Tìm kiếm
Close this search box.

Vì sao Oppenheimer xứng đáng có bộ phim của riêng mình

Mục lục

J. Robert Oppenheimer có thể là nhà vật lý lý thuyết quan trọng nhất trong lịch sử. Ông chưa bao giờ đoạt giải Nobel, nhưng ông đã thay đổi thế giới nhiều hơn hầu hết những người đoạt giải Nobel. Dưới sự lãnh đạo của ông, các nhà vật lý giỏi nhất thế kỷ 20 đã chế tạo ra bom nguyên tử, thay đổi mãi mãi dòng chảy của lịch sử. 

“Nếu xảy ra một cuộc chiến tranh thế giới khác, nền văn minh này có thể sụp đổ.” (“If there is another world war, this civilization may go under.”)

Ông đã tác động đến mọi cuộc chiến tranh diễn ra và mọi nền hòa bình được thiết lập kể từ khi Thế chiến thứ hai kết thúc. Ông cũng tạo ra một con đường để loài người tự hủy diệt. 

“Bây giờ tôi đã trở thành cái chết, kẻ hủy diệt thế giới.” (“Now I am become death, the destroyer of worlds.”)

Video này nói về cách chế tạo một quả bom nguyên tử, cuộc đời của Oppenheimer và lý do tại sao các nhà khoa học nghiêm túc lại lo lắng về vụ nổ đốt cháy bầu khí quyển, chấm dứt mọi sự sống trên Trái đất.

I. TUỔI TRẺ VÀ CON ĐƯỜNG HỌC VẤN CỦA OPPENHEIMER

1. Tuổi trẻ bất hạnh và nổi loạn

Khi J. Robert Oppenheimer 21 tuổi, ông đã đặt một quả táo tẩm hóa chất độc hại trên bàn của gia sư vật lý của mình. Gia sư, Patrick Blackett, là một nhà thực nghiệm, và ông đã thúc ép Robert làm nhiều hơn những gì ông cho rằng Robert không giỏi, công việc thực nghiệm.

Oppenheimer đã trải qua những ngày của mình ở một góc của Phòng thí nghiệm dưới tầng hầm của J.J Thompson, đang cố gắng tạo ra những màng mỏng berili, được sử dụng để nghiên cứu các electron.

Nhưng Oppenheimer lại vụng về và không giỏi công việc này. Chẳng bao lâu sau, ông trốn nhiệm vụ của mình trong phòng thí nghiệm, dàng thời gian nghe giảng và đọc các tạp chí vật lý. Đó là năm 1925, và Oppenheimer 21 tuổi đang bị mê hoặc bởi lĩnh vực cơ học lượng tử mới. Mặc dù được vây quanh bởi những nhà vật lý lỗi lạc như Rutherford và Chadwick, Oppenheimer vẫn vô cùng cảm thấy bất hạnh.

Ông viết: “Tôi đang có khoảng thời gian khá tồi tệ. Công việc trong phòng thí nghiệm thật nhàm chán và tôi dở việc đó đến mức không thể cảm thấy rằng mình đang học được điều gì đó.” (“I’m having a pretty bad time. The lab work is a terrible bore and I’m so bad at it that it’s impossible to feel that I’m learning anything.” )

Một người bạn bước vào thấy ông đang nằm trên sàn phòng mà ông gọi là “cái hố khốn khổ” (miserable hole), rên rỉ và lăn lộn từ bên này sang bên kia trong nỗi đau khổ về mặt cảm xúc. Chính trong tình trạng này, Robert đã thử đầu độc Blackett. 

Không có ghi chép về các chi tiết cụ thể. Có những báo cáo trái ngược nhau nếu Oppenheimer sử dụng xyanua hoặc thứ gì đó mà ông tìm thấy trong phòng thí nghiệm có thể khiến Blackett thương.

Câu chuyện này nghe có vẻ khó tin nhưng chính Oppenheimer đã xác nhận điều đó. May mắn thay, Blackett không ăn quả táo. Nhưng vụ đầu độc đã đến tai các lãnh đạo Đại học Cambridge. Vào thời điểm đó, cha mẹ của Robert đã từ Mỹ đến thăm con trai họ và Julius Oppenheimer đã “bôi trơn”  công để Cambridge không buộc tội hình sự. 

Nhờ tiền bạc của gia đình, Robert thậm chí còn không bị đuổi khỏi Cambridge với điều kiện ông phải có các buổi tư vấn định kỳ với bác sĩ tâm thần ở London.

Các bạn có thể xem qua cuộc đời ông một cách sinh động và hấp dẫn hơn tại kênh Youtube của Long Day: https://youtu.be/gElkKz3yBP8

2. Gặp gỡ Max Born – Bén duyên với Cơ học lượng tử

Vào mùa hè năm 1926, Robert tới Đại học Göttingen. Trưởng khoa là Max Born, người chỉ hai năm trước đó đã đặt ra thuật ngữ cơ học lượng tử (Quantenmechanik). Born được cho là một giáo viên chu đáo và nhẹ nhàng. Đồng thời đã bảo trợ cho công việc của Werner Heisenberg, Wolfgang Pauli, Enrico Fermi và Eugene Wigner, những người đứng đầu trong cơ học lượng tử.

