Chương trình nguyên tử Hitler

[NhiHa]

Sự thật ít được biết: Chương trình nguyên tử của Hitler
Phạm Việt Hưng

Những bài cùng tác giả
Bohr, Niels Albert Einstein Michael Faraday Enrico Fermi
Adolf Hitler Antoine Lavoisier Lise Meitner swastika

Chương I : Thực ra thì E = mc² có ý nghĩa gì?
Chương II:Cuộc chạy đua tới đỉnh tháp
Chương III:"Bà Curie của chúng ta"
Chương IV:Khi người "khổng lồ" nhập cuộc
Chương V :"Dự án Heisenberg phải bị phá hủy !"
1-Vemork, sự lựa chọn của Heisenberg:
2-Chiến dịch tấn công Vemork lần thứ nhất:
Chương VI:Vemork bị "cắt" trúng "cổ họng"



Khoa học không có lương tri chỉ là sự sụp đổ của linh hồn!(1)

François Rabelais (1494-1553)

Lời Nói Đầu


Ngày 09-05-2005 vừa qua, toàn thế giới đã đổ về Moskva để kỷ niệm tròn 60 năm chiến thắng chủ nghĩa phát xít. Trong khi theo dõi lễ kỷ niệm long trọng này qua màn ảnh nhỏ, tâm trí tôi bỗng trở về với một sự thật lịch sử ít được biết – Chương trình nghiên cứu chế tạo bom nguyên tử của Hitler!

Cần biết rằng không phải ai khác, mà chính Đức quốc xã đã là kẻ đi tiên phong trong chương trình nghiên cứu chế tạo loại vũ khí có sức huỷ diệt khổng lồ này, và càng phải biết rõ hơn rằng chúng đã thành công trong thí nghiệm phân hạch uranium – thí nghiệm căn bản dẫn tới việc chế tạo bom nguyên tử!

Không thể tưởng tượng hết thảm hoạ đối với nhân loại sẽ khủng khiếp đến nhường nào nếu Hitler có trong tay bom nguyên tử. Nhưng lạy Chúa, cuối cùng thì chương trình nghiên cứu của chúng đã thất bại!

Tại sao một cường quốc số 1 về khoa học trong nửa đầu thế kỷ 20 như nước Đức của Hitler lại phải chịu thất bại trong một chương trình nghiên cứu quan trọng đối với sự sống còn của chúng như thế?

Câu trả lời sẽ là cả một truyện dài về lịch sử gồm nhiều chương mục, từ chuyện chạy đua trên đỉnh tháp khoa học đến chuyện sử dụng tình báo triệt hạ đối phương, từ chuyện khoa học vô vị lợi đến chuyện khoa học bất chấp lương tri, v.v… Nhưng vì câu chuyện của chúng ta xoay quanh việc chế tạo bom nguyên tử nên mọi điều sẽ không thể hiểu rõ nếu không đề cập đến một vài khái niệm cơ sở của khoa học nguyên tử – công thức E = mc² do Albert Einstein nêu lên năm 1905 (2).

Chương I
Thực ra thì E = mc² có ý nghĩa gì?



Gần đây, một tạp chí điện ảnh Mỹ đã phỏng vấn Cameron Diaz, một ngôi sao điện ảnh Hollywood rất nổi tiếng từng thủ vai cô gái xinh đẹp và duyên dáng trong phim The Mask. Cuối buổi phỏng vấn, phóng viên hỏi:

-Còn điều gì chị muốn nói với độc giả không?

-Tôi muốn biết thực ra thì E = mc² có ý nghĩa gì, Diaz trả lời.

Cả hai cùng phá lên cười, cuộc phỏng vấn kết thúc trong khi Diaz lầm bầm rằng thực ra thì chị cũng biết công thức đó nói gì rồi.

Không rõ Diaz có biết thật không, nhưng nghe cô nói, một lần nữa tôi thấy E = mc² là một phương trình quá nổi tiếng, và có lẽ “nổi tiếng nhất thế giới”(3).



Cái gì làm cho nó nổi tiếng đến như thế? Có hai lý do:

Một, ý nghĩa triết học sâu xa của nó; Hai, ứng dụng quá to lớn của nó.





Albert Einstein (phải) và Charlie Chaplin (trái),

Hai ngôi sao văn hoá rực rỡ nhất thế kỷ 20
[img src="vietsciences.org/biographie/chemists/images/lavoisiercolor.gif"][/img]


Thật vậy, nếu E là năng lượng (Energy), m là khối lượng (mass), c là vận tốc ánh sáng (celeritas), thì đẳng thức E = mc² nói với chúng ta rằng:

* Năng lượng và khối lượng thực chất là một. Chúng chỉ là hai dạng biểu hiện (hai dạng tồn tại) khác nhau của cùng một bản thể được gọi chung là vật chất, giống như “hai mặt của một đồng xu”.
* Khối lượng có thể biến thành năng lượng và ngược lại. Nói một cách hình tượng, khối lượng chẳng qua là năng lượng được “cô đặc” lại, hoặc “nén chặt” lại; ngược lại, năng lượng chẳng qua là khối lượng bị “ vô hình hoá”.
* Trong sự chuyển hoá đó vật chất luôn luôn được bảo toàn – tổng lượng vật chất trước và sau chuyển hoá phải bằng nhau (vật chất không tự nhiên sinh ra và cũng không tự nhiên mất đi, vật chất chỉ chuyển từ dạng này sang dạng khác).

Antoine Lavoisier
Nói cách khác, E = mc² chính là định luật bảo toàn vật chất dưới dạng tổng quát nhất – nó tổng quát hoá đồng thời định luật bảo toàn khối lượng của Antoine Lavoisier trong thế kỷ 18 và nguyên lý bảo toàn năng lượng trong các chuyển hoá điện-từ mà Michael Faraday đã tổngMichael Faraday kết trong thế kỷ 19.

Lavoisier được ca ngợi là một người vĩ đại bởi lẽ ông là người đầu tiên gợi ý cho thấy vạn vật trong thế giới tuy bề ngoài tồn tại độc lập, riêng rẽ, nhưng thực ra tất cả đều liên quan với nhau, đều nằm trong một cái chung tổng thể không thay đổi. Vật này có thể biến thành vật khác, nhưng tổng vật chất trong vũ trụ không đổi.

Faraday cũng là một người vĩ đại, bởi lẽ ông đã tái khám phá ra định luật của Lavoisier đối với năng lượng – một dạng vật chất vô hình tồn tại rộng khắp trong vũ trụ chẳng khác gì vật chất hữu hình (khối lượng).

Chú ý rằng nếu không coi năng lượng là vật chất thì định luật bảo toàn khối lượng của Lavoisier sẽ bị vi phạm trong các phản ứng nguyên tử (chẳng hạn khi một quả bom nguyên tử bùng nổ), bởi vì trong đó, một phần vật chất có khối lượng bị biến mất để chuyển hoá thành năng lượng. Ngược lại, nếu coi năng lượng là vật chất, thì khi đó định luật bảo toàn vật chất của Einstein, tức công thức E = mc² , sẽ có mặt đúng lúc để giải thích hiện tượng khối lượng mất tích này.

Đến đây có thể thấy Einstein đã làm công việc của một “người khổng lồ đứng trên vai những người khổng lồ”(4) – Ông đã kế thừa, phát triển và tổng kết các tư tưởng vĩ đại của các bậc tiền bối dưới dạng một công thức toán học đơn giản và chính xác đến kỳ lạ.

Dẫu biết vậy, rằng E = mc² không phải là một sáng tạo “từ trên trời rơi xuống”, tôi vẫn không thể nào hiểu được làm sao chỉ với giấy và bút, không cần cân đong đo đếm, không cần thực nghiệm (Lavoisier và Faraday là những nhà thực nghiệm), Einstein có thể đi đến một công thức quá ư gọn đẹp như thế nhưng lại có sức thâu tóm vật chất ở tầm bao quát đến như thế. Tầm bao quát ấy làm cho E = mc² có dáng dấp của một nguyên lý chung nhất của triết học tự nhiên. Có lẽ vì thế lúc sinh thời, Einstein không thích người đời gọi ông là một nhà vật lý. Bản thân ông tự coi mình là một nhà tư tưởng nhiều hơn.

Tư tưởng vĩ đại xuyên suốt cuộc đời ông là tư tưởng thống nhất vật lý – tất cả là một, một là tất cả.

* E = mc² là sự thống nhất khối lượng với năng lượng.
* Thuyết Tương Đối Tổng Quát của ông ra đời năm 1916 là sự thống nhất Thuyết Tương Đối Hẹp của chính ông với Thuyết Hấp Dẫn của Newton.
* Năm 1955, Einstein ra đi, để lại “bản giao hưởng bỏ dở”(5) – “Lý thuyết trường thống nhất” (Theory of Unified Field) mà khát vọng của nó là thống nhất trường hấp dẫn với trường điện từ. Lý thuyết này hiện đang được hậu thế tiếp tục dưới tên gọi “Lý thuyết về mọi thứ” (Theory of Everything).

Tuy nhiên, lý do chính để E = mc² nổi tiếng là ở ứng dụng vô cùng to lớn của nó trong thực tế: E = mc² là cơ sở để dự đoán, giải thích và tính toán một cách chính xác năng lượng được giải phóng trong các phản ứng nguyên tử – phản ứng phân rã hạt nhân hoặc phản ứng phân hạch uranium, trong đó hạt nhân nguyên tử uranium bị tan vỡ và năng lượng được giải phóng.

