Как стать автором
Обновить

Спросите Итана: откуда мы знаем, что Северная Корея испытывает бомбы?

Научно-популярное Физика
Перевод
Автор оригинала: Ethan Siegel
image
Фото без даты, выпущенное официальной службой новостей Северной Кореи в декабре 2015 года. Ким Чен Ын инспектирует отремонтированную ферму по разведению сомов где-то в Северной Корее.

Начало января 2016 года ознаменовалось крайне подозрительной сейсмической активностью, происходящей в северо-восточном районе Северной Кореи, всего в нескольких милях от берега. Более того, в заявлении правительства страны было сказано, что они взорвали водородную бомбу, которую обещали использовать против любого агрессора, угрожающего их стране. Это вызвало в кругах [англоязычных] читателей не только страх и волнения, но и скептицизм, который выразила в виде вопроса Кэтлин Рид:

Северная Корея заявляет об испытании водородной бомбы. По CNN передавали изображения грибообразного облака, но я не уверена, что они получены в Северной Корее. Как мы с вами могли бы убедиться в том, что Северная Корея действительно проводила испытания ядерных бомб?

Во-первых, ваша неуверенность по поводу передач CNN попала в точку. Они славятся своей… скажем, историей репортажей о Северной Корее и ядерной войне с США.


Кадр CNN от 3 апреля 2013 года

Действительно, по CNN рассказывали о том, что в Северной Корее взорвали водородную бомбу, и по CNN, как и во многих других СМИ, показали картинки и видео, содержащие грибообразное облако ядерного взрыва. Фотографии и видео настоящие, на них действительно запечатлён ядерный взрыв. Но это были фотографии не с испытания бомбы в Северной Кореи, а из различных архивов.



Кроме того, в Северной Корее при испытании бомбы не должно было быть никакого облака. До этого года страна провела три испытания ядерного оружия, взрывая бомбы вопреки Договору о всеобъемлющем запрещении ядерных испытаний от 1996 года [на сегодня этот договор не действует, поскольку не подписан Индией, Пакистаном и КНДР, а также не ратифицирован США – прим. перев.]. Бомбу можно взорвать, где угодно – в воздухе, под водой моря или океана, под землёй. Эти взрывы можно обнаружить, но энергия взрыва приглушается той средой, через которую ей приходится пробираться.

• Поскольку воздух наименее плотный, он хуже всего приглушает звук. Гром, извержения вулканов, запуски ракет и ядерные взрывы испускают не только звуковые волны, слышимые для нашего уха, но и инфразвук (большая длина волны, низкая частота), которые – в случае ядерного взрыва – несут столько энергии, что их могут обнаружить детекторы во всём мире.
• Вода плотнее, и хотя звуковые волны в воде перемещаются быстрее, чем в воздухе, энергия в ней рассеивается с расстоянием быстрее. Однако в случае подводного взрыва выход энергии будет столь велик, что волны давления могут быть легко обнаружены гидроакустическими датчиками, которыми обзавелись множество стран. Кроме того, в воде не происходит никаких естественных процессов, которые можно было бы спутать с ядерным взрывом.
• Так что, если стране нужно скрыть факт взрыва, лучше всего провести его под землёй. И хотя сейсмические волны от ядерного взрыва могут получиться очень сильными, в природе существует свой, более сильный метод создания сейсмических волн: землетрясения! Единственный способ различить их – триангулировать точное положение, поскольку землетрясения очень редко происходят на глубине до 100 м, а ядерные испытания пока что происходили исключительно на небольшой глубине. Поэтому страны, подписавшие договор о всеобъемлющем запрещении ядерных испытаний, разместили по всему миру сейсмические станции, чтобы отлавливать происходящие ядерные испытания.



Случившееся в Северной Корее сейсмическое явление обнаружили во всём мире. На Земле существует 337 сейсмических станций, отлавливающих такие события. Согласно службе геологических наблюдений США (USGS), событие было эквивалентом землетрясения магнитудой 5,1, и произошло на глубине 0,0 км. На этом основании можно реконструировать количество освобождённой энергии – примерно 10 килотонн – и определить, велика ли вероятность того, что это был ядерный взрыв: и, судя по всему, взрыв был ядерным.



В отличие от предыдущих испытаний с простыми ядерными бомбами (на основе деления ядер), Северная Корея заявляет, что новая бомба – водородная, использующая термоядерный синтез. Термоядерные бомбы гораздо страшнее ядерных. Энергия ядерной бомбы на уране или плутонии находится в пределах от 2 до 50 килотонн, а энергия водородной бомбы может превосходить это значение в тысячи раз. Рекорд держит ядерное испытание в СССР Царь-бомбы мощностью в 57-58 мегатонн, прошедшее в 1961 году [также известная, как "Кузькина мать" – прим. перев.].


Взрыв Царь-бомбы

Поэтому Северная Корея, скорее всего, взорвала атомную бомбу. Но была ли это ядерная или термоядерная бомба? Между ними есть большая разница:
• Ядерная бомба использует тяжёлые элементы с большим количеством протонов и нейтронов, такие, как уран или плутоний, и бомбардирует их нейтронами, которые могут быть захвачены ядрами. И в этом случае возникает нестабильный изотоп, распадающийся на ядра меньшего размера с выходом энергии и дополнительных свободных нейтронов, что и приводит к возникновению цепной реакции. В случае правильной конструкции такие превращения испытывает огромное количество атомов, превращая сотни миллиграмм или грамм материи в чистую энергию через E=mc2
• Термоядерная бомба использует лёгкие элементы, типа водорода, и, создавая гигантские температуры и давления, заставляет их комбинироваться в более тяжёлые элементы, вроде гелия, с выходом ещё большего, чем у ядерной бомбы, количества энергии. Для этого необходимы такие высокие температуры и давления, что мы пока придумали только один способ получить их: окружить ядерной бомбой шарик топлива, предназначенного для синтеза. Только такой выход энергии может запустить реакцию ядерного синтеза. Эта схема может превратить до килограмма материи в чистую энергию.

Судя по энергетическому выходу, сотрясение в Северной Корее никак не могло быть вызвано термоядерной бомбой. В ином случае это была бы наиболее эффективная реакция синтеза с наименьшей энергией из всех, достигнутых на планете, и даже теоретики не уверены, как можно было бы достичь такой низкой энергии. С другой стороны, у нас достаточно информации, чтобы подтвердить, что это была простая ядерная бомба, поскольку сейсмические данные показывают явное сходство между северокорейской ядерной бомбой 2013 года и этой.



Иначе говоря, все данные свидетельствуют, что в этом испытании использовалась ядерная реакция, без всякого синтеза. Подозреваю, что они всё-таки хотели вызвать термоядерную реакцию. Возможно, был предусмотрен второй или третий этап, на котором бомба должна была начать синтез гелия, но этого не произошло.



Тем не менее, этот взрыв точно не был землетрясением! Землетрясения создают очень сильные S-волны, по сравнению с P-волнами, но ядерные испытания создают ощутимо более сильные P-волны, соответствующие наблюдениям. Северная Корея действительно провела ядерные испытания – и мы с вами сейчас узнали, откуда нам известно, что это была ядерная, а не термоядерная реакция.
Теги:
Хабы:
Всего голосов 58: ↑55 и ↓3 +52
Просмотры 34K
Комментарии Комментарии 114