Lớp học của Oppenheimer tại đây cũng rất phi thường, bạn học của ông bao gồm cả những ngôi sao sáng như Paul Dirac và John Von Neumann. Trong khi văn hóa học thuật ở Cambridge tập trung vào vật lý thực nghiệm (experimental physics) thì Göttingen lại tập trung vào vật lý lý thuyết (theoretical physics). 

Và dưới sự dìu dắt của Max Born, Oppenheimer đã phát triển mạnh mẽ. Sức khỏe tinh thần của ông được cải thiện. Và ông đã tìm thấy một cộng đồng gồm những người bị ám ảnh bởi vật lý tương tự như chính bản thân mình.

Vào ngày 14 tháng 11 năm 1926, Robert viết cho Frank, em trai ông: 

“Em muốn Göttingen… Tạ ơn Chúa, anh thấy công việc này vất vả, và rất thú vị.” “You would like Göttingen… I find the work hard, thank God, and almost pleasant.”

Robert Oppenheimer ngày càng toả sáng và tài năng của ông dần được công nhận. Born sau này viết: 

“Em ấy là một người có tài năng lớn, và em ấy ý thức được sự vượt trội của mình. Điều này thậm chí làm cho em bối rối và gặp phiền toái”. (“He was a man of great talent, and he was conscious of his superiority in a way which was embarrassing and led to trouble.”)

3. Tiến sĩ vật lý về Vật lý lượng tử ở tuổi 23

Khi Oppenheimer 23 tuổi, ông tốt nghiệp Tiến sĩ vật lý. Ông viết luận án bằng tiếng Đức về vật lý lượng tử. Ông đã xuất bản nhiều bài nghiên cứu trong hai năm ở Göttingen. Khá nhiều trong số đó là bản mở rộng từ các nghiên cứu của Werner Heisenberg, người chỉ hơn Oppenheimer ba tuổi.

Cuối cùng hai người gặp nhau vào năm 1927, cùng năm Heisenberg xuất bản bài nghiên cứu mang tính đột phá của ông về nguyên lý bất định lượng tử (Quantum uncertainty principle). Nhìn chung thì cặp đôi này rất hợp nhau. Không ai ngờ rằng chỉ 15 năm sau, họ là đối thủ cạnh tranh khốc liệt cho cuộc đua chế tạo quả bom hạt nhân đầu tiên. Oppenheimer đại diện Hoa Kỳ và Heisenberg đại diện cho Đức Quốc xã.

II. NĂNG LƯỢNG HẠT NHÂN (1932 – 1939)

1. Không thể lấy được năng lượng từ hạt nhân

Vào thời điểm đó, người ta cho rằng việc thu được lượng năng lượng đáng kể từ các nguyên tử phóng xạ là không thể.

Kể từ khi Henri Becquerel, Marie và Pierre Curie phát hiện ra chất phóng xạ vào cuối những năm 1890, người ta đã biết rằng phóng xạ là một quá trình thụ động. Các nguyên tử không ổn định sẽ phân hủy một cách ngẫu nhiên, vào những thời điểm không thể biết trước và chắc chắn không có cách nào để kiểm soát điều đó. 

Năm 1933, Ernest Rutherford, sếp cũ của Oppenheimer ở Cambridge, đã viết: “Bất cứ ai mong đợi một nguồn năng lượng từ sự biến đổi của những nguyên tử này đều đang ở trên mây.” (“Anyone who expects a source of power from the transformations of these atoms is talking moonshine.”)

Cùng năm đó, Albert Einstein nói rằng: “Không có dấu hiệu nhỏ nhất nào cho thấy khả năng lấy được năng lượng hạt nhân – Muốn làm được thì phải phá vỡ được nguyên tử có chủ đích”. (“There is not the slightest indication that nuclear energy will ever be obtainable – it would mean that the atom would have to be shattered at will.”)

2. Dùng Proton để phá vỡ hạt nhân nguyên tử

Vậy làm thế nào bạn có thể phá vỡ một hạt nhân nguyên tử? Bạn có thể lấy một proton và tăng tốc nó qua một điện trường lớn rồi cho nó đập vào hạt nhân.

Đây chính xác là những gì John Cockroft và Ernest Walton đã làm vào năm 1932. Họ đã tăng tốc proton đạp vào hạt nhân lithium, phá vỡ hạt nhân này ra. Cặp đôi này sau đó đã giành được giải thưởng Nobel cho công trình này. 

Nhưng một proton mang điện tích dương nên nó bị đẩy bởi tất cả các hạt nhân cũng mang điện tích dương.  Vì vậy, để có vượt qua rào cản này, Cockroft và Walton đã phải sử dụng dòng điện 250.000 volt để tăng tốc các proton. Ngay cả khi đó, chỉ có khoảng một trong một tỷ proton thực sự va chạm và tách rời một hạt nhân lithium. Vì vậy, đây không phải là một cách hiệu quả để lấy được năng lượng.

