1945 年の夏、広島と長崎の日本の都市への原爆投下で第二次世界大戦が終わりました。しかし、最初に核分裂を発見したのはドイツの科学者でした。では、なぜ戦争はロンドンへの原爆投下で終結しなかったのでしょうか?言い換えれば、なぜドイツ人は原子爆弾の製造に失敗し、連合国は原子爆弾を製造したのでしょうか?
<ブロック引用>「既知の兵器の何倍もの爆発を引き起こすことを可能にする核物理学の最新の発展に注目していただきたいと思います。これを最初に利用した国が、他国に対して無敵のリードを得ることができます。」
これは、ドイツの化学者パウル ハーテックが 1939 年 4 月 24 日にエーリッヒ シューマンに宛てた手紙の中で明確に述べた言葉です。ドイツ軍の新しい兵器を研究する部門を率いていたシューマンは、このことをよく知っていました。
ハーテック氏は、数カ月前に核分裂を偶然発見したベルリン出身の化学者オットー・ハーン氏の研究に言及した。ハーンはベルリンの研究室でウランに中性子を照射したところ、驚いたことに原子核が小さくなった。彼は、どうやらこの方法で原子核を分解できる、 というよりも原子核を分割できることに気づきました。 – より小さな原子核の場合。さらに、この核分裂中には大量のエネルギーが放出されました。
少し後に、1つのウラン原子核の分裂中にいくつかの中性子が形成され、連鎖反応が可能であることが判明しました。放出されるエネルギーの量は潜在的に膨大なものとなるでしょう。ハーテックがこのことについてドイツ軍に説明したのと同じ頃、アメリカの物理学者ジョージ・ペグラムも同様のことをアメリカ軍に行った。それは原爆開発競争の出発点でした。
ハイゼンベルク
1939 年の夏、 ドイツ人はユーランフェラインを設立しました。 （ウランクラブ）op.このクラブは、原子爆弾の可能性を調査しなければならなかった科学者で構成されていました。メンバーには、クルト ディーブナー、ポール ハーテック、オットー ハーン、ハンス ガイガー (放射能測定器であるガイガー カウンターで知られる)、カール フリードリッヒ フォン ヴァイツゼッカー、ヴァルター ボーテが含まれていました。
ボーテ氏は初会合で「原子爆弾の製造が可能になる可能性が少しでもあるなら、我々はそれに取り組まなければならない」と述べた。 1939 年 9 月 1 日にドイツがポーランドに侵攻する前から、核兵器使用の可能性に関する調査は、軍事および政治の最高行政官によってすでに真剣に受け止められていました。
9 月 25 日、ユーランフェライン 。ヴェルナー・ハイゼンベルク作品とも呼ばれる。ハイゼンベルクは、第三帝国がまだその仲間内にいた最も優れた科学者の一人でした。彼は量子力学における先駆的な業績により、1932 年にノーベル物理学賞を受賞していました。
臨界量
ハイゼンベルクがユーランフェラインに加わってすぐに 彼はプロジェクトの科学的リーダーシップを引き継ぎました。最初の技術的問題はウランの不足でした。ドイツ人が自由に使えるウラン鉱山は 1 つだけで、それは現在のチェコ共和国のヨアヒムシュタールにありました。
ハイゼンベルクは、ウランが原子核内に 92 個の陽子と 143 個の中性子を持ち、ウラン 235 と呼ばれる場合にのみ核分裂できることを認識していました。しかし、天然ウラン鉱石中にはウラン 235 はほとんどありません。その大部分はウラン 238 (核内にさらに 3 個の中性子がある) で構成されており、この同位体は中性子が衝突しても分裂しません。
ハイゼンベルクは、実用的な爆弾を作るには大量のウラン235が必要だと信じていた。これは、いわゆる「臨界量」、つまり連鎖反応を続けるために必要なウランの最小量に関するものでした。現在、ウランの臨界質量はわずか 52 キログラムであることがわかっています。したがって、ハイゼンベルクの推定は大きく間違っていた。 1940 年に、オットー フリッシュとルドルフ パイエルスは、より現実的な推定値である 700 グラムを考え出しました。
アメリカ人にとって、必要なこの少量のウランは、原子爆弾が原理的に実現可能であることを裏付けた。しかし、ハイゼンベルクはフリッシュとパイエルスの研究に精通していたにも関わらず、数トンのウランの臨界量を維持し続けた。このため、彼らにとっては不必要に困難になりました。そんなに大量のウランをどこから入手するのでしょうか。その後、1942 年のドイツの報告書では臨界質量が 10 ～ 100 キログラムであると記載されていますが、誰がどのようにしてこれを思いついたのかは不明です。ドイツ人は臨界量の正確な値を適切に計算できなかったようです。
重水ですか、それとも黒鉛ですか?
