Mrak z atómovej bomby nad Nagasaki z Koyagi-jima v roku 1945 bol jednou z prvých jadrových detonácií, ktoré sa na tomto svete odohrali. Po desaťročiach mieru Severná Kórea znovu vybuchuje bomby. Kredit: Hiromichi Matsuda.

Veda vie, či národ testuje jadrové bomby

Zemetrasenie? Jadrový výbuch? Štiepenie alebo fúzia? Vieme, aj keď svetoví vodcovia klamú.

"Severná Kórea učila veľkú lekciu pre všetky krajiny na svete, najmä nečestné krajiny diktatúr alebo čokoľvek: ak nechcete, aby vás USA napadli, získajte nejaké jadrové zbrane." -Michael Moore

Na medzinárodnej scéne je pre svet viac než také hrozivé možnosti jadrovej vojny desivejšie. Mnoho krajín má bombu - niektoré s bombami iba na štiepenie, iné dosiahli smrteľnejšiu jadrovú fúziu - ale nie každý verejne vyhlasuje, čo má. Niektoré detonujú jadrové zariadenia, zatiaľ čo ich popierajú; iní tvrdia, že majú fúzne bomby, keď nemajú schopnosť. Vďaka hlbokému porozumeniu vedy, Zeme a spôsobu, akým ňou prechádzajú tlakové vlny, nepotrebujeme pravý národ, aby sme zistili skutočný príbeh.

Fotografia Kim Jong-Un, ktorá bola vydaná len pár týždňov pred najnovšou severokórejskou jadrovou detonáciou. Ukazuje vodcu národa na farme Catfish na nezverejnenom mieste v Severnej Kórei. Obrazový kredit: obrázky KNS / AFP / Getty.

V januári 2016 severokórejská vláda tvrdila, že odpálili vodíkovú bombu, ktorú sľúbili použiť proti akýmkoľvek agresorom, ktorí ohrozujú ich krajinu. Aj keď spravodajské strediská popri svojich správach uvádzali fotografie oblakov húb, nie sú súčasťou moderných jadrových skúšok; to bolo archívne zábery. Žiarenie, ktoré sa uvoľní do atmosféry, je nebezpečné a bolo by jasným porušením Zmluvy o všeobecnom zákaze jadrových skúšok z roku 1996. Čo teda všeobecne robia národy, ak chcú skúšať jadrové zbrane, robia to tam, kde nikto nemôže detekovať žiarenie: hlboko pod zemou.

V Južnej Kórei je hlásenie situácie zlé, ale nepresné, pretože znázornené huby sú staré desaťročia a nesúvisia so severokórejskými testami. Snímka: Yao Qilin / Xinhua Press / Corbis.

Bombu môžete odpáliť kdekoľvek sa vám páči: vo vzduchu, pod vodou v oceáne alebo na mori alebo v podzemí. Všetky tri sú v zásade zistiteľné, hoci energia výbuchu „utlmí“ akékoľvek médium, ktorým prechádza.

  • Vzduch, ktorý je najmenej hustý, robí najhoršiu prácu tlmením zvuku. Búrky, sopečné výbuchy, odpaľovanie rakiet a jadrové výbuchy emitujú nielen zvukové vlny, na ktoré sú naše uši citlivé, ale aj infrazvukové vlny (dlhá vlnová dĺžka, nízka frekvencia), ktoré - v prípade jadrovej explózie - sú také energické, že detektory pôsobia všade svet by to ľahko vedel.
  • Voda je hustejšia, a tak aj keď zvukové vlny cestujú rýchlejšie vo vode ako vo vzduchu, energia sa rozptyľuje podstatne ďalej. Ak je však jadrová bomba odpálená pod vodou, uvoľnená energia je taká veľká, že generované tlakové vlny sa dajú veľmi ľahko zachytiť pomocou hydroakustických detektorov, ktoré mnohé krajiny rozmiestnili. Okrem toho neexistujú žiadne prírodné prírodné javy, ktoré by bolo možné zamieňať s jadrovým výbuchom.
  • Ak sa teda chce krajina pokúsiť „skryť“ jadrový test, najlepšie je vykonať test v podzemí. Zatiaľ čo generované seizmické vlny môžu byť pri jadrovom výbuchu veľmi silné, príroda má ešte silnejší spôsob generovania seizmických vĺn: zemetrasenia! Jediným spôsobom, ako sa od seba odlíšiť, je presné určenie polohy, pretože zemetrasenie sa vyskytuje len veľmi, veľmi zriedka v hĺbke 100 metrov alebo menej, zatiaľ čo jadrové testy (doteraz) sa vždy odohrávali len v malej vzdialenosti pod zemou.

