美国空军飞行员飞进蘑菇云,带回了含有新元素的样本——其中一个没有飞回家

在美国阿灵顿国家公墓(Arlington National Cemetery)的边缘,橡树下有一个小斜坡,斜坡两边都是白色的墓碑,以纪念美国军队的荣誉死者。其中有美国空军上尉吉米·普里斯特利·罗宾逊的标志,杰出飞行十字勋章,紫心勋章,航空奖章。它是为了纪念一名飞行员,他飞入氢弹蘑菇云,给世界带来了两种新的元素,但他的勇敢被遗忘了半个世纪。

到1952年,全世界已经知道了98种元素。后六个是在加州大学伯克利分校(University of California, Berkeley)主要由化学家格伦·西博格(Glenn seborg)领导,通过用轻离子或中子轰击原子核创造的。这项技术希望中子被原子核“捕获”,然后让元素经历β衰变,将中子变成质子,并将目标原子在周期表中上升一位。但中子俘获是罕见的;当一个中子撞击原子核时,它更有可能导致原子核分裂。这个过程被称为核裂变,释放出大量的能量;足以制造一颗原子弹

5千吨的能量被释放出来,足够的辐射使它有压力

Alex Wellerstein,史蒂文斯理工学院,美国

第一代核武器只在其潜在裂变物质的一小部分引起裂变。二战结束后,美国派物理学家爱德华·特勒和斯坦尼斯瓦夫·乌兰研制一种更有效的炸弹。1952年11月1日,美国军方在马绍尔群岛的Elugelab测试了第一个装置“迈克”,作为常春藤行动的一部分。这是世界上第一个热核装置。

美国新泽西州史蒂文斯理工学院专门研究核武器的科学历史学家亚历克斯·韦勒斯坦说,迈克就像“一个非常大的钢制热水瓶”,长6米,直径1米。里面是一个内爆裂变弹,而在圆柱体的底部有更多的室,包含液态氘和另一个被称为“火花塞”的,由钚和氚制成。

吉米·罗宾逊在飞机上飞行的图片

资料来源:布朗宁州长博物馆/布伦特·A·考克斯提供

当地时间早上7点15分,“迈克”炸弹被引爆。威勒斯坦说:“在大约1毫秒的时间里,可能释放了5万吨能量。”这些能量以光速发出x射线和伽马射线。“你可以把它想象成用大量的硬辐射淹没整个盒子——足够的辐射实际上对它有压力,就像突然凝视太阳中心内部一样。”面对这个弹幕,次级电荷被压缩所以氘的密度可能是原来的300倍。当它这样做的时候,它会压缩里面的钚“火花塞”。在这样的密度下,钚也开始裂变。”

在爆炸过程中,高能中子也被释放出来,在大约400公斤通常是惰性的铀中引起反应。这导致了更多的裂变和能量的释放,但也导致了核聚变,一些铀原子捕获并保留了额外的中子,从而产生了地球上从未见过的奇异同位素。这些元素随后会衰变,将中子转化为质子,并将原子转化为更重的元素。

仔细分析过滤器发现了当时未知的元素99和100

这次爆炸产生了1040万吨的爆炸,比摧毁广岛的原子弹威力大500倍。Elugelab从地图上消失了,消失在一个5公里宽的闪电环绕的火球中,接着是一个40公里高、160公里宽的蘑菇云。美国内华达州核试验档案馆的Martha DeMarre解释说,科学任务就是从那时开始的。“核试验是实验性的。你做这个测试是有原因的,所以他们必须考虑各种方法来确定它的成功。云采样是他们用来帮助确定产量和各种因素的方法之一,看看什么是有效的。”

罗宾逊被选中驾驶一架云采样飞机进行“常春藤麦克”测试。罗宾逊1924年出生于田纳西州孟菲斯市,二战期间加入美国空军,成为B-24解放者轰炸机的投弹手Dazzlin的公爵夫人.1944年6月11日公爵夫人在对罗马尼亚ploieutti的轰炸中失去了两个引擎。罗宾逊跳伞自由,成了战俘。回到美国后,他被任命为一名战斗机飞行员,驾驶F-84雷电喷气机。1952年4月,作为内华达州核试验的一部分,他第一次飞进了蘑菇云里。