しかし、正確な臨界量がわかっているかどうかに関係なく、課題は天然ウラン鉱石からウラン 235 をウラン 238 から分離する方法を見つけることでした。元素は同じ化学的性質を持っているため、難しい作業です。 ユーランフェライン 彼はまた、原子炉を建設するという目標を設定していました。これにより、これまで誰もやったことのない、効果的な連鎖反応を生み出すことが可能になります。
ユーランフェライン 天然ウランも利用できるため、原子炉の建設を優先した。この場合、同位体ウラン 235 とウラン 238 の分離は必要ありませんでした。ドイツ人が犯した最も重要な間違いの 1 つは、建設される原子炉のいわゆる減速材の選択でした。
減速材は、核分裂反応から放出される中性子を抑制する物質です。これは連鎖反応を維持するために必要です。 2 つの減速材は明らかです。「重水」と黒鉛です。重水は、水分子の 2 つの水素原子が 2 つの重水素原子に置き換えられた水の形態です。これらは、原子核内に (追加の) 中性子を持つ水素原子です。
ドイツ人は最終的には重水を選択したが、これはウォルター・ボーテのおかげでもある。彼は実験の結果、グラファイトは減速材としては不向きであると結論付けました。しかし、彼の結論は間違っていました。彼は不純物が多すぎるグラファイトをテストしたのです。グラファイト減速材は可能な限り純粋でなければなりません。重水を選択したことにより、ドイツ人はあらゆる種類の余分な問題を引き起こした。重水はノルウェーの工場からのみ、しかも少量しか入手できませんでした。その結果、ドイツのプロジェクトは大幅に遅れました。
一方、アメリカ人は純粋な黒鉛を使って実験を行いました。黒鉛は重水よりもはるかに簡単に入手できました。その結果、1942 年 12 月までに、シカゴのアメリカ人は純粋な黒鉛減速材を使用した世界初の実用的な原子炉を完成させました。結局、ドイツ人は実用的な原子炉の建設に失敗した。彼らは 1945 年 3 月、ハイガーロッホの町の下にある洞窟で、ドイツが滅びることはずっと前から明らかであったにもかかわらず、最高の試みを達成しました。放出された中性子の数はこれまでで最高でしたが、連鎖反応を続けるにはまだ十分ではありませんでした。
プルトニウム
ドイツ人が重要な原子炉に来なかったという事実が、プルトニウムの実験を妨げた可能性がある。プルトニウムは、ウラン 238 の崩壊反応によって形成される元素です。 U-238は中性子を捕捉してウラン239に変化する可能性があります。その後、中性子はベータ崩壊によって陽子に 2 回変化し、その後プルトニウム 239 が形成されます。アメリカの物理学者ルイス・ターナーは、この元素はウラン235と同じくらい核分裂しやすいと指摘し、この考えはすぐにフォン・ヴァイツゼッカーを通じてドイツに伝わりました。プルトニウムの利点は、ウランからの分離が容易であることです。したがって、ウラン 235 を分離することなく、天然ウランから始めることができます。
ハイゼンベルクもおそらくプルトニウムの利点を認識していたであろう。しかし、ドイツ人が原子炉を建設する際に困難を抱えていたことを知っていた彼は、プルトニウム爆弾は遠い将来、つまり戦争が長期に渡ってからになるまで現実的な可能性はないと考えていた。したがって、彼は 1942 年の夏に同省で開かれた会議では、プルトニウム代替案について公に議論しないことに決めました。