Phản ứng phân rã hạt nhân là hiện tượng cơ bản diễn ra trong bom nguyên tử (công cụ chiến tranh vô cùng nguy hiểm) và lò phản ứng nguyên tử (công cụ hoà bình vô cùng ích lợi). Vì thế bất cứ một nhà hoạch định chính sách nào, một nhà chiến lược quân sự nào, một nhà kinh tế nào, thậm chí bất cứ một người dân bình thường nào quan tâm đến chiến tranh và hoà bình, đến số phận và hạnh phúc của con người, cũng đều ít nhiều phải quan tâm đến ý nghĩa thực sự của phương trình Einstein. Do là điều chúng ta có thể đồng cảm và chia sẻ sâu sắc với Diaz.

Ngày nay, một nước nghèo như Pakistan cũng đã làm chủ được kỹ thuật phân hạch uranium. Nhưng vào năm 1938, đó là một đỉnh tháp của khoa học – kết quả của một cuộc chạy đua ráo riết giữa những tài năng bậc nhất của nhân loại nhằm chinh phục thế giới vô cùng bé – thế giới bên trong nguyên tử.

Chương II

Cuộc chạy đua tới đỉnh tháp




Mặc dù E = mc² tiên đoán cơ chế chuyển hoá khối-lượng-năng-lượng diễn ra bên trong nguyên tử, nhưng khi Einstein công bố công thức của ông, không ai biết nguyên tử được cấu tạo bởi cái gì và như thế nào.

Mãi cho đến năm 1911 mới xuất hiện một mô hình đầu tiên của nguyên tử – mẫu hành tinh nguyên tử Rutherford do Ernest Rutherford, nhà vật lý xuất chúng người Anh, đề xuất. Trong mô hình này, mỗi nguyên tử có cấu trúc giống như hệ hành tinh của mặt trời: một hạt nhân nguyên tử nằm ở lõi (giống như mặt trời ở trung tâm hệ hành tinh), các electron quay xung quanh (giống như các hành tinh quay xung quanh mặt trời), hạt nhân lại bao gồm proton và neutron, trong đó neutron là những thành phần không tích điện.

Niels BohrMặc dù năm 1913, Niels Bohr đưa ra một mô hình mới, tiến bộ hơn, giải thích được nhiều hiện tượng lượng tử mà mô hình Rutherford không giải thích được, nhưng về cơ bản, mô hình của Bohr vẫn bao gồm hạt nhân ở lõi và lớp vỏ electron bao quanh.

Vì thế Rutherford vẫn là người đặt nền móng cho lý thuyết về cấu trúc nguyên tử. Cần biết rằng chính ông chứ không phải ai khác đã khám phá ra proton vào năm 1909, và rằng trực giác vô cùng sắc sảo của ông đã giúp ông “nhìn thấy” nhiều điều kỳ diệu của thế giới bên trong nguyên tử mà trước ông không ai thấy.

Kỳ diệu nhất là việc ông “nhìn thấy” kích thước của electron và hạt nhân quá nhỏ bé so với kích thước của nguyên tử. Nói cách khác, thay vì coi nguyên tử là một hạt vật chất đặc cứng như trước đây người ta quan niệm, ông lại mô tả nó như một quả cầu trống rỗng – không gian trống rỗng bên trong nguyên tử rộng “mênh mông” so với các thành phần của nó. Giả sử có một sinh vật nhỏ bé vô cùng – bé như các thành phần của nguyên tử – bỗng nhiên chui lọt vào cái không gian “mênh mông” ấy của nguyên tử. Khi đó nó sẽ nhìn ngắm các thành phần của nguyên tử giống như chúng ta ngước nhìn lên bầu trời sao và thấy các ngôi sao chỉ là những cái chấm nhỏ li ti không đáng kể so với cái không gian bao la vĩ đại giữa chúng. Nhận định này đóng một vai trò rất quan trọng trong những thí nghiệm bắn phá hạt nhân nguyên tử uranium sau này.

Tuy nhiên, Rutherford cũng có sai lầm, mặc dù sai lầm của ông lại kích thích những nhà khoa học khác khám phá ra những sự thật mới.

Sai lầm lớn nhất của ông là giả thuyết về neutron.

Để giải thích vì sao neutron trung hoà điện, ông cho rằng neutron thực ra là một cặp proton-electron dính vào nhau. Nhưng phải đợi mãi đến năm 1932 mới có một người bác bỏ được giả thuyết đó. Người ấy chính là James Chadwick, một học trò xuất sắc của Rutherford.

Chadwick đã chứng minh rằng neutron bản thân nó là một hạt độc lập không tích điện!

Ngay lập tức, khám phá của Chadwick chỉ ra rằng neutron chính là một công cụ lý tưởng để thăm dò hạt nhân nguyên tử ! Vì nếu neutron là một hạt không tích điện, nó có thể dễ dàng đi xuyên qua lớp vỏ điện tử mà không sợ bị electron “quấy rầy níu kéo”, để rồi dễ dàng xâm nhập, luồn lách vào bên trong hạt nhân mà không sợ bị proton “gây phiền nhiễu, cản trở”.




James Chadwick

Ernest Rutherford

Enrico Fermi


Nếu các nhà vật lý vẫn hằng ao ước có trong tay những “điệp viên tài giỏi” có khả năng đột nhập vào vương quốc nằm sâu tít bên trong hạt nhân nguyên tử để do thám thì nay họ đã có. May mắn hơn nữa, những “điệp viên” này lại sẵn có trong tự nhiên: neutron tự do được giải phóng trong quá trình phóng xạ của nhiều chất phóng xạ tự nhiên!

Không đợi chờ gì nữa, các phòng thí nghiệm trên khắp thế giới đều lao vào sử dụng neutron như những viên đạn để bắn phá hạt nhân nguyên tử của một số nguyên tố khác nhau. Họ muốn biết rõ cấu trúc của hạt nhân nguyên tử và xem xem điều gì sẽ xảy ra nếu hạt nhân nguyên tử tan vỡ.

Nhưng than ôi, sau một thời gian dài tích cực bắn phá, bắn phá với công suất mạnh hết mức có thể, hạt nhân nguyên tử “vẫn trơ gan cùng tuế nguyệt”.

Tuy nhiên, mọi nỗ lực rồi cũng sẽ đến lúc được đền đáp.



Năm 1934, Enrico Fermi , người được coi là dẫn đầu vật lý Âu châu mãi cho đến những năm 1930, cuối cùng đã tìm ra chìa khoá để giải bài toán.

Fermi đã vạch rõ sai lầm của các nhà nghiên cứu khác ở chỗ tưởng rằng cứ bắn phá càng mạnh thì sẽ càng dễ làm cho neutron xâm nhập vào hạt nhân nguyên tử. Theo ông, sự thật hoàn toàn ngược lại, neutron càng chuyển động nhanh càng khó gặp hạt nhân! Ông giải thích: Khi neutron chuyển động nhanh thì phần lớn neutron sẽ đi xuyên thẳng qua phần không gian trống rỗng của nguyên tử để rồi ra khỏi nguyên tử mà không đụng chạm gì vào hạt nhân của nguyên tử cả. Xác suất để một neutron gặp gỡ hạt nhân rất nhỏ, vì kích thước hạt nhân quá nhỏ bé so với phần không gian bên trong nguyên tử, như Rutherford đã nói. Chỉ khi nào neutron được làm chậm lại sao cho chúng có thể đi “la cà lêu lổng”, "lang thang", trải rộng ra trên đường bay thì khi đó chúng mới có nhiều cơ hội gặp gỡ hạt nhân nguyên tử hơn. Thậm chí, theo Fermi, nếu phần chính của chùm neutron vẫn bay thẳng thì chỉ cần một tỷ lệ nhất định neutron trải rộng ra trong không gian bên trong nguyên tử cũng đã đủ để cho chúng dễ gặp gỡ hạt nhân hơn rất nhiều.

Nhưng làm thế nào để có neutron chậm? Chính Fermi lại đưa ra câu trả lời.

Chuyện kể rằng ngay chiều hôm Fermi có ý tưởng làm chậm neutron thì một cộng sự của ông xách đến cho ông mấy xô nước múc từ một bể cá vàng trên mặt đất ngay trong viện nghiên cứu của ông. Fermi liền thử bắn chùm neutron lấy từ một nguồn phóng xạ vào nước. Kết quả thật tuyệt vời: chùm neutron từ nước đi ra có tốc độ chậm hơn so với trước khi đi vào nước! Fermi giải thích: Các phân tử nước có kích thước đủ để làm cho các hạt neutron bị bật đi bật lại nhiều lần để sao cho khi ra khỏi nước chúng sẽ chuyển động chậm hơn. Theo Jeremy Bernstein, tác giả cuốn "Albert Einstein & những biên giới của vật lý"(6) thì công nghệ làm chậm neutron nói trên là một khám phá ngẫu nhiên nhưng cực kỳ quan trọng.

Năm 1935, Fermi cùng các cộng sự của ông thực hiện một cuộc bắn phá hạt nhân uranium bằng những chùm neutron chậm. Trong thí nghiệm, để tránh những luồng phóng xạ không mong muốn, ông đã dùng một tấm nhôm để che chắn. Nhưng tiếc thay, thí nghiệm đã không thành công. Cũng theo Bernstein (đã dẫn), nếu không dùng tấm nhôm che chắn thì chắc chắn Fermi đã tạo nên một bước ngoặt lịch sử – khám phá ra hiện tượng phân rã hạt nhân.