3. Dùng Neutron để phá vỡ hạt nhân

Nhưng có một cách khác. Năm 1932, neutron được phát hiện, loại hạt hạ nguyên tử này nặng hơn proton khoảng 0,1% và nó không mang điện tích. Vì vậy neutron sẽ không bị đẩy ra khỏi hạt nhân.

Và vào năm 1933, Leo Szilard đang nghĩ về cách sử dụng neutron để phân chia hạt nhân. 

“Tôi chợt nhận ra rằng nếu chúng ta có thể tìm thấy một nguyên tố bị phân tách bởi các neutron” (“It suddenly occurred to me that if we could find an element which is split by neutrons”)

“và nó sẽ phát ra hai neutron khi nó hấp thụ một neutron” (“and which would emit two neutrons when it absorbed one neutron”)

“một nguyên tố như vậy, nếu được tập hợp với khối lượng đủ lớn, có thể duy trì một chuỗi hạt nhân”. (“such an element, if assembled in sufficiently large mass, could sustain a nuclear chain reaction”)

Nhưng vấn đề là không ai biết liệu có nguyên tố nào có loại hạt nhân có thể làm được điều đó hay không.

III. NHEN NHÓM Ý TƯỞNG VỀ BOM HẠT NHẬN

1. Thí nghiệm phân tách hạt nhân Uranium bằng Neutron của Otto Hahn và Fritz Strassmann

Vào ngày 29 tháng 1 năm 1939, Luis Alvarez, một nhà vật lý trẻ đầy triển vọng, đang cắt tóc trong khi đọc tờ báo Biên niên sử San Francisco (San Francisco Chronicle). Đột nhiên, anh ta nhảy khỏi ghế khi đang cắt tóc nửa chừng và chạy đến văn phòng của Oppenheimer. 

Alvarez đọc một bài báo về việc hai nhà hóa học người Đức, Otto Hahn và Fritz Strassmann, đã tách thành công một nguyên tử uranium bằng cách dùng neutron bắn phá nó.

Oppenheimer không ấn tượng lắm. “Điều đó là không thể”, ông đã nói với chàng trai trẻ Alvarez. Ông dùng toán học chứng minh trên bảng đen của mình tại sao không bao giờ có thể xảy ra sự phân hạch bằng cách như vậy. Nhưng ngày hôm sau, Alvarez đã lặp lại thí nghiệm và mời Oppenheimer đến xem. 

Alvarez sau đó nhớ lại rằng “Trong vòng chưa đầy 15 phút, ông ấy không chỉ đồng ý rằng phản ứng là xác thực mà còn suy đoán rằng trong quá trình này, các neutron bổ sung sẽ bốc hơi và có thể được sử dụng để phân tách nhiều nguyên tử uranium hơn và từ đó tạo ra năng lượng hoặc chế tạo bom.”

Khi một nguyên tử uranium-235 tách ra, nó mất đi một ít khối lượng. Khối lượng này được giải phóng dưới dạng năng lượng, tuân theo phương trình tương đương khối lượng-năng lượng của Einstein (công thức E = mc2).

Đó là một lượng năng lượng rất nhỏ, ít hơn khoảng 20 lần so với lượng cần thiết để làm nâng một hạt cát. Nhưng nguyên tử cũng rất nhỏ. Trong một kilogram uranium có khoảng một nghìn nghìn tỷ nguyên tử. Vì vậy, năng lượng nhanh chóng tăng lên. Rất nhanh, hầu hết mọi người đều bị thuyết phục.

2. Tổng thống Roosevelt  lập Uỷ ban uranium S1

Vào tháng 8 năm 1939, Einstein, người chỉ mới sáu năm trước đã tin rằng bom hạt nhân là không thể, đã ký tên mình vào một lá thư gửi Tổng thống Franklin Roosevelt. Bức thư, thực ra là do Szilard viết, đã công báo Roosevelt về khả năng có vũ khí hạt nhân.

Nó cũng đề cập rằng Đức đã tiếp cận được uranium từ các mỏ ở Tiệp Khắc, nơi gần đây đã bị Đức Quốc xã tiếp quản. Roosevelt  lập một ủy ban uranium không chính thức để thảo luận về chủ đề này. Nhưng sau đó, trong hai năm, không có gì xảy ra.

Năm 1941, Roosevelt nâng cấp ủy ban uranium không chính thức lên  ủy ban S-1 (S-1 Commitee). Cơ quan này sẽ báo cáo trực tiếp với Nhà Trắng. Mục tiêu rõ ràng là phát triển bom nguyên tử. Và vào tháng 5 năm 1942, Oppenheimer được mời vào ủy ban làm Điều phối viên của Rapid Rupture (tạm dịch: Phá vỡ nhanh).

3. Vì sao Oppenheimer được chọn vào uỷ ban S-1

Vậy tại sao ông lại được chọn?