ハイゼンベルクは、科学には時間が必要であると確信していましたが、ヒトラーとその右腕であるアルベルト・シュペーアには、非科学者には決して理解できないことです。ハイゼンベルクは、結果を出せという不快なプレッシャーにさらされることを望んでいなかった。しかし、長崎に投下された２発目の原子爆弾がプルトニウムを利用したことからわかるように、アメリカ人は非常に精力的にプルトニウムの利用に取り組み始めました。
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「総力戦」
ドイツの研究者たちが取り組まなければならなかったのは、純粋に科学的な問題だけではありませんでした。 1941 年の夏、ヒトラーが長年楽しみにしていたソ連への攻撃が始まりました。当初は進軍は順調だったが、冬になるとロシアの厳しい冬でドイツ軍の攻勢は絶望的に座礁した。ドイツ兵は寒さ、飢え、疲労で大量に死亡した。しかしヒトラーは続行を望んだ。彼は宿敵スターリンを倒さなければならなかったし、そうするつもりだった。
ドイツは「総力戦」の準備をしていました。民間人を含む社会全体が戦争のために配備されました。
カール・フリードリヒ・フォン・ヴァイツゼッカーやヴァルター・ボーテさえも兵役に徴兵されたという事実は、 ドイツの指導者たちがユーランフェラインにあまり期待していなかったことを示しています。 幸いなことに、ハイゼンベルクは良い人脈のおかげで、2 人が自分のプロジェクトから離れざるを得なくなるのを防ぐことができました。
しかし、 どうやらウランフェラインは 予見可能な将来、ヘーレスヴァッフェナムトはナチスドイツの核兵器を支援しないでしょう。 ドイツ兵器部門は、1942 年初めにプロジェクト全体をナチス教育省に引き渡すことを決定しました。
さらに、資金繰りも枯渇の危機に瀕していた。しかし、アルバート・シュペーアはハイゼンベルクから研究の支援を続けるよう説得することができた。したがって、全体として、ドイツの研究者には原爆研究に取り組むための十分なスペースが与えられず、研究の進歩が大幅に遅れました。
見当違いの優越感
ドイツのアプローチは、アメリカ人がマンハッタン計画に取り組む方法とはまったく対照的でした。最終的に米国の原爆投下につながるネバダ砂漠での極秘プロジェクトには数万人が雇用され、政府は数十億ドルを投資した。おそらくハイゼンベルクは、核兵器を実用化するまでにこれほど多額の資金と多くの人々の献身が必要になるとは、おそらく思いもしなかったでしょう。
アメリカ人はナチスが核分裂を起こそうとしていることを知っていました。例えば、諜報機関は1940年に、ドイツ軍が占領下のノルウェーのフェルモルクの町近くにあるノルスク水力発電工場の監視を強化していることを知っていた。ノルスク ハイドロは、当時重水を生産する世界で唯一の工場でした。連合国は工場を妨害しようと何度か試みましたが、すべて失敗しました。
一方、ドイツ人は情報力の欠如もあり、アメリカの計画を知らなかった。実際、彼らは自分たちが何マイルも先を行っていて誰にも追いつけないという、誤った優越感を抱いていました。これを説明するのは、ドイツの科学者たちが戦後、アメリカによる広島への原爆のことを知ったとき、 それがでっち上げだと考えたことです。 。洗います。
ハイゼンベルクには臨界量に関する知識の欠如とウラン235の単離、原材料の不足、そして「総力戦」勃発後に与えられたウラン計画の優先順位の低さの組み合わせにより、ハイゼンベルクが作動する原子爆弾は、戦争が終わってかなり後になるまでは現実的な選択肢ではないと考えていた。彼はヒトラーの大量破壊兵器を支援すべきかどうかについて道徳的な決断を下す必要はまったくありませんでした。
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