27.07.2015. - Десять ядерных загадок, которые нам удалось разрешить

Десять ядерных загадок, которые нам удалось разрешить

К лучшему или худшему, но ядерная энергия изменила мир. И в каждый год нашего знакомства с ней она преподносила нам тайны. С самого открытия ядерной энергии нас (а точнее ученых, которые любят поломать голову над всяким таким) преследовали связанные с ней вопросы. Многие получили ответы, другие породили еще больше тайн. К примеру…

Эффект «канатных трюков»

В 40-50-х годах ученые пытались понять ядерные взрывы, снимая их на камеру через миллисекунды после взрыва бомб. Почти сразу они заметили причудливые шипы, выступающие снизу. Ученые предполагали, что ядерные взрывы должны быть по большей части симметричными, поэтому странные выступы оказались совершенной загадкой.

Этот странный феномен исследовал Джон Малик. Довольно скоро он подметил, что шипы были в том месте, где и кабели, которые удерживали бомбу на месте на вышке. Малик предположил, что странные образования породили именно кабели, но теорию оставалось проверить. В ходе следующих взрывов он окрасил кабели разными типами краски. Даже попробовал алюминиевую фольгу. На последующих фотографиях шипы действительно оказались кабелями. Но при фотографии их цвет был отраженным, как при негативе.

Черные кабели оказались белыми, а светлые темными. Поскольку темные оттенки поглощают больше тепла, чем светлые (а яркость огненного шара на два порядка превосходит яркость Солнца, и он при этом излучает колоссальную энергию во всем спектре), окрашенные в темный кабели поглощали энергию взрыва и испарялись в ярком белом свете. Светлые не поглощали ее так быстро и не светились. Разрешив эту загадку, Малик назвал феномен «канатными трюками».

Радиоактивный дождь

После аварии на реакторе Фукусима и появления новостей о том, что радиоактивный мусор попал в Тихий океан, некоторые жители земного шара обеспокоились тем, что радиация начнет дрейфовать по морям и океанам. Несколько видео на YouTube показали, как счетчики Гейгера истошно трещат после дождя, обозначая крайне высокий уровень радиации. Естественно, провели параллели с событиями на Фукусиме и в очередной раз обвинили мировые правительства в заговоре.

Несмотря на путаницу, порожденную видео, эксперты говорят, что всплеск радиации после дождя — это вполне обычное природное явление. В почве и породах присутствует много урана, который за 4,5 миллиарда лет прошел через ряд химических изменений. В конце концов, он превратился в газ радон, который, в свою очередь, просочился в почву. Иногда происходят размывы этой радоновой почвы, и газ попадает в воду — такой себе круговорот радиации на Земле. Период полураспада радона составляет всего пару дней, поэтому радиация быстро рассасывается (или что она там делает), не представляя вреда для организма. Кое-где радоном даже лечат.

Откуда столько лития?

Литиевый вопрос беспокоит ученых много лет. Во Вселенной много лития, но никто не может объяснить почему. Большинство тяжелых элементов во Вселенной образуются внутри звезд и в процессе сверхновых, но литий-7 не может пережить такие температуры.

Литий — это «легкий элемент», который не может образоваться внутри звезд. Он менее распространен в Млечном Пути, чем ближайшие элементы в периодической таблице. И хотя немного лития осталось после Большого Взрыва, а еще немного могло образовать взаимодействие космических лучей с межзвездной материей, это не объясняет количества этого вещества, которое мы нашли во Вселенной.

В 50-х годах ученые предположили, что иногда вблизи поверхности звезд образуется бериллий-7, а затем выталкивается к внешним ее регионам, где распадается на литий. Но этого никто не знал наверняка, пока японский телескоп Субару не засвидетельствовал Nova Delphini 2013. Через 60 лет астрономы наконец смогли решить загадку, обнаружив выброс бериллия из взрывающейся звезды с высокой скоростью — идеальный сценарий для образования лития.

Решение таких загадок, однако, порождает еще больше вопросов. После того как наблюдали бериллий, он просто исчез, оставив ученых в недоумении касательно вопроса, почему это произошло так внезапно.

Загадка проекта «Безупречный»

В пустыне Невада есть цилиндр высотой 2,5 метра, который отмечает место проведения проекта «Безупречный» (Project Faultless), подземного взрыва ядерной бомбы 19 января 1968 года. Поскольку места испытаний обычно «испытываются» до дыр, довольно необычно, что именно в этом месте был только один взрыв.