Lise MeitnerBước ngoặt này xảy ra vào năm 1938 do công của Otto Hahn, một nhà hoá họcOtto Hahn người Đức, và Lise Meitner, một nữ bác học vật lý xuất sắc người Áo gốc Do Thái, người mà Einstein thường gọi bằng một danh hiệu vừa thân mật vừa kính trọng là “Bà Curie của chúng ta”.

Lịch sử trên giấy trắng mực đen đã ghi nhận Otto Hahn là người có công khám phá ra hiện tượng phân rã hạt nhân (nhờ đó Hahn đã đoạt giải Nobel hoá học năm 1944) và Lise Meitner là người có công giải thíc cơ chế vật lý của hiện tượng này. Nhưng lịch sử trên giấy không phải lúc nào cũng đúng. Những ai biết rõ câu chuyện về Hahn và Meitner sẽ thấy một sự thật khác:

Người có công lớn nhất trong khám phá này chính là "Bà Curie của chúng ta"!

[NhiHa]

Chương III
"Bà Curie của chúng ta"


Như độc giả đã biết trong bài kỳ trước, Einstein thường gọi Lise Meitner một cách thân mật và trân trọng bằng danh hiệu "Bà Curie của chúng ta". Nhưng than ôi, nếu bà Curie may mắn trong tình yêu và vinh quang tột bậc trong khoa học thì cuộc đời của Meitner lại giống như một truyện phim buồn kết thúc bằng sự phản bội trong tình bạn và sự nhìn nhận bất công của lịch sử ...

Năm 1907, cô gái người Áo gốc Do Thái 29 tuổi Lise Meitner một mình đến Đức lập nghiệp từ hai bàn tay trắng cả về địa vị lẫn tiền tài. Trong hồi ký bà viết: "Tại đây, tôi chẳng có một địa vị gì để xưng hô. Bạn hãy cố tưởng tượng xem cuộc đời sẽ thế nào nếu bạn không có nhà cửa, phải ở nhờ trong một căn phòng ở nơi làm việc, không một ai giúp đỡ, không một chút quyền hành ...".

Nhưng Meitner đã cố gắng sống cởi mở, chân thành với mọi người, và nhanh chóng kết bạn với một nhà khoa học trẻ tên là Otto Hahn kém Meitner 1 tuổi, diện mạo rất dễ coi. Họ cùng làm việc với nhau trong một phòng thí nghiệm tại Viện Kaiser Wilhelm ở Berlin. Chẳng bao lâu sau họ bắt đầu nổi lên ở Đức như một nhóm nghiên cứu có tiếng tăm với những công trình về nguyên tử được đánh giá cao.

Về tình cảm, chúng ta không có đủ bằng chứng để khẳng định Meitner yêu Hahn, nhưng có đủ bằng chứng để thấy bà luôn luôn dành cho Hahn một cái gì đó còn hơn cả sự quý hoá nâng niu. Trong thư từ gửi cho Hahn, bà luôn mở đầu trang trọng: "Dear Herr Hahn" (Ông Hahn quý mến). Trong một công trình riêng của bà về việc điền một nguyên tố vào một ô trống ở cuối Bảng Tuần Hoàn gửi đến tạp chí Physikalische Zeitschrift, bà đã ghi tên tác giả bao gồm cả hai người, thậm chí còn đề nghị tạp chí đặt tên của Hahn lên trên, mặc dù Hahn không hề đóng góp gì trong công trình này. Kể từ khi Hahn lấy vợ năm 1912 về sau, Meitner không bao giờ có một cuộc hẹn chính thức nào với Hahn nữa, nhưng cũng không có một cuộc hẹn nào với bất kỳ ai khác. Trong thời gian xa cách nhau vì cuộc Đại Chiến I, Meitner vẫn thường xuyên viết cho Hahn, và đôi khi nài nỉ Hahn viết cho mình: "Ông Hahn quý mến, ... Nhớ giữ gìn sức khoẻ, và hãy viết cho tôi, ít nhất về chuyện nghiên cứu phóng xạ ra sao. Tôi nhớ đã lâu trước đây cứ thỉnh thoảng ông lại viết cho tôi một dòng, thậm chí chẳng liên quan gì đến chuyện phóng xạ cả".

Đến giữa những năm 1920, Meitner đã trở thành chủ nhiệm khoa vật lý lý thuyết thuộc Viện Hoá Học Kaiser Wilhelm. Thái độ tự tin trong học thuật của bà lộ rõ trong các buổi hội thảo chuyên đề. Tại đó bà thường ngồi ngay ở hàng ghế đầu bên cạnh những nhân vật "khổng lồ" như Einstein hay Max Planck, v.v.

Năm 1934, sau khi biết phương pháp làm chậm neutron của Fermi, Meitner lập tức triển khai một chương trình nghiên cứu bắn phá hạt nhân uranium của riêng bà. Hahn lại được mời cộng tác, ngoài ra có thêm Fritz Strassmann, một người vừa hoàn thành luận án tiến sĩ. Nhưng đến năm 1938, làn sóng bài Do Thái dấy mạnh lên ở Đức buộc bà phải rời khỏi đất nước này để lánh nạn tại Stockholm, Thuỵ Điển. Tại đây, với khả năng tư duy lý thuyết và trí tưởng tượng sắc sảo, bà vẫn tiếp tục lãnh đạo nhóm nghiên cứu của mình tại Berlin thông qua thư từ. Vì thư từ đi lại giữa Stockholm và Berlin rất nhanh nên thậm chí bà có thể hướng dẫn các cộng sự của mình từng bước một trong tiến trình nghiên cứu.

Srassmann cho biết: "Ý kiến và sự phán xét của Meitner có trọng lượng rất lớn đối với chúng tôi tại Berlin ... Meitner là người lãnh đạo trí tuệ của nhóm chúng tôi".

Thậm chí cả những máy móc và phương tiện thí nghiệm như nguồn neutron chất lượng cao, máy đếm, máy khuếch đại, ... cũng đều do chính Meitner đã chuẩn bị lắp đặt sẵn sàng tại phòng thí nghiệm ở Berlin trước khi bà rời khỏi nơi đây. Các cộng sự của bà chỉ việc sử dụng và tiến hành thí nghiệm theo chương trình do bà vạch ra.

Một lần, trực giác mách bảo Meitner lưu ý Hahn phải chú ý đến những biến thể của radium có thể xuất hiện trong quá trình bắn phá hạt nhân uranium, vì bà biết rằng radium và uranium thường xuất hiện bên cạnh nhau trong các hầm mỏ, chúng có hạt nhân nguyên tử nặng gần như nhau, ... Sau khi làm lại thí nghiệm, thấy quả thật đã xảy ra những điều giống như Meitner đã tiên đoán, Hahn vội báo tin cho bà:

"Lise thân mến! ... Có một cái gì đó có vẻ như "những đồng vị của radium" rất đáng chú ý mà lúc này chúng tôi chỉ nói với bà thôi ... Có lẽ bà nên có một sự giải thích đặc biệt ... Nếu có bất cứ điều gì bà thấy có thể công bố, thì bà nên công bố trên tinh thần đó là công việc của cả 3 chúng ta!".

Lá thư nói trên cùng một lúc vừa cho thấy vai trò hướng dẫn của Meitner quan trọng như thế nào, vừa cho thấy Hahn là một người rất nhậy cảm đối với việc giành giật vinh quang cho bản thân ra sao.

Gần tới dịp Giáng Sinh năm 1938, Robert Frisch, một nhà vật lý tại Viện Niels Bohr, đồng thời là cháu ruột của Meitner, đã từ Copenhagen đến gặp Meitner tại Thuỵ Điển để cùng tham gia nghiên cứu. Chính Frisch đã chứng kiến những giây phút quyết định nhất vào đêm Giáng Sinh dẫn tới việc khám phá ra hiện tượng phân rã hạt nhân. Đó là thời điểm Meitner đưa ra những phân tích, tính toán, dự liệu những sự kiện có thể sẽ xảy ra, như sau này Frisch kể lại trong cuốn "What Little I Remember":

“Rất may là cô tôi nhớ rõ cách làm thế nào để tính toán khối lượng của hạt nhân, và nhờ đó bà đã đi đến một kết quả cho thấy 2 hạt nhân mới hình thành do sự phân chia 1 hạt nhân uranium sẽ nhẹ hơn hạt nhân uranium ban đầu khoảng 1/5 khối lượng của 1 proton. Theo công thức E = mc² của Einstein, khi khối lượng biến mất thì đó là lúc năng lượng được tạo ra..."

Thật vậy, theo Meitner, muốn phá vỡ hạt nhân uranium thì điều quan trọng nhất lúc này là phải có đủ số lượng neutron cần thiết. Tại sao vậy?

Meitner giải thích bằng cách đặt vấn đề:

Tại sao hạt nhân nguyên tử có thể bền vững trong khi các hạt proton chứa trong đó luôn luôn đẩy lẫn nhau vì tích điện cùng dấu? Câu trả lời: Lực đẩy điện tích giữa các proton quá nhỏ so với lực hạt nhân mạnh (strong force) giữ chúng lại với nhau. Vậy muốn phá vỡ hạt nhân, phải "bẻ gẫy" lực hạt nhân mạnh, Meitner suy nghĩ, và bà bắt đầu hình dung ra những viên đạn neutron bắn trúng hạt nhân, làm cho hạt nhân rung lên, chao đảo, lung lay, ...

