Jak neutrony změnily světVeritasium

Když už máme atomové bomby a elektrárny, vypadá to nevyhnutelně, že jsme dokázali využít energii uvnitř jádra atomu. Ale to je daleko od pravdy. Uznávaní vědci si mysleli, že to je absurdní myšlenka. Například laureát Nobelovy ceny Robert Millikan: "Je vyloučené, že lidé dokáží usměrnit energii atomu. Očekávat využití energie atomu po vyčerpání zásob uhlí je naprosto nevědecký a utopický sen."

Rutherford řekl: "Ten, kdo očekává zdroj energie z transformace atomu, povídá nesmysly." Pro pesimismus měli dobré důvody. Když Becquerel poprvé objevil radioaktivitu, myslel si, že je podobná fosforescenci. To znamená, že předmět přijme záření, absorbuje jeho energii a pak ji vyzáří v jiné části spektra.

Uran tím byl známý, viděl jsem to naživo. Fluorescentní uranová ruda. Tady absorbuje ultrafialové záření a emituje ho jako světlo. V roce 1896 Becquerel dělal experiment, kde dal uranovou rudu na světlo na vrch fotografického filmu.

Film byl i tak poznamenaný, zdánlivě neviditelnou radiací uranové rudy, která byla excitovaná světlem. Ale jednou, když dělal experiment, se v Paříži zatáhlo. Dal tedy uran a fotografický film do šuplíku. O pár dní později, i když na uran žádné slunce nesvítilo, se rozhodl film vyvolat.

A zjistil, že film byl i tak poznamenaný radiací. I když uran nebyl excitován sluncem. Takže to nebyla fosforescence. Nějaký druh radiace, tedy energie, vycházel z kamene. Sám od sebe. Ale jak mohl zdánlivě netečný předmět jako kámen vydávat energii? Odkud tu energii má? Byla to záhada, která jako by porušovala zákon o zachování energie.

Tedy až do chvíle, kdy Einstein publikoval slavné E=mc². To naznačovalo, že zdrojem energie by mohla být hmotnost jádra. Jen malé množství hmoty vydává velké množství energie. To stačilo sci-fi spisovatelům k vymyšlení neskutečných příběhů. Jako H. G. Wells, který v roce 1914 publikoval knihu Osvobozený svět. V ní jsou poprvé použita slova atomová bomba. Představoval si uranový granát, který by explodoval donekonečna.

Ale vědcům to připadalo mimo realitu. Einstein v roce 1933 řekl: "Neexistuje ani náznak toho, že dokážeme získat energii atomu. Museli bychom ovládat rozbití atomu." A o to jde. Lidé nedokázali jádro vůbec ovlivnit. Jen pozorovali přírodní proces radioaktivního rozpadu. Atomy určitého izotopu, které se rozpadaly náhodně s určitým poločasem rozpadu.

Vydávaná energie byla obrovská na úrovni atomů, ale na úrovni lidí a světa pomíjivá. Štěpení jednoho atomu vydá 20krát méně energie, než kolik energie je potřeba na zvednutí zrnka písku o tloušťku listu papíru. Až do 1933 byla jediná známá částice proton.

Takže jestli chcete změnit jádro, mohli byste na něj vystřelit proton. Ale jádro i proton jsou pozitivně nabité a odpuzují se. Museli byste proton vystřelit tak rychle a přesně, abyste dokázali něco zasáhnout. Ale i pak jste ovlivnili jen jedno jádro, což neuzvedne ani zrnko písku. Proto vítězi Nobelových cen říkali: Atomové zbraně?

Ani náhodou. Ale pak přichází objev neutronu. Neutron změnil úplně všechno. Protože jako nenabitá částice může letět neporušeně jako duch, dokud nenarazí do jádra, které změní v něco jiného. A to vede k uvědomění člověka jménem Leo Szilard.

Szilard četl Osvobozený svět, takže si už představoval budoucnost, ve které používáme energii atomu. A pamatuje si moment, kdy dostal tento nápad. Přecházel ulici v Londýně. "Najednou mi došlo, že kdybychom našli prvek dělený neutrony a který by vystřelil další dva neutrony, tak by takový prvek v dost velkém množství mohl udržet nukleární řetězovou reakci."

Jinak řečeno nám neutron umožňuje ovládat průběh nukleární reakce. Když jádro po rozdělení vystřelí dva neutrony, mohlo by spustit další štěpení, které se zvyšuje exponenciálně. Jádro s těmito vlastnosti je uran 235. Průměrně při dělení uvolní dva a půl neutronu. Teď najednou můžete dělit nespočet jader najednou.

To uvolňuje obrovské množství energie. A to je atomová bomba. Jestli chcete tu energii ovládat, třeba v elektrárně, musíte některé neutrony absorbovat, aby štěpení jednoho jádra způsobilo jen štěpení jednoho dalšího jádra. Pak máte stabilní reakci, která v každém momentu vydává stejnou energii.

Problém je, že to je jako dělat holubičku na útesu. Když absorbujete moc neutronů, reakce rychle zmizí. Když jich absorbujete moc málo, reakce exponenciálně roste a zas máte bombu. Nebo Černobyl. Takže kdyby neexistoval neutron, neutrální částice štěpící atom, která se objevuje častěji než protony ve větších jádrech, neboli že je častěji vydá štěpící se jádro, možná by se vyplnila předpověď mnoha vědců, že je nemožné využít energii uvnitř jádra.

Ale v našem vesmíru to je tak, že neutron je hrdina nebo záporák jaderné fyziky. Překlad: Šaman Bobo www.videačesky.cz