Почему правительство США построило дорогую установку подземных ядерных испытаний ради одной бомбы? Во время холодной войны обе противоборствующие стороны взорвали множество бомб в гонке вооружений. В свое время многие города по обе стороны океана трясло раз в три дня. Владельцы бизнеса устали от испытаний, но у одного из них, мультимиллиардера Говарда Хьюза, оказалось больше рычагов давления на власть.

Перетерпев довольно много встряхиваний, Хьюз написал длинное бессвязное письмо президенту Линдону Джонсону, жалуясь на взрывы. Считалось, что его письмо проигнорируют, но оказалось, что даже президент не может игнорировать жалобы одного из самых богатых и влиятельных мужчин в мире. В дополнение к контролю над Лас-Вегасом, Хьюз был нефтяным магнатом и одним из крупнейших оборонных подрядчиков США. В конце концов, Джонсон уступил давлению Хьюза и инициировал переезд проекта «Безупречный» подальше от Лас-Вегаса, чтобы город не трясло.

Faultless была одной из крупнейших водородных бомб, взорванных в США. Взрыв был настолько мощным, что породил трещины в земле шириной в метр. Впрочем, в СССР тогда тоже прилично взрывали. (Показали им «кузькину мать»!).

Японские радиоактивные грибы

Во время аварии на Фукусиме радиация распространилась на добрую часть северо-восточной Японии. Хотя еда из Фукусимы была по большей части запрещена из-за высокого содержания радиации, большая часть еды из окружающих префектур обладала нормальным уровнем радиации или хотя бы в рамках допустимого. Только вот про грибы забыли: обнаружилось, что на далекие сотни километров вокруг уровень радиации в грибах превысил допустимые нормы. А японцы любят пособирать грибочки.

Некоторые грибы — магниты для радиации. Они так хорошо всасывают радиацию, что их даже предлагали использовать как способ очищения от радиоактивных осадков. Когда в Японии обнаружили грибы с высоким уровнем радиации, правительство страны ввело запрет на продажу любых диких грибов в магазинах и ресторанах за исключением тех, которые были проверены и признаны безопасными.

И вскоре родилась загадка. После тестирования некоторых грибов с радиацией, превышающей норму, выяснилось, что она никак не могла прийти с разрушенной станции. Вопрос: откуда?

Испытания показали, что эта радиация намного старше событий на Фукусиме. Радиация, которую высосали эти грибы, была от ядерных испытаний 40, 50 и 60 годов. Некоторые следы даже привели к Чернобыльской аварии. Хотя область вокруг грибов была чистой и безопасной, сами грибы впитали много радиации, которая затем скопилась до опасных уровней. Уровень поглощения излучения грибами разнится от вида к виду. Теперь ученые вообще не рекомендуют кушать найденные в лесу грибы.

Необъяснимая скорость распада марганца

В 2006 году физики в Пердью, Стэнфорд, и других местах записали явление, которое плюнуло в лицо современной ядерной науке. Темпы радиоактивного распада долго время считались постоянными, но ученые обнаружили, что скорость радиоактивного распада в зимний период выше, чем летом. Естественно, они решили проверить выводы в лаборатории, чтобы исключить ошибку, но обнаружили устойчивые результаты. Поиск объяснения увел ученых от нашей планеты к Солнцу.

Проверяя скорость распада изотопа марганца, физик Пердью обнаружил, что изменение темпов совпало с солнечной вспышкой, которая случилась ночью ранее. С 2006 по 2012 годы необычное явление было зафиксировано в течение 10 солнечных вспышек.

Хотя физики поняли, почему скорость распада марганца-54 таинственным образом менялась, они не поняли, какая наука за этим стоит. Возможно, есть некая связь между ионизирующими частицами и нейтрино, но узнать это наверняка довольно трудно. Независимо от того, почему это происходит, открытие можно использовать для создания устройства, сигнализирующего о вспышках на Солнце. Пердью уже подал заявку на концепцию, которая могла бы выносить своевременные предупреждения электростанциям и коммуникационным инфраструктуры, прежде чем выброс корональной массы повредит современную технику.

Китайский ядерный налет на Южную Африку

В 2007 году две группы вооруженных людей ворвались в Пелиндабский центр ядерных исследований в Южной Африке. Они отключили уровни безопасности и ранили ночного охранника, украв ноутбук из комнаты управления центром. Их так никогда и не поймали.

После разбора полетов рейд оброс теориями заговора на тему личности нападавших. Официальная позиция правительства Южной Африки определила налет как неудачное ограбление. Но она не отвечает на вопрос, почему две группы бандитов напали на ядерный центр только чтобы украсть ноутбук. Расшатав теорию «ограбления», мировые СМИ решили, что это была попытка террористов обзавестись ядерным оружием хотя бы на бумаге.

