Доказана теоретическая несостоятельность гафниевой бомбы
Несколько лет назад общественность всколыхнуло известие о возможности создания ядерного оружия принципиально нового типа — так называемой «чистой» гафниевой бомбы. Ряд экспериментальных работ, выполненных в Центре квантовой электроники при Техасском университете в Далласе, а также серьезный интерес Пентагона наводили на мысль, что бомба уже не за горами. Однако российский физик Е. В. Ткаля (НИИЯФ МГУ) в своих работах показал, что до реализации этой «голубой мечты» военных еще далеко: созданию бомбы препятствуют не технические трудности, а принципиальные теоретические расчеты, игнорируемые американскими исследователями.
Изомер гафния 178m2Hf представляет собой ядро гафния-178 в возбужденном состоянии с запасенной энергией 2,446 МэВ, что соответствует более чем гигаджоулю (примерно 250 кг в тротиловом эквиваленте) на один грамм вещества. Из-за высокого спина, затрудняющего высвобождение запасенной энергии, у этого изомера рекордно большой период полураспада — 31 год. Поэтому так соблазнительна мысль о создании бомбы на основе этого изомера: достаточно взять гафний-178, перевести его в возбужденное состояние, упаковать в оболочку и снабдить ее каким-либо устройством высвобождения энергии. При взрыве такой бомбы выделялись бы исключительно фотоны, т. е. гамма-лучи; она производила бы разрушения вокруг себя без радиационного заражения окружающей среды, и потому на нее не распространялись бы соглашения по обычному ядерному вооружению.
Чтобы бомба была по-настоящему эффективной, необходимо ускорить процесс высвобождения энергии в миллионы раз — т. е. период полураспада с 31 года надо сократить до секунд. Самый простой способ ускорить распад — облучить ядра рентгеновскими лучами. Поглотив рентгеновский фотон относительно небольшой энергии, ядро переходит на другой возбужденный уровень и оттуда уже быстро высвобождает всю запасенную энергию.
Наблюдение этого эффекта и описывается в ряде публикаций американских исследователей, появившихся в период с 1999-го по 2005 год. Правда, речь идет об очень небольшом ускорении распада: в зависимости от условий конкретного эксперимента средняя интенсивность излучения изомерного образца возрастала лишь на несколько процентов. Тем не менее это не лишало американских исследователей оптимизма, и они надеялись впоследствии достичь более впечатляющих успехов.
Разумеется, другие экспериментальные группы предприняли попытки повторить эксперименты техасских исследователей. Сразу в четырех национальных лабораториях США — Лос-Аламосской, Аргоннской, Лоуренс-Ливермор и Брукхэвенской — были проведены аналогичные эксперименты с гораздо более мощными рентгеновскими лучами, и ни один их них не подтвердил ускорение распада гафниевого изомера.
Оказалось, конфликт не только с экспериментом. В критической статье, вышедшей в майском номере журнала «УФН» (Е. В. Ткаля, «Успехи Физических Наук», т. 175, Н. 5, 2005, стр. 555-561), а также в ряде других работ сотрудник НИИЯФ МГУ Е. В. Ткаля продемонстрировал, что заявленные техасскими исследователями результаты не могут быть поняты теорией даже при самых сильных предположениях о структуре этого изомера. Проведя оценки эффективности всех возможных механизмов этого распада, автор получил значения на несколько порядков меньшие, чем те, что следуют их работ техасцев. Можно без преувеличения сказать, что заявленные ими результаты противоречат всему более чем полувековому опыту ядерной физики.
Таким образом, в этой истории — по крайней мере, на сегодняшний день — можно поставить точку. Ядра 178m2Hf, конечно, несут в себе запасенную энергию, но заставить ее эффективно выделяться с помощью современных технологий пока нереально. Заявленные результаты не подтверждены другими исследователями и находятся в противоречии со всей теоретической ядерной физикой. Гафниевая бомба пока остается уделом фантастов, хотя, конечно, нельзя исключить вероятности, что в будущем появятся новые, неведомые сейчас методы ускорения распада долгоживущих изомеров.