Sau khi hoàn  bằng tiến sĩ, Oppenheimer trở  giáo sư vật lý, đầu tiên là tại UC Berkeley và sau đó là Caltech. Sự tỏa sáng mà ông thể hiện dưới sự dạy dỗ của Max Born không hề phai nhạt. Quả thực, nó đã phát triển  một sự nghiệp vật lý đáng chú ý nhưng kỳ lạ.

Trong 15 năm sau khi hoàn thành bằng tiến sĩ, Oppenheimer đã có những đóng góp quan trọng cho nhiều lĩnh vực, từ vật lý hạt nhân đến lý thuyết trường lượng tử và thậm chí cả vật lý thiên văn. Ông có một số ý tưởng đoạt giải Nobel. Một trong những học trò của ông, Willis Lamb, đã đoạt giải Nobel. Bản thân Oppenheimer đã được đề cử ba lần nhưng chưa bao giờ thực sự đoạt giải Nobel. 

Khi được hỏi tại sao ông cho rằng Oppenheimer chưa bao giờ đoạt giải Nobel, Murray Gell-Mann nói rằng: “Ông ấy không có Sitzfleisch”, một từ tiếng Đức có nghĩa là khả năng ngồi xuống ghế trong thời gian dài, và làm công việc khó khăn. 

“Ông ấy không bao giờ viết một bài báo dài hay làm một phép tính dài. Ông không có đủ kiên nhẫn cho việc đó.” (“He never wrote a long paper or did a long calculation. He didn’t have the patience for that.”)

Wolfgang Pauli cũng cho biết “Ý tưởng của ông ấy rất hay nhưng tính toán của ông ấy luôn sai”. (“His ideas are very good but his calculations are always wrong.”)

Nhưng Oppenheimer rất giỏi làm việc với con người. Ông ấy là một nhà lãnh đạo tự nhiên và lôi cuốn. Và sự kết hợp này, sức thu hút và khả năng tạo ra những ý tưởng tuyệt vời sẽ giúp ích rất nhiều cho ông ấy trong giai đoạn tiếp theo của cuộc đời.

IV. DỰ ÁN MANHATTAN

1. Oppenheimer trở  Giám đốc khoa học gây nhiều quan ngại

Vào ngày 18 tháng 9 năm 1942, Tướng Leslie Groves được giao phụ trách Dự án Manhattan. “Tôi chịu trách nhiệm phát triển bom nguyên tử.” (“I was responsible for the development of the atomic bomb.”)

Vào ngày đầu tiên, ông đặt mua 1200 tấn quặng uranium. Ngày hôm sau, ông đặt mua khu vực Oak Ridge, nơi quặng sẽ được tinh chế. Tháng tiếp theo, trong sự ngạc nhiên của nhiều người, ông đã chọn Oppenheimer làm giám đốc khoa học của Phòng thí nghiệm Los Alamos sắp được  lập. Oppenheimer vừa được chọn làm kiến trúc sư trưởng của bom nguyên tử.

Cơ sở quân sự có những quan ngại. Oppenheimer không có giải Nobel. Vậy liệu các nhà khoa học được thuê cho dự án có tôn trọng ý kiến và tuân theo sự lãnh đạo của ông không? Oppenheimer cũng không có kinh nghiệm quản lý trước đó đối với một dự án lớn như thế này. Hơn nữa, ông còn là một nhà vật lý lý thuyết.

Theo Isidore Rabi: “là một người rất thiếu thực tế… ông không biết gì về thiết bị”. (“was a very impractical fellow… he didn’t know anything about equipment.”)

Còn phải nói đến vấn đề về lập trường chính trị của Oppenheimer. Ông có mối liên hệ với Đảng Cộng sản, bao gồm cả vợ ông là Catherine, một  viên của đảng này.

Nhưng Groves rất ấn tượng với Oppenheimer. Ông coi trọng “tham vọng lớn lao” của người đàn ông này. Ông cũng biết rằng kiến thức đa lĩnh vực, không chỉ trong vật lý mà cả hóa học, kỹ thuật và luyện kim của Oppenheimer là vô giá. 

Groves nghĩ rằng Oppenheimer là một “thiên tài thực sự” (“real genius”), rằng Oppenheimer biết về mọi thứ.

“Anh ấy có thể nói chuyện với bạn về bất cứ chủ đề bạn đề cập.” (“he can talk to you about anything you bring up”)

“Mà cũng không đúng lắm” (“well, not exactly”)

“Anh ta không biết gì về thể thao cả.” (“he doesn’t know anything about sports”)

Hai người đàn ông không thể khác hơn được nữa. Oppenheimer nặng bằng một nửa Groves, mặc dù cả hai đều cao gần 1.8 mét. Về mặt ý thức hệ, Oppenheimer là người của Đảng cộng sản, Groves là người bảo thủ kiên định . Nhưng Groves tin chắc rằng Oppenheimer sẽ là người chế tạo bom nguyên tử trước Đức Quốc xã. Và đó mới là điều quan trọng.