Kể chuyện đến đây, tôi chợt tưởng tượng ra Mike Tyson và Holyfield đang tỉ thí trên võ đài. Holyfield bỗng tung ra một chưởng trúng mặt Tyson. Võ sĩ thép này choáng váng, loạng choạng, lảo đảo... Holyfield chộp ngay lấy cơ hội để đấm tiếp, bồi tiếp những cú đấm sấm sét, không để cho Tyson kịp trấn tĩnh, hồi phục, đấm cho đến khi nào Tyson mất sức chống đỡ, "thép cũng phải nhũn ra", rồi "nốc ao" ...

Tương tự như thế, để "hạ gục" hạt nhân nguyên tử, cần phải duy trì sự bắn phá sao cho đến một lúc nào đó lực hạt nhân mạnh bị "suy sụp", "đứt tung ra", và hạt nhân sẽ tan vỡ. Muốn thế, phải có đủ số lượng neutron cần thiết.

Meitner thông báo với các cộng sự tại Berlin những việc cần làm, và mọi điều diễn ra sau đó như thế nào thì mọi người đã rõ. Hahn và Strassmann đã trở thành những người đầu tiên khám phá ra hịên tượng hạt nhân uranium bị vỡ làm đôi do bị bắn phá bởi neutron và năng lượng được giải phóng!

Như Frisch đã nói, bằng cách so sánh tổng khối lượng các thành phần của hạt nhân uranium trước và sau khi hạt nhân tan vỡ, Meitner đã xác định được phần khối lượng biến mất. Theo nguyên lý bảo toàn vật chất mà công thức E = mc² của Einstein đã chỉ rõ, khối lượng "mất tích" ấy ắt phải biến thành năng lượng. Đó là lý do vì sao năng lượng được giải phóng trong quá trình phân rã hạt nhân. Chính Meitner chứ không phải ai khác đã đưa ra những giải thích này. Tuy nhiên, người đứng ra công bố khám phá này tại Berlin lại là Otto Hahn, và nhờ đó, Hahn lập tức trở nên nổi tiếng và năm 1944 đã được trao tặng giải Nobel hoá học!

Meitner không hề được hội đồng trao giải Nobel nhắc tới, đơn giản vì công trình khám phá do Hahn công bố hầu như không nhắc gì đến đóng góp của bà! Thậm chí trong suốt gần một phần tư thế kỷ sau đó, Hahn đã cố chứng minh rằng tất cả mọi kết quả khám phá là của riêng ông. Trớ trêu thay, trong khi Hahn phớt lờ người có công lớn nhất là Meitner thì lại không thể phớt lờ Strassmann. Hahn định "bố thí" cho Strassmann 10% tiền giải thưởng, nhưng Strassmann khảng khái từ chối. Ông vô cùng thất vọng với con người của Hahn, coi việc Hahn làm là một trò hề. Ông đã viết thư cho Meitner để mời bà trở lại Đức, nhưng Meitner từ chối.

Làm sao Meitner có thể nhận lời trong khi bà cảm thấy bị tổn thương vì những gì mà một cộng sự lâu năm, một người bạn thân mà bà hằng quý mến trân trọng, đã cư xử với bà? Nhưng Meitner đã quyết định dẹp bỏ nỗi buồn, quên đi mọi kỷ niệm trong quá khứ ở Đức. Bà rời Stockholm để sang Anh sống những năm cuối đời như một bà già ẩn dật, cô đơn, suốt ngày chỉ lục lọi sách ở các hiệu sách. Bà mất tháng 11 năm 1968 trong sự lặng lẽ không mấy ai biết. Trong những năm 1970, các học giả nữ trên thế giới đã lên tiếng đòi lấy lại vinh quang cho bà. Năm 1982, lịch sử khoa học dường như hối hận và muốn sửa chữa lỗi lầm bằng cách lấy tên bà để đặt cho nguyên tố thứ 109 trong Bảng Tuần Hoàn Mendeleev - nguyên tố Meitnerium.

Câu chuyện Hahn-Meitner thật đáng buồn. Nhưng đáng buồn nhất là khám phá của họ lập tức được áp dụng cho dự án chế tạo bom nguyên tử của Đức quốc xã! Dự án này đặc biệt đáng lo ngại vì nó được trao vào tay một người mà tài năng được coi là "khổng lồ" trong khoa học, chỉ sau Einstein mà thôi: Werner Heisenberg!

[NhiHa]

Chương IV
Khi người "khổng lồ" nhập cuộc




Joseph Goebbels

Khám phá của Hahn-Meitner năm 1938 về phản ứng phân rã hạt nhân đã đem lại niềm hy vọng tràn trề cho các lãnh tụ Đức quốc xã về một thứ vũ khí có thể giúp họ thống trị thế giới. Nhật ký của Joseph Goebbels, cánh tay phải của Hitler về tuyên truyền và chính trị, biểu lộ rõ niềm hy vọng đó: "Tôi nhận được một báo cáo về những thành tựu mới nhất của khoa học Đức. Nghiên cứu trong lĩnh vực bắn phá nguyên tử đã đi tới kết luận rằng chỉ cần một cố gắng tối thiểu cũng có thể tạo ra một cuộc huỷ diệt khổng lồ ... Vấn đề mấu chốt là chúng ta sẽ đứng đầu thế giới...". Những dòng này được viết vào tháng 02-1942, sau khi Goebbles cùng nhiều sĩ quan quốc xã khác được nghe một nhà khoa học thuyết giảng rằng lúc này khả năng chế tạo một quả bom có sức huỷ diệt khổng lồ đã trở nên hết sức dễ dàng!

Werner Heisenberg
Thưa độc giả, nhà khoa học đó chính là Werner Heisenberg - cha đẻ của Cơ Học Lượng Tử và Nguyên Lý Bất Định nổi tiếng!

Ai cũng biết Heisenberg là một nhà khoa học "khổng lồ" chỉ đứng sau Einstein mà thôi. Nhưng ít người biết Heisenberg cũng chính là tác giả kiêm tổng chỉ huy dự án nghiên cứu chế tạo bom nguyên tử của quân đội quốc xã!

Với "thành tích" đó, sau Thế Chiến II Heisenberg đã bị phe đồng minh giam giữ tại Anh một thời gian. Khi bị chất vấn, ông khai rằng ông đã cố tình lái chương trình nghiên cứu đi chệch hướng để vũ khí nguyên tử không rơi vào tay Đức quốc xã. Nhưng gần đây, khoảng nửa thế kỷ kể từ khi ông bị bắt, những cuốn băng ghi trộm để theo dõi Heisenberg ở nơi ông bị giam giữ đã được công khai hoá. Qua đó người ta thấy rõ ông đã cố gắng che giấu sự thật.

Vậy sự thật như thế nào?

Tháng 9 năm 1939, khi Văn Phòng Vũ Khí của quân đội quốc xã chính thức hoạt động thì Heisenberg đã sẵn sàng nhập cuộc, tự nguyện làm bất cứ việc gì nhà nước Đức cần đến. Ông hăng hái đến nỗi ngay tháng 12-1939 đã đệ trình lên nhà nước Đức một kế hoạch đầy đủ và rõ ràng về việc làm thế nào để chế tạo một quả bom nguyên tử. Lập tức kế hoạch của ông được chấp thuận. Tháng 02-1940, hai trung tâm nghiên cứu phản ứng nguyên tử của Đức ra đời, một tại Đại học Leipzig, một tại Berlin. Heisenberg lãnh đạo cả hai. Để che mắt thiên hạ, trung tâm Berlin được đặt tên là "The Virus House" (Cơ quan nghiên cứu virus), còn trung tâm Leipzig thì giống như một phòng thí nghiệm của trường đại học.



Mục tiêu đầu tiên của Heisenberg là tạo ra một phản ứng dây chuyền.

Khi một hạt nhân bị tan vỡ, neutron trong hạt nhân này sẽ được giải phóng và trở thành neutron tự do; neutron tự do lại phá vỡ các hạt nhân bên cạnh, ...; cứ như thế quá trình diễn ra liên tục, nối tiếp nhau theo dây chuyền. Khi hạt nhân tan vỡ, một năng lượng được giải phóng, cái mà công thức E = mc² đã tiên đoán. Trong phản ứng dây chuyền có hàng tỷ tỷ hạt nhân bị tan vỡ, do đó toả ra một năng lượng khổng lồ!

Như ta đã biết, chìa khoá của vấn đề là neutron chậm. Nhưng khi áp dụng phương pháp của Fermi, dùng nước thường để làm chậm neutron, Heisenberg thấy chỉ có một vài phản ứng xảy ra ở lõi của mẫu uranium. Tại đó chỉ có vài nguyên tử bị tan vỡ và neutron tự do bay ra vẫn còn quá nhanh - không đủ chậm - để tạo ra phản ứng dây chuyền. Phải tìm cách làm chậm neutron một cách hiệu quả hơn, Heisenberg suy nghĩ, và ông đã biết cách:

Sử dụng nước nặng!

