabkę czystego uranu neutronami, trzy lata wcześniej odkrytymi przez angielskiego fizyka Jamesa Chadwicka. Te neutrony, które przelatywały przez blok parafiny, wyhamowywały do 1000-2000 metrów na sekundę i “grzęzły” w jądrach atomów uranu. Poszczególne jądra z dodatkową cząstką tworzyły już inny izotop. Najciekawsze było jednak to, że taki izotop wzbogacony w pojedynczy neutron rozlatywał się na dwa mniejsze – na atomy pierwiastków leżących mniej więcej w środku układu okresowego. Gdy do tego dodamy, że z każdego rozbitego atomu uranu wyrzucane są i inne neutrony, to po odpowiednim ich pokierowaniu, rozbiją (rozszczepią) one kolejne atomy uranu, co wyzwoli kolejne neutrony, które rozbiją następne atomy. I tak dalej.

Oto w skrócie podstawa reakcji łańcuchowej. A że każdemu rozbiciu atomu uranu podczas tej reakcji towarzyszy wydzielanie ogromnej energii, zastosowanie reakcji łańcuchowej dla celów wojskowych było już tylko kwestią czasu. No i odpowiednich środków, które musiało wyłożyć państwo starające się o broń opartą na reakcji łańcuchowej.

Podczas drugiej wojny światowej pieniędzy, naukowców i determinacji nie zabrakło Stanom Zjednoczonym Ameryki, których siły zbrojne – już po zakończeniu działań wojennych w Europie i kapitulacji hitlerowskich Niemiec – zrazu na pustyni Alamogordo w stanie Nowy Meksyk przeprowadziły w pełni udany test uranowego ładunku wybuchowego. Dwadzieścia jeden dni później podobnej mocy ładunek w formie bomby lotniczej załadowano do specjalnie w tym celu zaadaptowanej latającej fortecy B-29, który to samolot z wyspy Tinian wystartował w kierunku Japonii.

Od startu tego samolotu i towarzyszących mu maszyn minęło kilkanaście godzin. Był 6 sierpnia 1945 roku. I oto jedna z amerykańskich rozgłośni radiowych poinformowała świat: “Podajemy wiadomości. Na wstępie donosimy o wspaniałym osiągnięciu uczonych alianckich – wyprodukowaniu bomby atomowej. Jedną z takich bomb zrzucono na japońską bazę wojskową. […] Samolot zwiadowczy nie mógł nic dostrzec nawet po upływie paru godzin, gdyż olbrzymia chmura dymu i pyłu przesłania miasto, liczące ponad 300.000 mieszkańców”.

Miastem tym była japońska Hiroszima.

Od dnia, gdy Martin Heinrich Klaproth zainteresował się blendą smolistą, minęło 156 lat.