Krajiny, ktoré overili Zmluvu o zákaze jadrových skúšok, zriadili na tento účel seizmické stanice na celom svete, aby zistili, ktoré jadrové testy sa vyskytujú.

Medzinárodný monitorovací systém jadrových skúšok, ktorý predstavuje päť hlavných typov skúšok a umiestnenia každej stanice. Všetci hovoria, že v súčasnosti existuje 337 aktívnych staníc. Obrazový kredit: CTBTO.

Je to tento akt seizmického monitorovania, ktorý nám umožňuje vyvodiť závery o tom, aký silný výbuch bol, ako aj o tom, kde na Zemi - v troch dimenziách - došlo. Severokórejská seizmická udalosť, ku ktorej došlo v roku 2016, bola odhalená na celom svete; po celej Zemi existuje 337 aktívnych monitorovacích staníc, ktoré sú citlivé na podobné udalosti. Podľa Geologického prieskumu Spojených štátov (USGS) sa v Severnej Kórei 6. januára 2016 vyskytla udalosť, ktorá bola ekvivalentom zemetrasenia s magnitúdou 5,1 a prebiehala v hĺbke 0,0 kilometra. Na základe veľkosti zemetrasenia a seizmických vĺn, ktoré sme zistili, môžeme rekonštruovať množstvo energie, ktoré sa uvoľnila udalosť - okolo ekvivalentu 10 kilogramov TNT - a určiť, či je to pravdepodobne jadrová udalosť alebo nie.

Vďaka citlivosti monitorovacích staníc je možné dobre stanoviť hĺbku, veľkosť a polohu výbuchu, ktorý spôsobil otrasy Zeme 6. januára 2016. Obrázkový kredit: Geologický prieskum USA, prostredníctvom http://earthquake.usgs.gov/earthquakes/eventpage/us10004bnm#general_map.

Skutočný kľúč, okrem nepriamych dôkazov o veľkosti a hĺbke zemetrasenia, pochádza z typov generovaných seizmických vĺn. Všeobecne existujú S-vlny a P-vlny, kde S znamená sekundárne alebo strihové, zatiaľ čo P znamená primárne alebo tlakové. Je známe, že zemetrasenia vytvárajú veľmi silné vlny S v porovnaní s vlnami P, zatiaľ čo jadrové testy vytvárajú oveľa silnejšie vlny P. Teraz Severná Kórea tvrdila, že ide o vodíkovú (fúznu) bombu, ktorá je oveľa, oveľa smrtelnejšia ako štiepne bomby. Zatiaľ čo energia uvoľňovaná fúznou zbraňou na báze uránu alebo plutónia je zvyčajne rádovo 2–50 kilogramov TNT, pri bombe H (alebo vodíkovej bombe) môžu byť tisícky krát väčšie úniky energie. ktoré sa konalo v Sovietskom zväze v roku 1961 v teste cára Bomby, pričom sa uvoľnila TNT energie v hodnote 50 megatónov.

Výbuch caru Bomba z roku 1961 bol najväčšou jadrovou detonáciou, ktorá sa kedy uskutočnila na Zemi, a je pravdepodobne najslávnejším príkladom fúznej zbrane, ktorá bola kedy vytvorená. Obrazový kredit: Andy Zeigert / flickr.