Cuộc sống có những ngẫu nhiên lý thú: Khi Fermi mầy mò tìm cách làm chậm neutron bằng nước thường thì nhà hoá học Mỹ Harold Urey phát hiện ra rằng nước ở các đại dương, sông hồ, hoá ra không chỉ bao gồm phân tử H2O, mà còn bao gồm những biến thể - những phân tử nặng hơn: Thay vì chứa hydrogen ở lõi, biến thể này lại chứa deuterium, một đồng vị của hydrogen nhưng nặng gấp đôi, vì thế loại nước bao gồm những biến thể này được gọi là nước nặng. Nước nặng chiếm tỷ lệ 1/10.000 trong nước thông thường. Một bể bơi rộng chỉ có thể gạn lọc ra một cốc nước nặng, nhưng đó là một cốc nước vô cùng quý giá đối với Heisenberg, vì nước nặng làm chậm neutron hiệu quả hơn gấp bội so với nước thường! Khi neutron đi qua nước nặng, thay vì gặp hydrogen, chúng lại gặp deuterium nặng hơn, va đập mạnh hơn để sau hàng chục lần va đập như thế chúng sẽ đi ra khỏi nước nặng với tốc độ chậm hơn rất nhiều so với lúc đi vào.

Tháng 02-1941, dưới sự lãnh đạo của Heisenberg, thí nghiệm tạo phản ứng dây chuyền đầu tiên diễn ra dưới một tầng hầm của Đại học Leipzig, với sự chứng kiến của nhiều quan chức đầu não của nhà nước quốc xã, mặt ngẩng cao, ngực lấp lánh những chiếc phù hiệu "swastika" (chữ thập ngoặc).

Heisenberg ra lệnh bắt đầu, một trợ lý đưa máy dò vào bên trong lò phản ứng, những neutron đầu tiên bắt đầu xâm nhập vào bên trong uranium, các chuyên gia dán mắt theo dõi diễn biến để ghi chép kết quả. Nhưng .........

Chẳng có gì xảy ra cả. Thí nghiệm thất bại !

Heisenberg không hề bối rối. Ông quả quyết chỉ vì thiếu uranium, và đơn giản là ông hối thúc công ty Berlin Auer phải nhanh chóng cung cấp đủ số lượng uranium cần thiết, đến nỗi công ty này đã phải bí mật "mua nô lệ" - nữ tù nhân trong trại tập trung Sachsenhausen - để sản xuất kịp oxyd uranium cho dự án của Heisenberg.

Đến mùa thu năm 1941, tình hình tiến triển tốt hơn, và cuối cùng, vào mùa xuân năm 1942, một đột phá đã xảy ra. Lò phản ứng đã giải phóng một số lượng neutron tự do đáng kể: 13% nhiều hơn so với số lượng neutron được đưa vào lúc ban đầu, và một năng lượng rõ rệt, đáng kể, đã được giải phóng.

Heisenberg đã thắng lợi! Ông đã chứng minh cho nhà nước quốc xã thấy niềm tin đặt vào nơi ông là hoàn toàn chính xác. Không còn gì để nghi ngờ nữa, một quả bom nguyên tử thật sự đã nằm trong tầm với của Heisenberg. Mộng phục thù và bá chủ của Hitler có cơ may thành công (!).

Nhưng may thay, lịch sử đã diễn biến hoàn toàn khác. Quân đội quốc xã đã đầu hàng đồng minh trước khi có một quả bom nguyên tử "Made in Germany". Phải chăng Heisenberg đã thực sự lái chương trình nghiên cứu đi chệch hướng như ông đã khai báo khi bị giam giữ ở Anh?

Không! Không hề có chuyện đó.

Người Đức đã thực sự thất bại trong chương trình nguyên tử. Có 2 nguyên nhân dẫn tới thất bại đó. Nguyên nhân thứ nhất thuộc về chính bản thân Heisenberg.

Nếu Heisenberg là một nhà bác học vĩ đại về lý thuyết thì ông không được đánh giá cao trong những hiểu biết về công nghệ. Nhưng để chế tạo một quả bom nguyên tử, ngoài những nguyên lý vật lý và hoá học cơ bản còn phải có những thủ thuật công nghệ khôn ngoan và thích hợp. Chẳng hạn, các mẫu uranium nên có hình dạng như thế nào là tốt nhất để đưa vào lò phản ứng? Các chuyên gia ngày nay biết rõ hình dạng có hiệu quả nhất là hình cầu (viên bi). Với mẫu uranium hình cầu, số neutron vào được tới tâm sẽ đạt mức tối đa. Nếu việc cắt gọt uranium thành hình cầu khó đạt được độ chính xác thì người ta chấp nhận một hình dạng kém hiệu quả hơn một chút, đó là hình oval (hình quả trứng). Kém hơn chút nữa là hình trụ (xy-lanh), rồi đến hình lập phương, và cuối cùng, kém nhất là những tấm phẳng. Tiếc thay, Heisenberg lại ưa thích những tấm phẳng. Lý do đơn giản vì những tấm phẳng rất thuận lợi cho những tính toán lý thuyết.

Nhưng bên cạnh Heisenberg còn có rất nhiều kỹ sư tài ba khác, vậy cớ gì họ không tìm ra những phương án tối ưu về công nghệ?

Đúng vậy. Quả thật là đã có nhiều ý kiến đóng góp với Heisenberg, nhưng ông tin vào chính ông hơn là tin vào người khác. Một căn bệnh khá nặng ở các giáo sư Đức trước Thế Chiến II là căn bệnh tự phụ. Họ cho rằng nền khoa học Đức là nhất thế giới. Kẻ khác phải học họ thay vì họ phải học thiên hạ. Heisenberg cũng không tránh được tâm lý đó. Nhiều tài liệu kể rằng ông không chịu nghe góp ý của các chuyên viên dưới quyền, thậm chí nhiều lần ông nổi cáu không để cho họ bộc lộ ý kiến. Trong khi nhiều nhà khoa học trẻ đã chỉ ra nhiều sai lầm của Heisenberg về chi tiết kỹ thuật.

Tuy nhiên, những sai lầm công nghệ của Heisenberg không thể chặn đứng chương trình nguyên tử của Đức, nó chỉ làm chương trình này tiến triển chậm một chút thôi. Nếu thời gian ủng hộ Heisenberg thì chắc chắn cuối cùng ông cũng sẽ đạt tới đích. Nhưng thời gian không ủng hộ ông, lương tri của nhân loại không ủng hộ ông. Phe đồng minh đã đánh hơi được việc ông làm. Họ biết rõ đó là một mối đe doạ tiềm tàng, và họ đã hạ quyết tâm: "Dự án của Heisenberg phải bị phá huỷ!".

[NhiHa]

Chương V
"Dự án Heisenberg phải bị phá hủy !"




Cơ quan tình báo Anh đã theo dõi dự án nguyên tử của Heisenberg ngay từ đầu và hạ quyết tâm: "Dự án của Heisenberg phải bị phá huỷ!".

"Con cáo già tình báo" này nhận thấy một điểm yếu của dự án. Không phải vấn đề uranium - Đức đã chiếm cả Bỉ lẫn Tiệp, mà Bỉ thì có thừa uranium khai thác từ thuộc địa Congo, còn Tiệp thì có mỏ uranium. Cũng không phải vấn đề sinh mạng cá nhân Heisenberg - Rất khó tiếp cận nhân vật quan trọng này, quanh ông lúc nào cũng dày đặc bảo vệ.

Mục tiêu dễ bị tổn thương nhất, thực ra, là trung tâm sản xuất nước nặng, nằm trên một khe núi tại Vemork thuộc NaUy, cách thủ đô Oslo 90 dặm theo một con đường liên tỉnh ngoằn nghèo.

Tại sao lại là NaUy, thay vì một địa điểm trên đất Đức?

Thật vậy, trong khi một số trợ lý đề nghị nên xây dựng một nhà máy sản xuất nước nặng trên đất Đức để đảm bảo an toàn, thì Heisenberg, được các sĩ quan quân đội ủng hộ, lại quyết định nên "tận dụng" một nhà máy sản xuất nước nặng sẵn có đang hoạt động rất tốt trên đất Na-Uy, bất chấp Na Uy là một quốc gia trung lập!

Thoạt nghe, ai cũng thấy đó là một quyết định kỳ quặc. Nhưng nếu hiểu rõ con người xã hội và chính trị của Heisenberg, độc giả sẽ không ngạc nhiên.



1-Vemork, sự lựa chọn của Heisenberg:


Vemork

Nếu trong khoa học Heisenberg là một người sớm đạt tới vinh quang tột bậc thì trong cuộc đời chính trị ông lại gặp nhiều phen điêu đứng. Không kể việc ông bị bắt và bị giam sau chiến tranh vì đã từng là một công cụ đắc lực của nhà nước quốc xã, chính cái nhà nước mà ông hết mực trung thành đã có phen làm ông điêu đứng.

Số là một hôm, một nhà vật lý có tên là Johannes Stark, không rõ do ghen tức hay do lý do nào khác, đã thuyết phục được một tuần báo của SS - cơ quan an ninh khét tiếng của Đức quốc xã - cho chạy một bài báo nặc danh tố cáo Heisenberg là "một người không có đủ lòng yêu nước, từng cộng tác với "bọn Do Thái", không thật sự có tinh thần vì nước Đức (pro-German spirit)..."

Heisenberg hết sức bực tức nhưng vô cùng lo lắng, bởi lẽ những bài báo nặc danh kiểu đó thường là khúc dạo đầu của những cuộc bắt bớ dẫn đến trại tập trung.