Isidore Rabi sau đó nhận xét rằng việc chọn Oppenheimer vào vai trò này là “Tướng Groves nhìn chung không phải là thiên tài, nhưng mà nước đi này thật sự là thiên tài”.

2. Chọn Los Alamos làm địa điểm cho dự án Manhattan

Dự án Manhattan cần một địa điểm, một nơi nào đó biệt lập để giữ bí mật cho dự án, an toàn trước sự tấn công của kẻ thù. Và không ai muốn thừa nhận, nhưng cần một nơi thưa dân cư đề phòng có tai nạn.

Oppenheimer đề xuất Los Alamos, New Mexico. ông đã yêu sa mạc khắc nghiệt và những ngọn núi ở New Mexico khi ông ở độ tuổi 20. Năm 1929, Oppenheimer viết cho một người bạn: “Hai tình yêu lớn nhất của tôi là vật lý và New Mexico”. “Thật đáng tiếc là chúng không thể kết hợp được.” Nhưng Oppenheimer đã đánh giá thấp thách thức hậu cần và nhân sự cho dự án.

Năm 1943, Oppenheimer ước tính rằng ông cần khoảng 6 nhà khoa học được hỗ trợ bởi một số kỹ sư và kỹ thuật viên để chế tạo quả bom. Nhưng mà ông tính bị thiếu mất 2 chữ số phía sau.

764 nhà khoa học đã làm việc cho Dự án Manhattan, 302 trong số đó sẽ làm việc tại cơ sở Los Alamos. Lúc đỉnh điểm, có khoảng 130.000 người tham gia vào dự án chế tạo bom nguyên tử này. Tổng chi phí cho toàn dự án ở thời điểm đó là $2.2 tỷ. Đến lúc này, việc chế tạo bom nguyên tử không còn là nhiệm vụ bất khả thi nữa.

3. Lò phản ứng hạt nhân đầu tiên – 1942

Vào ngày 2 tháng 12 năm 1942, một nhóm các nhà vật lý tại Đại học Chicago, do Enrico Fermi đứng đầu, đã tạo ra lò phản ứng hạt nhân nhân tạo đầu tiên trên thế giới, Pile-1. Nó bao gồm 45 tấn uranium và uranium oxit và 330 tấn khối than chì. 

Điều kinh hoàng hơn là nó lại nằm dưới khán đài của sân bóng. Nó tạo ra khoảng nửa watt điện năng. Và nếu bạn có thể tạo ra một nhà máy điện hạt nhân, bạn có thể tạo ra một quả bom hạt nhận.

Sự khác biệt thực sự duy nhất giữa hai loại này là có bao nhiêu neutron va vào nguyên tử tiếp theo khiến nó phân tách và giải phóng nhiều neutron hơn. Nếu trung bình con số đó là một thì sẽ xảy ra phản ứng dây chuyền tự duy trì ổn định, và không phát triển. Nếu nó nhỏ hơn một thì phản ứng sẽ dừng lại. 

Và nếu có nhiều hơn một, phản ứng sẽ tăng lên. Đây được gọi là hệ số nhân, K. Ở trường hợp này thì các phản ứng hạt nhân cũng tương tự như đại dịch.

V. CÁCH CHẾ TẠO BOM NGUYÊN TỬ

Cách đơn giản nhất để chế tạo bom hạt nhân là đặt đủ số lượng vật liệu phân hạch gần nhau để tạo ra phản ứng dây chuyền. Số lượng đó được gọi là khối lượng tới hạn (critical mass).

Với uranium-235, bạn cần khoảng 52 kg, tạo thành một quả cầu có đường kính 17 cm. Nếu bạn sử dụng plutonium-239, khối lượng tới hạn sẽ nhỏ hơn nhiều, chỉ khoảng 10 kg, sẽ tạo ra một quả cầu chỉ rộng 10 cm.

1. Thiết kế bom dạng súng (gun-type design) – Uranium

Trong vài năm đầu tiên, các nhà khoa học đã nghiên cứu một loại bom có thiết kế kiểu súng (gun-type design). Bên trong một quả bom dạng súng, bạn có hai phiến uranium-235, cả hai đều có khối lượng dưới mức tới hạn.

Sau đó, bằng cách sử dụng chất nổ thông thường như cordite, bạn nhanh chóng bắn phiến này về phía phiến kia. Khi đó khối lượng tổng kết hợp của 2 phiến cao hơn khối lượng tới hạn. Khi viên đạn uranium ở cách nhau khoảng 25 cm, phản ứng dây chuyền hạt nhân bắt đầu, dẫn đến vụ nổ nguyên tử.

Mặc dù thiết kế bom kiểu này đơn giản, nhưng hiệu quả không cao. Chỉ một tỷ lệ nhỏ uranium trải qua quá trình phân hạch, nên tổng năng suất của quả bom nhỏ hơn nhiều. Bạn cũng gặp phải một số vấn đề không mong muốn. Chẳng hạn như làm cách nào để đảm bảo phiến uranium trượt trơn tru trong khoang?