Profil vĺn prijímaných po celom svete nám hovorí, že to nebolo zemetrasenie. Takže áno, Severná Kórea pravdepodobne odpálila atómovú bombu. Ale bola to fúzna bomba alebo štiepna bomba? Medzi nimi je veľký rozdiel:

  • Jadrová štiepna bomba má ťažký prvok s množstvom protónov a neutrónov, ako sú určité izotopy uránu alebo plutónia, a bombarduje ich neutrónmi, ktoré majú šancu byť zachytené jadrom. Ak dôjde k záchytu, vytvorí nový nestabilný izotop, ktorý sa bude disociovať na menšie jadrá, uvoľňovať energiu a tiež ďalšie voľné neutróny, čo umožní vznik reťazovej reakcie. Ak je nastavenie správne vykonané, môže táto reakcia podstúpiť obrovské množstvo atómov, pomocou Einsteinovej E = mc² sa premení stovky miligramov alebo dokonca gramov látky na čistú energiu.
  • Bomba s jadrovou fúziou prijíma ľahké prvky, ako je vodík, a pri obrovských energiách, teplotách a tlakoch spôsobuje, že sa tieto prvky kombinujú do ťažších prvkov, ako je hélium, a uvoľňujú tak ešte viac energie ako štiepna bomba. Požadované teploty a tlaky sú také veľké, že jediný spôsob, ako sme prišli na to, ako vytvoriť fúznu bombu, je obklopiť peletu fúzneho paliva štiepnou bombou: iba to obrovské uvoľnenie energie môže spustiť reakciu jadrovej fúzie, ktorú potrebujeme uvoľniť všetku tú energiu. To sa môže počas fázy fúzie zmeniť na čistú energiu na čistú energiu.
Podobnosť medzi známymi skúškami jadrového štiepenia a podozrivým štiepnym testom je nezameniteľná. Napriek tomu, čo sa tvrdí, dôkazy poukazujú na skutočnú povahu týchto zariadení. Všimnite si, že štítky Pn a Pg sú pozadu, podrobnosti, ktoré by si možno všimol iba geofyzik. Obrázkový kredit: Alex Hutko na Twitteri prostredníctvom https://twitter.com/alexanderhutko/status/684588344018206720/photo/1.

Pokiaľ ide o energetický výnos, neexistuje spôsob, ako by severokórejské zemetrasenie bolo spôsobené fúznou bombou. Keby to tak bolo, bola by to zďaleka najnižšia energia, najúčinnejšia fúzna reakcia, ktorá sa kedy na planéte vytvorila, a urobila by sa tak, že dokonca aj teoretici si nie sú istí, ako k tomu môže dôjsť. Na druhej strane existuje dostatok dôkazov, že nejde iba o štiepnu bombu, pretože tento výsledok seizmickej stanice - zverejnený a zaznamenaný seizmológom Alexandrom Hutkom - ukazuje neuveriteľnú podobnosť medzi severokórejskou štiepnou bombou 2013 a explóziou v roku 2016.

Rozdiel medzi prirodzene sa vyskytujúcimi zemetraseniami, ktorých priemerný signál je zobrazený modrou farbou, a jadrovým testom, ako je znázornené červenou farbou, nenecháva žiadne nejasnosti, pokiaľ ide o povahu takejto udalosti. Obrazový kredit: 'Sleuthing Seismic Signals', Science and Technology Review, March 2009.

Inými slovami, všetky údaje, ktoré máme, poukazujú na jeden záver: výsledkom tohto jadrového testu je, že prebieha štiepna reakcia bez náznaku fúznej reakcie. Bez ohľadu na to, či to bolo preto, že fáza fúzie bola navrhnutá a zlyhala, alebo preto, že myšlienka, že Severná Kórea mala fúznu bombu, bola navrhnutá ako zastrašujúca lest, určite to nebolo zemetrasenie! S-vlny a P-vlny dokazujú, že Severná Kórea odpudzuje jadrové zbrane, čo je v rozpore s medzinárodným právom, ale seizmické údaje, napriek ich neuveriteľným vzdialeným polohám, hovoria, že nejde o fúznu bombu. Severná Kórea má jadrové technológie z obdobia štyridsiatych rokov, ale už ďalej. Všetky ich testy boli iba štiepením, nie fúziou. Aj keď klamú svetoví vodcovia, Zem nám povie pravdu.

Začíname s A Bang je teraz na Forbes a znovu publikovaný na Medium vďaka našim podporovateľom Patreonu. Ethan je autorom dvoch kníh Beyond the Galaxy a Treknology: Science of Star Trek od Tricorders po Warp Drive.