他们在太平洋上空迷了路,时间不多了

原子云取样是著名的危险工作,只需要最好的飞行员。除了驾驶喷气式战斗机穿越核爆炸的湍流漩涡外,这些飞机还被改装了一套科学仪器,飞行员在飞行时必须监控,并使用秒表来测量飞行时间,以测量辐射剂量。除了这些设备,飞机的机翼油箱也被替换成了过滤器,用来收集样本进行分析。

迈克引爆后大约90分钟,包括罗宾逊在内的前四架飞机接近了。在这里,飞机分成两组,两架雷喷机一次进入云层。第一个二人组之一的维吉尔·梅洛尼在他的任务报告中描述云的内部是“红色的光芒,就像一个炽热的火炉内部”,而他的仪器仪表则像手表上的秒针一样旋转着。艾薇·迈克创造了地球上有史以来最高浓度的高能中子,后来估计有10个24每平方厘米中子数,有些铀原子能吸收17个中子。

在梅洛尼飞行四分钟后,罗宾逊与僚机鲍勃·哈根(Bob Hagen)完成了他的飞行。两人几乎立刻就遇到了麻烦。在云层内,罗宾逊被迫紧急转向,以避开一团辐射。他的飞机失速,失控地旋转起来。凭借高超的飞行技术,他得以恢复飞行,飞出云层。但没有爆炸,罗宾逊和哈根的问题才刚刚开始:他们飞机的电力系统被打乱了,他们找不到信标加油的位置。暴雨也减弱了能见度。他们在太平洋上空迷了路,时间不多了。

当他们找到一个机场时,两架喷气式飞机都在蒸汽上飞行。黑根在着陆时“火冒三丈”,轮胎在撞击中爆了。鲁宾逊跑得太远了,没能跑进球场。他考虑跳伞,但为了保护他免受辐射,他被赋予了一件60磅重的铅背心。最后,他试图在海洋上着陆。当他降落时,他的雷击喷气式飞机撞到了一个浪头,翻了个身。救援直升机到达时,飞机正在下沉,看不见了。那是罗宾逊生前最后一次露面。他当时28岁,有妻子和女儿。

这些人是不同的同类。他们是英雄。我不知道我们是否还能再见到他们

玛莎·德马雷,核试验档案馆,美国

在救援直升机搜寻罗宾逊的同时,其他飞机上的过滤器也被回收,并运回美国洛斯阿拉莫斯进行分析。在那里,科学家发现了未被发现的同位素Pu-244的迹象,其半衰期为8000万年。消息传到了伯克利的西博格,他的团队意识到,根据洛斯阿拉莫斯质谱仪的检测极限,Pu-244必须至少占样本的0.1%。这意味着其他甚至更重的元素几乎肯定是通过“常春藤麦克”爆炸中的中子俘获产生的。

伯克利的研究小组成功地说服了一位前同事,把从取样飞机上取下的一半滤镜给了他们。在不到一个月的时间里,对过滤器的仔细分析发现了当时未知的元素99和100。这一发现的绝密性质意味着它直到1955年才被公布,当时该团队能够在实验室中合成新元素。它们被命名为爱因斯坦和fermium。

它们是核试验发现的第一批元素,也可能是最后一批。韦勒斯坦说:“虽然做这样的测试可能有一些有趣的科学优势,但对世界来说,不做这些测试可能更好。”“它们加速了军备竞赛,对人类来说,避免这种情况可能比了解这些知识能给我们带来的好处更重要。”

在宣布新元素时,罗宾逊已被宣布在战斗中牺牲,并被追授杰出飞行十字勋章。但是,作为一次秘密核试验的受害者,他直到2002年才在阿灵顿获得纪念碑。直到今天,罗宾逊和其他原子老兵所冒的风险才被认识到。德马雷说,这些人是不同的类型。他们冒着生命危险。他们聪明、善良、勇敢,而且非常爱国。他们是英雄。我不知道我们是否还能再见到他们的同类。”

基特·查普曼,英国南安普顿科学作家,著有超重2019年6月由布卢姆斯伯里出版社出版综述了manbetx手机客户端3.0作者:Philip Ball