Bạn sử dụng dầu để bôi trơn khoang. Nhưng tất cả các loại dầu tổng hợp mà các nhà khoa học đã thử đều bị cạn kiệt. Cuối cùng, loại dầu duy nhất họ có thể tìm thấy có tác dụng là dầu cá nhà táng. Chỉ có khoảng 0,7% uranium tự nhiên là U-235, nhiên liệu phân hạch cho bom hạt nhân.

Khi U-235 hấp thụ một neutron, nó nhanh chóng trở thành U-236. Sau đó nó tự tách làm đôi và giải phóng trung bình 2,4 neutron mỗi lần phân hạch. Nhưng khi bạn lấy uranium ra khỏi lòng đất, phần lớn nó là U-238, tạo ra quá trình phân hạch.

Vì vậy, để chế tạo bom hạt nhân, các nhà khoa học đã sử dụng máy quang phổ khối khổng lồ để tách và trích lấy U-235. Và chất thu được là uranium có nồng độ U-235 cao hơn nhiều. 

2. Tìm ra Plutonium, nguyên liệu thay thế Uranium

Tuy nhiên, vẫn có một lựa chọn khác. Đầu năm 1941, một nguyên tố mới đã được phát hiện, hay đúng hơn là được tổng hợp. Khi một neutron được hấp thụ bởi hạt nhân uranium-238, nó sẽ biến thành uranium-239. U-239 không ổn định nên nó phân hủy thành neptunium, sau đó trở thành plutonium. 

Có ba điều quan trọng trong phát hiện này. Đầu tiên là plutonium-239 là nhiên liệu tuyệt vời cho bom hạt nhân. Nó có khối lượng tới hạn chỉ khoảng 10 kg.

Thứ hai, chế tạo nó rẻ hơn so với việc chiết xuất uranium-235 từ uranium tự nhiên. Và thứ ba, nó phản ứng quá nhanh để có thể sử dụng trong quả bom thiết kế dạng súng. Nó sẽ xì hơi, nghĩa là chỉ một phần nhỏ nhiên liệu sẽ trải qua quá trình phân hạch.

Nhưng có một cách để chế tạo bom bằng plutonium. Khối lượng tới hạn thay đổi tùy thuộc vào mật độ của vật liệu. Dưới điều kiện áp suất bình thường, 6 kg plutonium-239 sẽ không phát nổ. Nhưng nếu bạn nén nó, các nguyên tử sẽ xích lại gần nhau hơn và khả năng neutron đi qua va vào hạt nhân sẽ tăng lên. Vì vậy, mật độ càng cao thì khối lượng tới hạn càng thấp.

Do đó, nếu bạn đặt chất nổ thông thường xung quanh một quả bóng plutonium, bạn có thể nén đủ mật độ để bắt đầu phản ứng dây chuyền hạt nhân. Và đây là toàn bộ ý tưởng đằng sau thiết kế bom nổ (implosion bomb design).

Có một số cách để gian lận, làm giảm khối lượng tới hạn. Thứ nhất, bạn bao quanh quả cầu bằng vật liệu phản xạ neutron, làm giảm lượng nhiên liệu hạt nhân bạn cần để bắt đầu phản ứng dây chuyền.

Thứ hai, bạn cũng có thể dùng một nguồn neutron, thứ khởi động phản ứng dây chuyền. Đối với quả bom nổ đầu tiên, các nhà khoa học đã tạo ra một thiết bị gọi là nhím (Urchin). Nó là một viên nhỏ chỉ nặng 7 gram và nó sẽ nằm ở tâm quả bom. Nó được làm từ berili và polonium, được ngăn cách bởi một lớp niken và vàng.

Ý tưởng là khi chất nổ phát nổ, sóng xung kích sẽ trộn lẫn berili và polonium với nhau. Sau đó các hạt alpha từ polonium sẽ khiến berili giải phóng một dòng neutron, tạo ra phản ứng dây chuyền hạt nhân. Ít nhất đó là điều được kỳ vọng. Trước đây chưa từng có bom nguyên tử nào được chế tạo.

3. Buổi thử bom được đặt mật danh Trinity – 1945

Oppenheimer và những nhà khoa học khác ở Los Alamos cần phải hành động nhanh. Lúc đó đã là năm 1945 và Truman muốn thử nghiệm loại vũ khí này trước khi Hội nghị Potsdam bắt đầu. Hội nghị này là nơi Truman, Churchill và Stalin cùng nhau bàn kế hoạch cho hòa bình sau chiến tranh. 

Hội nghị bắt đầu vào ngày 17 tháng 7. Ngày sớm nhất mà mà quả bom có thể sẵn sàng chỉ là một ngày trước đó. Đó cũng là ngày thử bom đã được lên lịch. Nó có mật danh là Trinity.

