これが、オッペンハイマーによって作成された 3 つの原子爆弾、「シンマン」、「リトルボーイ」、「ファットマン」の仕組みです。

クリストファー・ノーラン監督の新作『オッペンハイマー』は、最初の核兵器を製造するために科学が戦争に投入された歴史上の重大な瞬間、つまりマンハッタン計画の時代を描いています。地球は第二次世界大戦の真っ只中にあり、戦争を打破するために科学が非常に重要視された時代でした。この良い例は、ナチスがメッセージを暗号化するために使用したエニグマ機械の解読に成功した、アラン・チューリング率いる英国の数学者チームのチームです。しかし今回の目的は破壊を避けることではなく、むしろその逆でした。マンハッタン計画では、事態が悪化した場合に使用できる、可能な限り最も破壊的な兵器を開発しようとしました。少なくとも、それが彼が生まれ持った決断だった。

当初、マンハッタン計画はノーラン監督の新作の主人公である物理学者ジュリアス・ロバート・オッペンハイマーが率いていた。世界最高の物理学者数人が彼と協力して、最初は 2 つの爆弾を作成し、後に 3 つになりました。しかし、それらはどのように機能したのでしょうか?米国が隠しておきたかったあの破壊的なエースの物理的性質とは何でしょうか？

それはすべて、弾道型と爆縮型の2 つのタイプがあるため、どの爆弾について話しているのかによって異なります。オッペンハイマー氏と彼のチームは前者に焦点を当てたいと考えていましたが、念のため後者の 1 つも作成しました。それぞれがどのように機能するかを幅広く見てみましょう。

2種類の核分裂核兵器

核分裂は、非常に重い原子の原子核が分裂して 2 つ以上の軽い原子を生じ、大量のエネルギーを放出する現象です。

これは、原子力発電所で発生するように電力を取得したり、潜水艦や宇宙船、その他の機能に電力を供給したりするために使用できます。しかしまた、非常に爆発性の武器を作ることもでき、それは周囲の大量の地形を破壊するだけではありません。また、関与する原子の性質により、放射能が放出され、影響を受けた人々を何年にもわたって死亡させる可能性があります。

このタイプの物理現象は、この知識を核兵器の製造に応用するためにマンハッタン計画が計画されたときに、つい最近発見されました。これらには弾道または爆縮の 2 つのタイプがあることが決定されました。

弾道タイプは、同じく核分裂性ウランで作られた標的に向かって発射される核分裂性ウラン弾を使用します。衝突の瞬間に、核連鎖反応を維持するために必要な放射性物質の最小量である臨界量に達します。したがって、これらの原子の核分裂が発生し、大量のエネルギーと放射性粒子が放出され、その周囲のさらに多くの原子の核分裂も促進されます。

一方、爆縮核兵器は、ウランやプルトニウムなどの放射性元素の核分裂性原子を使用し、それらを爆発物で囲みます。これらが爆発すると、放射性元素は臨界質量に達するまで圧縮され、連鎖反応が解放されます。

3 つの非常に破壊的な武器の正式名

オッペンハイマーのチームが両方のタイプの武器の調査を開始したとき、当初は弾道タイプに取り組むことが決定され、その長くて薄い発射体の形状からシンマンと名付けられました。しかし、彼らはいくつかの誤解を発見したため、さらに大きなファットマンと呼ばれる爆縮型の開発に取り組むことになりました。さらに、シンマンの問題を解決する方法がなかったため、別の方法で弾道核兵器を使用することが決定され、リトルボーイと呼ばれる代替品が製造されました。

オッペンハイマーのチームによる最初の試み

今日、弾道型核兵器はウランのみを使用できることが知られています。しかし、オッペンハイマーと彼のチームはプルトニウムを扱うことを望んでいた。核分裂で使用される放射性元素は、ウランやプルトニウムなどの元素の同位体です。つまり、同じ元素の原子でも、原子核内の中性子の数が変化し、原子質量がわずかに異なります。

Thin Man では、プルトニウム 239の同位体を使用しました。しかし、問題がありました。プルトニウム 240から分離するのは非常に困難であったため、プルトニウム 240 はかなり汚染されていました。このため、この発射体は自然核分裂率が高く、制御不能に爆発する可能性があり、非常に危険なものとなった。

このため、一方では爆縮核兵器の開発に取り組むことが決定された。ついでに弾道系兵器は初期設計を変更。こうしてリトルボーイが誕生しましたが、その主な違いは、プルトニウムではなくウランで機能することです。具体的にはウラン235です。

ファットマン、マンハッタン計画の爆縮兵器

当初、オッペンハイマーも彼のチームのほとんども爆縮兵器を作りたくありませんでした。しかし、シンマンでの最初の試みの失敗により、彼らはこのタイプの兵器にも取り組みたいと考えるようになりました。

こうして、爆薬に囲まれたプルトニウムを使用する兵器、ファットマンが誕生した。これは、自然核分裂の可能性が低く、制御がはるかに簡単な兵器でした。このため、当初よりもはるかに重要視されるようになりました。

オッペンハイマーの核兵器の悲惨な運命

1945 年、リトルボーイとファットマンの技術を応用した 2 つの爆弾が日本の広島と長崎に投下され、何百万もの命が奪われたという犠牲を払って第二次世界大戦が終結しました。

オッペンハイマー自身も後に、自分の実験室で生まれた爆弾を使って行われたことを拒否したことを認めることになる。しかし、その時点で彼はマンハッタン計画の責任者ではありませんでした。その管理はアメリカ軍の手に渡った。

このようにして、戦争に使用された科学は何百万もの命を救うことができるが、同時にそれらを破壊することもできることが証明されました。それは、クリストファー・ノーラン監督の新しい映画でまもなく見ることになる種が発芽したときに起こったことです。