Ông biết rõ Stark đã cố tình vu cáo. Đúng là ông đã làm việc với nhiều nhà khoa học gốc Do Thái hoặc nửa Do Thái. Nhưng tại sao họ không đếm xỉa đến việc ông từng đứng lên bênh vực những hành động của Hitler trong những cuộc thảo luận công khai, việc ông từng từ chối những lời mời béo bở của nhiều đại học danh tiếng ở nước ngoài chỉ vì ông muốn dành hết khả năng cho nước Đức (6) ?

Ông đã bị đưa đến một tầng hầm của cơ quan đầu não của SS tại đường Prinz-Albert-Strass ở Berlin để thẩm vấn. Tuy ông không bị đánh đập nhưng vợ ông sau này kể lại rằng ông đã có những cơn ác mộng về chuyện này trong nhiều năm. Cuối cùng, mỉa mai thay, người kéo ông ra khỏi "cơn ác mộng" lại chính là tên trùm SS: thống chế Heinrich Himmler, người đứng thứ hai sau Hitler!

Lá thư được gửi đi từ văn phòng giám đốc SS viết:

"Thưa ngài giáo sư Heisenberg rất kính mến,

Mãi đến hôm nay tôi mới có thể trả lời bức thư của ngài viết ngày 21-07-1937, trong đó ngài trình bầy những việc phiền toái đối với bản thân do bài báo của giáo sư Stark gây ra ..... Bây giờ tôi có thể vui mừng báo tin với ngài rằng tôi không tán thành việc công kích ngài ... và rằng tôi đã làm tất cả những gì cần thiết để ngăn cản bất kỳ một hành động công kích nào nữa đối với ngài ..... Heinrich Himmler (ký tên)"
Nhưng sau khi ký, Himmler viết thêm tái bút, trong đó khuyên Heisenberg nên thể hiện rõ trước công chúng thái độ phân biệt công việc khoa học với tư cách chính trị của nhà khoa học mà ông có quan hệ (chẳng hạn, cần phân biệt "tên Do Thái" Einstein với lý thuyết của Einstein), thậm chí khuyên Heisenberg đừng ủng hộ các quan điểm tự do hoặc quốc tế, đừng ủng hộ Hội Quốc Liên (7), đừng chống chủ nghĩa phân biệt chủng tộc. Heisenberg không gặp nhiều khó khăn để chấp nhận những đề nghị đó, bởi chính ông vốn có quan điểm thiên hữu. Một dịp khác chúng ta sẽ bàn vấn đề này kỹ hơn, nhưng ngay bây giờ cũng nên biết rằng Heisenberg đã từng làm cho một người bạn HàLan là Hendrik Casimir phải sửng sốt khi ông nói "nền dân chủ không thể phát triển tiềm năng đầy đủ", và rằng ông "muốn nước Đức phải thống trị thế giới"(8)(!). Vậy nếu thế giới, hoặc châu Âu, hoặc NaUy, trước sau cũng thuộc về Đức thì nhà máy nước nặng Vemork sẽ phải nằm trong dự án của Heisenberg (!). Đó là logic của kẻ mạnh – quân đội quốc xã – và kẻ mạnh có nhiệm vụ biến "sáng kiến" của Heisenberg thành hiện thực.

Thế là một hôm đẹp trời, giám đốc nhà máy Vemork bỗng nhiên được các "kỹ sư" Đức "đến thăm" - đòi mua nước nặng với khối lượng lớn và trả giá cao hơn thị trường. Giám đốc Vemork từ chối, vì không thích cộng tác với bọn quốc xã. Nhưng sau khi quân đội Đức đập tan quân đội NaUy thì các "kỹ sư" Đức lại đến, lần này được hộ tống bằng súng máy. Vemork không có lựa chọn nào khác là "OKay!" (đồng ý). Từ đó, Vemork phải làm việc với áp lực căng thẳng: Từ năng suất 24 pounds (9) mỗi tháng trước chiến tranh, nay phải nâng lên 3000 pounds/1tháng vào giữa năm 1941, rồi 10.000 pounds/1tháng vào giữa năm 1942!

Nhưng đó cũng chính là lúc Vemork lọt vào tầm ngắm của tình báo Anh.



2-Chiến dịch tấn công Vemork lần thứ nhất:


Vì Vemork thuộc vùng núi nằm sâu 100 dặm trong đất liền nên kế hoạch tấn công được giao cho First Airborne Division - một đơn vị lính dù đặc nhiệm bao gồm những chàng trai ưu tú của London, được rèn luyện kỹ càng về ý chí và nghiệp vụ, sẵn sàng đối mặt với thử thách nguy nan, sử dụng thành thạo các loại vũ khí, điện đài, chất nổ. Mãi cho tới trước ngày thi hành điệp vụ, họ hoàn toàn không biết rằng số mệnh đang dẫn dắt họ tới một sứ mạng vô cùng quan trọng: triệt tiêu một nỗ lực ứng dụng công thức E = mc² của Einstein và những khám phá về nguyên tử của Rutherford vào một mục đích phản nhân loại!

Cuối cùng ngày lên đường đã đến. Hai nhóm tổng cộng 30 lính đặc nhiệm lên 2 chiếc tầu lượn do 2 chiếc máy bay ném bom Halifax có tốc độ cao kéo đi, cất cánh vào buổi tối tại miền bắc Scotland.

Đó là một đêm vô cùng tệ hại. Trên đường bay, những mỏ sắt khổng lồ nằm trong các dãy núi bên dưới làm cho kim la bàn của một chiếc Halifax lệch lạc. Phi công mất phương hướng, cả máy bay lẫn chiếc tầu lượn bám theo đâm sầm vào một rìa núi, vỡ tan. Chiếc tầu lượn thứ hai do một phi công Úc lái, cũng bị bão tuyết bắc bán cầu làm mất phương hướng, rồi rơi vào một tình huống tiến thoái lưỡng nan. Nếu tiếp tục bám theo máy bay để bay trên cao thì băng tuyết sẽ bám đầy trên cánh và trên dây cáp, nặng đến nỗi có nguy cơ gẫy cánh. Nếu tầu lượn rời máy bay sớm để hạ thấp xuống thì sẽ bị những cơn gió xoáy trên núi hất ra khỏi đường bay. Cố bay thêm một lát, viên phi công Úc quyết định cho tầu lượn rời máy bay, nhưng than ôi, mây mù quá dầy đặc, một trục trặc gì đó xảy ra, tầu lượn đáp mạnh xuống đất rồi cũng vỡ tan. Từ trong 2 chiếc tầu lượn vỡ nát, một số người sống sót lồm ngồm bò ra. Họ tự tiêm moóc-phin để giảm đau, uống amphetamine để đi dưới trời tuyết, cố gắng lê lết từng bước đến những nhà dân quanh vùng nhờ giúp đỡ. Nhưng tất cả nhanh chóng bị lính Đức bắt và bị bắn ngay tại chỗ. Chiến dịch đầu tiên chấm dứt, toàn bộ 30 lính đặc nhiệm đều hy sinh trong khi chưa đặt được chân tới mục tiêu! Một thất bại choáng váng của tình báo Anh!

Vài chục năm sau, R. V. Jones, người lãnh đạo và tổ chức chiến dịch, vẫn tâm sự với giọng buồn rầu:

"Tôi lưỡng lự mãi không biết có nên thực hiện một chiến dịch thứ hai hay không. Thật là quá khó khăn cho tôi, vì trong khi tôi an toàn ở London thì bất kể điều gì cũng có thể xảy ra cho chiến dịch thứ hai... Tôi sẽ là một người vô cùng kém cỏi và ngớ ngẩn nếu lại gửi thêm 30 người nữa đến chỗ chết..."

Vậy người Anh chịu thất bại hay sao?

Liệu họ còn đủ quyết tâm để phá huỷ dự án Heisenberg nữa hay không?



Chương VI
Vemork bị "cắt" trúng "cổ họng"




Vài chục năm sau thất bại choáng váng của cơ quan tình báo Anh trong chiến dịch tấn công lần thứ nhất vào Vemork – nhà máy nước nặng ở NaUy phục vụ cho dự án nguyên tử của Heisenberg – người lãnh đạo và tổ chức chiến dịch là R. V. Jones đã kể lại nỗi day dứt lương tâm của ông, và đặc biệt, ông nhấn mạnh đến khó khăn của những người hoạch định chiến dịch, rằng có nên tiếp tục mở một chiến dịch mới hay không. Nhưng lời thề nhất định phải đập tan ý đồ chế tạo bom nguyên tử của người Đức vẫn văng vẳng trong tâm can ông, thúc giục ông mau chóng đi đến quyết định:

"Nhưng rồi tôi nghĩ, rằng trước khi thảm hoạ của chiến dịch thứ nhất xảy ra chúng tôi đã quyết định nhà máy nước nặng nhất thiết phải bị phá huỷ, do đó lương tâm tôi thấy thoải mái; hy sinh mất mát là chuyện không thể tránh khỏi trong chiến tranh, vậy nếu chúng tôi đúng trong việc đề nghị mở chiến dịch thứ nhất thì có lẽ chúng tôi cũng đúng trong việc đề nghị lặp lại một chiến dịch như thế".