Đêm hôm trước, Oppenheimer rất lo lắng. Có rất nhiều điều có thể xảy ra sai sót. Cuộc thử nghiệm bắn chất nổ cuối cùng mà không có lõi plutonium thực sự đã thất bại. Có lẽ đáng sợ hơn ý tưởng quả bom không hoạt động là nó sẽ hoạt động quá tốt.

Khoảng năm 1942, Oppenheimer thảo luận với Arthur Compton về khả năng khủng khiếp rằng một vụ thử hạt nhân có thể hủy diệt thế giới. Điều đáng lo ngại là bom hạt nhân sẽ tạo ra nhiệt độ nóng đến mức có thể xảy ra phản ứng tổng hợp. Một phần rất nhỏ của khí quyển, chỉ một phần hai triệu, là khí hydro. Nhưng điều đáng lo ngại là ở nhiệt độ và áp suất đủ cao, hydro có thể kết hợp với nhau và giải phóng năng lượng.

Năng lượng này sẽ hợp nhất nhiều hydro hơn. Nó cũng có thể tách hydro ra khỏi hơi nước, và lại tiếp tục hợp nhất với hydro trong đó. Điều đó sẽ giải phóng nhiều năng lượng hơn nữa, gây ra nhiều phản ứng tổng hợp hơn, cho đến khi toàn bộ bầu khí quyển Trái đất trở thành một quả bom nhiệt hạch khổng lồ.

Nhớ lại cuộc trò chuyện với Oppenheimer năm 1959, Compton nói, “Đây cũng không phải là tất cả những gì Oppenheimer lo sợ. Nitơ trong không khí cũng không ổn định, mặc dù ở mức độ thấp hơn. Chẳng phải nó cũng có thể được kích hoạt bởi một vụ nổ nguyên tử trong khí quyển sao?”

Hầu hết các nhà khoa học nhanh chóng nhận ra kịch bản này khó xảy ra đến mức nào và họ tiếp tục dự án. Vì vậy, không ai coi trọng ý tưởng này. Nhưng ý nghĩ bắt đầu phản ứng nhiệt hạch bằng vũ khí phân hạch sẽ trở nên rất quan trọng sau chiến tranh.

Cuộc thử bom Trinity dự kiến diễn ra vào 4 giờ sáng nhưng bị trì hoãn do bão. Vì vậy, vào lúc 5h29 sáng và 21 giây, quả bom hạt nhân đầu tiên trên thế giới đã phát nổ. Chất nổ mạnh ép lõi plutonium vào trong. Sóng xung kích trộn lẫn berili và polonium, giải phóng một dòng neutron.

Việc dùng thiết bị nhím (urchin) đã hiệu quả. Nó đã khởi động phản ứng hạt nhân và bây giờ không có cách nào để ngăn chặn nó. Chỉ cần 6kg plutonium đã tạo ra vụ nổ tương đương gần 25.000 tấn thuốc nổ TNT. Những ngọn núi ở New Mexico được chiếu sáng rực rỡ hơn ban ngày.

Có thể cảm nhận được sóng xung kích từ khoảng cách hơn 160 km. Đám mây hình nấm bay cao tới 12 km trên bầu trời. Nhiệt độ nóng đến mức cát sa mạc tan chảy thành khoáng chất thủy tinh ngày nay được gọi là Trinitite. May mắn thay, vụ nổ không gây cháy bầu không khí.

VI. SỬ DỤNG BOM NGUYÊN TỬ TRONG CHIẾN TRANH

1. Hai quả bom thả vào Hiroshima và Nagasaki

Vào ngày 6 tháng 8 năm 1945, Pháo đài bay Boeing B-29 đã thả Little Boy, một quả bom hạt nhân dạng súng chứa 64kg uranium chiết xuất.

Sức công phá của vụ nổ tương đương 15.000 tấn thuốc nổ TNT khiến gần 70.000 người thiệt mạng. 70.000 người khác sẽ chết vì bỏng và nhiễm độc phóng xạ trong những tháng tiếp theo. Ba ngày sau, một quả bom dạng nổ được thả xuống Nagasaki, giết chết khoảng 80.000 người nữa.

Hơn 95% trong số 225.000 người thiệt mạng trong vụ đông bom ở Hiroshima và Nagasaki là dân thường. Hầu hết là phụ nữ và trẻ em. 

Sau chiến tranh, Oppenheimer là ông hùng dân tộc. Chân dung của ông được đăng trên trang bìa Tạp chí Time và ông đã trở thành một cái tên quen thuộc. Năm 1947, ông trở thành giám đốc Viện Nghiên cứu Cao cấp tại Princeton.

Ông cũng trở thành chủ tịch Ủy ban Cố vấn Chung, nơi ông trở thành cố vấn về các vấn đề liên quan đến vũ khí hạt nhân. Ông đã sử dụng vị trí của mình để tranh luận về việc kiểm soát vũ khí.

2. Cuộc chạy đua chế tạo bom Hydro với Liên Xô – 1952

Vào tháng 8 năm 1949, Liên Xô thử vũ khí nguyên tử đầu tiên. Và quân đội Hoa Kỳ nhanh chóng quyết định rằng cách hành động tốt nhất là phát triển một loại bom mạnh hơn, bom hydro được gọi là “The Super”.