Wikileaks опубликовал серию дипломатических депеш между США и Южной Африкой, в которых Южная Африка выражает неуверенность в своей теории похищения. Позже, однако, в утечках обнаружили, что южноафриканские шпионы возложили вину на китайское правительство, которое позже инициировало ядерную программу, используя такой же тип технологий, что были в Пелиндабе.

Радиационное облако над Европой

В 2011 году Управление Чешской Республики по ядерной безопасности зарегистрировало всплеск радиации по всей стране. Вскоре после этого организации по всей Европе начали получать данные о выбросах йода-131, побочного продукта ядерных реакторов и ядерного оружия. Учитывая то, что это было вскоре после Фукусимы, внимание общественности сразу оказалось приковано к Японии как к виновнику. Однако, как выяснили ученые, поскольку авария на Фукусиме выпустила несколько других видов изотопов, кроме обнаруженных ученым, источник этой радиации остался загадкой.

Ох и теорий тогда появилось! Некоторые говорили, что все началось на фармацевтическом заводе. Другие, что это утечка из больницы. Третьи — с атомной подлодки или при транспортировке ядерных материалов. В конце концов, Венгрия заявила, что источником была, вероятно, корпорация Institute of Isotopes («Институт изотопов»), производитель изотопов в Будапеште, который делал материалы для здравоохранения, научных исследований и промышленности. Казалось, тайна была раскрыта, только вот директор института сообщил, что обнаруженное количество радиоактивных веществ превышало то, что мог выбросить институт.

Как бы то ни было, обнаруженные уровни радиации были на уровне 0,0025% от дозы, получаемой в процессе обычного трансатлантического перелета. Казалось бы, малость, но мы-то знаем, как люди боятся всего невидимого и необычного.

Google и студент старших курсов решили 1200-летнюю ядерную тайну

Изучая годичные кольца деревьев, ученые обнаружили, что Земля была поражена интенсивным взрывом излучения высокой энергии 1200 лет назад. Примерно в 774-775 годах уровень радиоактивного изотопа углерода-14 вырос на 1,2%, что примерно в 20 раз превышает обычный уровень радиации. Такое изменение могло быть вызвано только сверхновой или солнечной бурей от гигантской вспышки на Солнце. Тем не менее последствия этого события зарегистрированы не были, исторические летописи ничего не показали.

Джонатан Аллен, студент старшего курса биохимии в Калифорнийском университете, услышал о находке в подкасте Nature. В отличие от других исследователей, он просто решил «погуглить». Google привел его к проекту «Авалон», онлайн-библиотеке юридических и исторических документов. Просматривая копию англо-саксонских хроник восьмого века, он обнаружил упоминание «красного распятия», которое появилось в небесах «после захода солнца».

Это вполне могла быть незарегистрированная сверхновая. Объект был замечен в западном небе после заката и мог быть скрыт солнцем, потому и не записан. Далее он мог утонуть в плотном облаке межзвездной пыли, что объяснило бы красный оттенок. Поскольку это событие случилось более 1000 лет назад, загадку едва ли удастся решить к удовлетворению многих, но объяснение Аллена подошло многим ученым.

Почему красная краска такая дешевая?

Почему красная краска дешевле других цветов? Ответ на этот вопрос связан с ядерным синтезом. Красная охра, Fe2O3, это соединение железа, которое дает краске красный цвет. Она дешевле других цветных соединений, поскольку ее довольно много, и межзвездный ядерный синтез — причина этому.

Звезда проходит через различные стадии ядерного деления, сокращаясь по мере рассеяния уровня ее мощности. По мере уменьшения звезды, ее давление возрастает, что также вызывает повышение температуры. Этот цикл повторяется на протяжении всей жизни звезды, создавая более тяжелые элементы дальше по периодической таблице.

Процесс продолжается до тех пор, пока общее количество протонов и нейтронов не достигнет 56, и тогда звезда коллапсирует. С 56 в конце цикла, звезда производит вещества с 56 нуклонами (не считая сверхлегкие элементы) больше остальных. Железо, которое используется для создания красной краски, имеет 56 нуклонов в стабильном состоянии. Красная краска дешевле других, поскольку является продуктом, созданным миллиардами мертвых звезд нашей Вселенной.

http://hi-news.ru/science/10-yadernyx-zagadok-kotorye-nam-udalos-razreshit.html