Và lần này người Anh đã có nhiều kinh nghiệm hơn: Họ quyết định tuyển dụng người địa phương tham gia chiến đấu, đồng thời áp dụng chiến thuật du kích, dùng số lượng người ít hơn, sử dụng những khí tài, thiết bị gọn nhẹ hơn, chú ý đến thời tiết hơn, tìm mọi cách áp sát mục tiêu hơn, v.v..

Sau một cuộc tuyển lựa gắt gao về tinh thần và năng lực, 6 người NaUy tình nguyện đã được nhận vào đơn vị Airbone , trong đó có một thợ hàn ống nước ở Oslo và một thợ cơ khí. Hồ sơ lưu trữ hiện nay để lộ cho thấy hồi đó người Anh không mấy tin tưởng những người NaUy này có thể thắng lợi tại một nơi mà hàng chục lính đặc nhiệm của đơn vị Airborne tinh nhuệ đã thất bại. Tuy nhiên 6 người NaUy đã được đào tạo những kỹ năng điệp vụ ở mức tối đa trong một thời gian gấp rút, sau đó được chuyển tới một ngôi nhà sang trọng trong SOE-Trường Đào Tạo Đặc Biệt Số 61 ở ngoại ô Cambridge để chuẩn bị những bước đi cuối cùng và đợi khi nào thời tiết khá hơn sẽ khởi sự. Một ngày tháng 2 năm 1943, tin radio báo thời tiết tốt, căn nhà sang trọng số 61 của SOE bỗng nhiên trống rỗng: Chiến dịch thứ hai bắt đầu!

Sau khi nhẩy dù xuống NaUy, họ gặp một nhóm 3 người NaUy đi tiền trạm, sống trong những túp lều để đợi họ trong suốt mùa đông vừa qua. Sát nhập làm một, 9 người lên ván trượt tuyết để vượt một chặng đường dài qua các làng quê. Sau vài tuần, họ đến Vemork vào lúc khoảng 9 giờ tối. Mục tiêu cần phá huỷ đã hiện ra trước mắt:

"Thấp dưới chúng tôi về phía bên kia, ở quãng lưng chừng, lần đầu tiên chúng tôi nhìn thấy mục tiêu, ...một công trình đồ sộ nằm đó như một toà lâu đài trung cổ, được xây dựng ở một nơi không thể nào đến được, những vách đá thẳng đứng và sông ngòi bao bọc xung quanh ...",

Nhóm 9 chiến sĩ đặc nhiệm người NaUy vũ trang đầy mình tiếp tục băng qua tuyết, vừa đi vừa thở, vừa nhìn chòng chọc vào mục tiêu sáng ánh đèn. Bây giờ thì mọi người đã rõ vì sao bọn Đức chỉ đặt ở đó một chòi canh gác nhỏ. Chỉ có một lối vào duy nhất là băng qua một chiếc cầu treo bắc qua một cái vực sâu vài trăm mét bên dưới, đá mấp mô lởm chởm. Tất nhiên có thể nổ súng tiêu diệt lũ lính canh trên cầu, bất chấp các vọng gác xung quanh bảo vệ chúng, nhưng nếu làm điều đó, bọn Đức sẽ trả đũa ngay bằng cách bắn giết không thương tiếc dân chúng trong vùng. Năm ngoái, chỉ vì phát hiện ra một chiếc điện đài, bọn Đức đã thiêu trụi tất cả nhà và thuyền trên đảo, lùa tất cả dân trên đảo bao gồm cả phụ nữ và trẻ em vào trại tập trung. Vì vậy, ban chỉ huy chiến dịch ở London và nhóm đặc nhiệm người NaUy quyết định chọn một con đường khác để thâm nhập vào bên trong.

Ngắm kỹ những tấm ảnh chụp từ trên máy bay được phóng rất to, một người trong nhóm là Knut Haukelit nhận ra một bụi cây ở phía xa xa dưới vực đá. "Ở đâu có cây cỏ mọc thì ở đó con người có thể tạo lối đi", anh nhận xét. Một người khác đã đi thám thính từ hôm trước liền tỏ ý tán thành. Ngay lập tức, toàn đội leo xuống phía mấy bụi cây đó. Hành lý nặng trên lưng làm họ thở dốc, nhưng điều đó không hề làm ai chậm bước. Vượt qua một con suối mà nguồn nước của nó là những tảng băng trên núi, họ lại bắt đầu leo ngược lên về phía toà pháo đài mục tiêu, vừa leo vừa thở hổn hển. "Gắng chút nữa thì tới Thiên đàng"(10), một người trong nhóm động viên những người khác. Cuối cùng, bóng đêm và cảnh vật xù xì đã che chở cho họ an toàn lên tới một khu đất nằm trên đường chu vi của toà "pháo đài" - mục tiêu của chiến dịch. Mọi người gần như đã kiệt quệ nhưng đó cũng là lúc được dừng chân để nghỉ. Họ lấy sô-cô-la ra ăn để lại sức. Không ai bảo ai, bỗng nhiên họ nói với nhau một vài câu chuyện phiếm, để rồi trở về im lặng, bởi vì họ cảm nhận rõ giây phút quyết định nhất của toàn bộ chiến dịch sắp đến. Hoặc sống, hoặc chết, nếu chết thì đây là lúc chia tay. Không ai nói ra ý nghĩ đó, nhưng có thể trong óc mọi người đều nghĩ đến điều đó. Trước cái chết, con người thường nghĩ đến ý nghĩa của cuộc sống. Và lúc này đây, họ nghĩ rằng dù sống hay chết thì những giây phút sắp xảy ra có lẽ sẽ là một cột mốc có ý nghĩa nhất trong toàn bộ cuộc đời họ ... Trong cái im lặng bao trùm của bóng đêm đêm ấy, tiếng ồn của những chiếc tuốc-bin trong nhà máy càng lúc càng trở nên quá to, nghe rõ mồn một, như những tiếng kêu rống than phiền khổ sở vì phải làm việc ngày đêm 24/24 giờ dưới sự đôn đốc quát tháo của cảnh vệ Đức, của các sĩ quan SS, để sao cho có đủ nước nặng cung cấp kịp thời cho các trung tâm Leipzig và Berlin.

Bỗng người chỉ huy nhóm đặc nhiệm nhìn đồng hồ: giờ nghỉ đã hết. Tất cả tháo dỡ hành lý trên lưng xuống và bắt đầu cuộc đột nhập. Anh thợ hàn ống nước ở Oslo ngày nào bây giờ tỏ ra là một chiến sĩ đặc nhiệm cực kỳ tháo vát nhanh nhẹn. Anh dẫn đầu cả nhóm, rút ra một chiếc kìm cắt dây điện cỡ bự rồi thoăn thoắt cắt dây thép của hàng rào bảo vệ kêu tanh tách. Chỉ một loáng, tất cả đã vào bên trong. Một nhóm ở lại bên ngoài gần các vọng gác để canh chừng, sẵn sàng phản ứng nếu đột nhiên bị tấn công. Những người còn lại tiếp tục vào sâu hơn, mắt đăm đăm nhìn vào những cánh cổng khổng lồ của nhà máy. Có thể phá một loạt bằng cách châm thuốc nổ. Nhưng họ phải để dành thuốc nổ cho những việc còn quan trọng hơn ở bên trong. Vả lại, hành động như thế cũng sẽ dẫn tới một sự trả đũa ngay tức khắc của lính Đức, trong khi mục tiêu chính có thể chưa thực hiện được. Đến lúc này mới thấy sự chuẩn bị kỹ lưỡng về mặt tình báo đã đem lại kết quả hữu hiệu như thế nào: Nhờ tin tình báo do một kỹ sư từng làm việc ở nhà máy này cung cấp cho những chiến sĩ NaUy kháng chiến chống Đức, họ biết rằng có thể đột nhập vào khu trung tâm nhà máy, nơi có những thiết bị chủ yếu, thông qua một đường ống dẫn dây cáp lâu nay ít được sử dụng. Ngay sau khi tìm thấy đường ống đó, 2 người trong nhóm lập tức chất hết chất nổ lên lưng rồi bò theo đường ống, chỉ một lát đã vào được đến bên trong.

Bất thình lình 2 chiến sĩ đặc nhiệm xuất hiện trước sự ngơ ngác của những người đang làm việc ở đó. Tuy nhiên, công nhân ở đây đều là người NaUy, họ chẳng ưa gì người Đức, họ đang mong đuổi cổ bọn Đức đi càng nhanh càng tốt. Trong khoảng 10 phút, chất nổ được chuẩn bị xong. Mọi người được ra lệnh chạy nhanh ra khỏi nhà máy trước khi có tiếng nổ, và khi họ chạy, 2 chiến sĩ đặc nhiệm cũng chạy theo. Khu trung tâm trơ lại trống vắng. Đó chính là nơi tập trung toàn bộ "tế bào huyết mạch" của nhà máy - 18 chiếc máy làm nhiệm vụ phân ly nước nặng ra khỏi nước thông thường được chế tạo bằng những ống thép rất dày, hình thù dựng đứng cao lù lù trông giống như những cái nồi chưng cất hơi gas to quá khổ. Nếu muốn phá huỷ toàn bộ 18 chiếc máy này cùng một lúc bằng cách cho nổ thuốc nổ ở một vị trí nào đó bên ngoài chúng, đòi hỏi phải có một lượng thuốc nổ lớn đến mức 9 chiến sĩ đặc nhiệm người NaUy không có cách nào mang vác nổi trên lưng trong suốt cuộc hành trình. Vì thế, cơ quan tình báo đã nghĩ ra một chiến thuật khác: Nhét những hộp plastic nhỏ đựng thuốc nổ vào dưới đáy mỗi "tế bào", và ........