Oppenheimer phản đối việc phát triển “The Super” vì lý do đạo đức và lo ngại rằng nó sẽ bắt đầu một cuộc chạy đua vũ trang. Nhưng chính quyền của Truman vẫn thúc đẩy. Và ba năm sau, Ivy Mike, quả bom hydro đầu tiên, đã được thử nghiệm ở Quần đảo Marshall. Nó có năng suất 10,4 megaton TNT. Mạnh hơn 400 lần so với thử nghiệm Trinity.

Bom hydro thực chất là ba quả bom trong một: bom thông thường, bom phân hạch và bom nhiệt hạch. Chất nổ thông thường kích hoạt phản ứng phân hạch, làm tăng nhiệt độ đủ để kết hợp deuterium và tritium với nhau, giải phóng một lượng năng lượng khổng lồ.

Năm 1961, Liên Xô thử nghiệm Tsar Bomba, vụ nổ mạnh nhất ở thời điểm đó. Nó mạnh hơn Ivy Mike gấp 5 lần, mạnh hơn Trinity khoảng 2.000 lần. Kiểu chạy đua vũ trang này chính xác là điều mà Oppenheimer lo sợ.

VII. BỊ GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU TRẦN

Một phần, do phản đối bom hydro và do những lời kêu gọi ngăn chặn một cuộc chạy đua vũ trang hạt nhân, Oppenheimer đã bị đưa ra xét xử để thu hồi giấy phép an ninh của ông. Ông đã bị theo dõi khi đang làm việc cho Dự án Manhattan, và vẫn bị giám sát ngay cả sau khi rời dự án.

Oppenheimer bị thẩm vấn về mối quan hệ của ông với Đảng Cộng sản, bao gồm cả mối quan hệ của ông với Gene Tatlock, một đảng viên Đảng Cộng sản, khi ông đang lãnh đạo phòng thí nghiệm Los Alamos. Về cơ bản, ông bị buộc tội phản quốc và gián điệp.

Vào tháng 12 năm 1953, Oppenheimer bị đình chỉ giấy phép an ninh. Khuôn mặt của ông ấy, bây giờ dữ tợn và có màu đen trắng, một lần nữa lại xuất hiện trên trang bìa của Time. Phiên điều trần an ninh của ông là tin tức được dư luận quốc tế quan tâm.

Năm 1964, nhà viết kịch người Đức Heinar Kipphart đã viết một vở kịch về cuộc đời của Oppenheimer. Oppenheimer đã được gửi một bản sao của kịch bản này, và ông ghét nó đến mức dọa kiện.

Ông ta đặc biệt coi thường công cuối cùng khi nhân vật Oppenheimer nhận ra đen tối trong công trình sự nghiệp của mình. 

“Tôi nghĩ rằng có lẽ người ta đã phỏng đoán, chắc chắn người ta đã luôn nghĩ rằng ở Los Alamos, rằng nếu chiến tranh chưa kết thúc và không thể đi đến kết luận rõ ràng bằng các biện pháp ngoại giao, thì loại vũ khí này sẽ đóng một vai trò nào đó. Vào thời điểm đó, giải pháp thay thế là chiến dịch xâm lược chắc chắn còn khủng khiếp hơn nhiều đối với tất cả những người liên quan.

Tôi nghĩ rằng Hiroshima đã phải trả giá đắt hơn về sinh mạng, đau khổ và vô nhân đạo hơn mức cần thiết để trở thành một lập luận hiệu quả cho việc chấm dứt chiến tranh. Điều này thật dễ dàng để nói sau khi thực tế đã xảy ra.”

Cuối năm 1965, ông được chẩn đoán mắc bệnh ung thư vòm họng. Ông là người nghiện thuốc lá suốt đời và qua đời vào ngày 18 tháng 2 năm 1967, thọ 62 tuổi.

Những tiến bộ trong khoa học và công nghệ đã mang lại cho con người sức mạnh to lớn để làm cho thế giới trở nên tốt đẹp hơn hoặc tồi tệ hơn, và chính chúng ta là người quyết định vận mệnh của thế giới.

Facebook
Twitter
LinkedIn
Pinterest

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

Long Đây Channel
VỀ LONG ĐÂY

Long Day là một cách vận dụng sự đồng âm giữa tiếng Việt và tiếng Anh, với mong muốn: A “Long Day” của bạn sẽ trở nên thú vị hơn một chút, ý nghĩa hơn một chút vì đã có “Long Đây”. Sứ mệnh của Long Day là mang đến những kiến thức về tâm lý học, cuộc sống kỳ thú xung quanh với phong cách truyền đạt vui nhộn và thú vị.

BÀI VIẾT MỚI NHẤT
ADVERTISEMENT

Get fresh updates
about my life in your inbox

THEO DÕI TÔI TRÊN
BỘ SƯU TẬP