Vào khoảng 1 giờ sáng, người ta nghe thấy một tiếng nổ nhỏ, những ánh chớp ngắn loé lên bên cạnh các cửa sổ - những chiếc hộp plastic đã được kích nổ, các mảnh vỡ văng rất mạnh, bắn tung toé, tốc độ của chúng đủ để cắt đứt các đường ống lộ thiên của 18 "tế bào". Nhà máy nước nặng Vemork đã bị "cắt" trúng "cổ họng"!

Nước nặng phun ra xối xả từ những ống dẫn của nhà máy, chảy theo cống rãnh rồi hợp vào những dòng suối trên sườn núi, đổ ra sông, ra biển. Còi báo động rú lên, đèn pha sáng rực soi khắp nơi truy tìm thủ phạm, lính Đức rầm rập chạy, lùng sục, cứu chữa, ...., nhưng 9 chiến sĩ đặc nhiệm người NaUy đã kịp ra khỏi nhà máy, trườn xuống các hẻm đá bên dưới, lẫn vào trong bóng tối. Một lần nữa, địa hình đủ thô ráp xù xì của Vemork đã che chắn cho họ.

Một trận đánh nhanh, gọn, táo bạo, ít tốn kém, ít người biết, nhưng xứng đáng là một kỳ tích: chặn đứng việc bom nguyên tử có thể rơi vào tay một nhóm người điên cuồng chưa từng có trong lịch sử nhân loại!

Người Đức có thể nhanh chóng xây dựng một nhà máy nước nặng khác ư? Tất nhiên, nhưng một nhà máy như Vemork "không thể được tạo ra trong một ngày"(11). Nhưng người Đức không được thời gian ủng hộ. Họ đang có quá nhiều việc phải làm trên các chiến trường, đặc biệt là chiến trường phía đông.

Sau này, khi đồng minh vào đến đất Đức, tất cả công trình đồ sộ của Heisenberg vẫn còn đó. Chúng bị niêm phong. Ông chủ của chúng bị đồng minh bắt tại nhà nghỉ riêng của gia đình trên dãy Alps. Ông bị giam ở một làng quê ở Anh trong 6 tháng rồi được thả về Đức. Có lẽ uy tín khoa học lừng lẫy của Heisenberg làm cho các sĩ quan đồng minh cũng phải vì nể chăng? Đó là câu hỏi còn bỏ ngỏ, cần nghiên cứu tiếp. Nhưng đã đến lúc kết câu chuyện hôm nay:

Heisenberg và Văn Phòng Vũ Khí đã xây dựng một "cỗ máy" khổng lồ, bao gồm những kho uranium bậc nhất, những nhà vật lý bậc nhất, những kỹ sư bậc nhất, những bể chứa to nhất, những nguồn neutron mạnh nhất, và nguồn nước nặng dồi dào nhất. Nhưng "cỗ máy" ấy đã bị chặn lại bởi những người dũng cảm nhất, khiêm tốn nhất, ít được người đời biết đến nhất.



Sydney ngày 06 tháng 06 năm 2005

Phạm Việt Hưng

[NhiHa]

(1): Science sans conscience n’est que ruine de l’âme! Rabelais,1532François Rabelais (1494-1553)

(2): Công thức này được công bố cùng với Thuyết Tương Đối Hẹp. Nhân 100 năm kỷ niệm ngày ra đời của những lý thuyết này, năm 2005 được gọi là Năm Einstein.

(3): Xem “A Biography of the World’s Most Famous Equation ” của David Bodanis, MacMillan, London, 2000.

(4): Cách nói của Newton khi người ta hỏi ông làm thế nào để có được những khám phá vĩ đại.
(5): Symphonie Inachevée, tên một bản giao hưởng bất hủ chưa kịp hoàn thành của Franz Schbert, nhạc sĩ thiên tài người Áo. Cách gọi trong bài này lấy của Madeleine Nash, biên tập viên khoa học của TIMES.

(6): Xem "Albert Einstein & the Frontiers of Physics" của Jeremy Bernstein, Oxford University Press, New York, 1996.
(7): League of Nations, ra đời năm 1920, đến năm 1946 đổi tên thành United Nations (Liên Hiệp Quốc).

(8): Sách đã dẫn, ghi chú 1.

(9): Đơn vị khốI lượng của Anh, 1 pound = 0,454kg.

(10): Lời trong Kinh Thánh
(11): Phỏng theo câu ngạn ngữ "Roma không phải được tạo ra trong một ngày!".



12: Pakistan

[NhiHa]

Sơ lược về vũ khí hạt nhân
Dạ Trạch

Little boy, bom nguyên tử đầu tiên, nặng 9000 pounds, có sức mạnh 15 kiloton thuốc nổ TNT, nổ tại Hiroshima trong Thế chiến thứ II



Vũ khí hạt nhân (tiếng Anh: nuclear weapon) là loại vũ khí mà năng lượng của nó do các phản ứng phân hạch hoặc/và nhiệt hạch gây ra. Một vũ khí hạt nhân nhỏ nhất cũng có sức công phá lớn hơn bất kỳ vũ khí quy ước nào. Vũ khí có sức công phá tương đương với 10 triệu tấn thuốc nổ có thể phá hủy hoàn toàn một thành phố. Nếu sức công phá là 100 triệu tấn (mặc dù hiện nay chưa thể thực hiện được) thì có thể phá hủy một vùng với bán kính 100 - 160 km. Cho đến nay, mới chỉ có hai quả bom hạt nhân được dùng trong Đệ nhị thế chiến; quả bom thứ nhất được ném xuống Hiroshima (Nhật Bản) vào ngày 6/8/1945 có tên là Little Boy được làm từ uranium; quả bom cuối cùng với cái tên Fat Man được ném xuống

Nagasaki, cũng ở Nhật Bản ba ngày sau đó, nó được làm từ plutonium.

Fat Man, vũ khí hạt nhân thứ hai, nặng 10000 pounds và có sức nổ 21 kiloton thuốc nổ TNT, nổ trên Nagasaki, Nhật làm thiệt mệnh 74000 nạn nhân.

Hơn hai ngàn vụ nổ hạt nhân sau đó là do việc thử nghiệm hạt nhân, chủ yếu là do các quốc gia sau đây thực hiện: Hoa Kỳ, Liên Xô, Pháp, Anh, Trung Quốc, Ấn Độ và Pakistan.

Các nước công bố có vũ khí hạt nhân là Hoa Kỳ, Liên Xô, Pháp, Anh, Trung Quốc, Ấn Độ và Pakistan. Thêm vào đó, Israel có nhiều dấu hiệu chứng tỏ sở hữu bom hạt nhân mặc dù chưa bao giờ chính thức thừa nhận. Gần đây, CHDCND Triều Tiên cũng công bố đã chế tạo được vũ khí hạt nhân. Ukraina cũng có thể sở hữu một quả bom hạt nhân cũ từ thời Liên Xô do sai lầm của thời kỳ hậu chiến tranh lạnh. Việc phi quân sự hóa năng lượng hạt nhân đã được đề xuất cho rất nhiều các ứng dụng dân sự.



Những nạn nhân của bom nguyên tử (Thế chiến II, Nagasaki và Hiroshoma, Nhật)


Các loại vũ khí hạt nhân


Vũ khí hạt nhân đơn giản nhất lấy năng lượng từ quá trình phân hạch (còn gọi là phân rã hạt nhân). Một vật liệu có khả năng phân rã được lắp ráp vào một khối lượng tới hạn, trong đó khởi phát một phản ứng dây chuyền và phản ứng đó gia tăng theo tốc độ của hàm mũ, giải thoát một năng lượng khổng lồ. Quá trình này được thực hiện bằng cách bắn một mẩu vật liệu chưa tới hạn này vào một mẩu vật liệu chưa tới hạn khác để tạo ra một trạng thái gọi là siêu tới hạn. Khó khăn chủ yếu trong việc thiết kế tất cả các vũ khí hạt nhân là đảm bảo một phần chủ yếu các nhiêu liệu được dùng trước khi vũ khí tự phá hủy bản thân nó. Thông thường vũ khí như vậy được gọi là bom nguyên tử (còn gọi là bom A).

Các loại vũ khí cao cấp hơn thì lấy năng lượng nhiều hơn từ quá trình nhiệt hạch (còn gọi là tổng hợp hạt nhân). Trong một vũ khí như thế này, bức xạ nhiệt tia X từ vụ nổ trong phân rã hạt nhân được dùng để nung nóng và nén đầu mang tritium, deuterium, hoặc lithium mà từ đó phản ứng nhiệt hạch với năng lượng được giải thoát lớn hơn rất nhiều xảy ra. Thông thường vũ khí như vậy được gọi là bom khinh khí (còn gọi là bom hydrogen hay bom H). Nó có thể giải thoát một năng lượng lớn hơn hàng trăm lần so với bom nguyên tử.

Người ta còn tạo ra các vũ khí tinh vi hơn cho một số mục đích đặc biệt. Vụ nổ hạt nhân được thực hiện nhờ một luồng bức xạ neutron xung quanh vũ khí hạt nhân, sự có mặt của các vật liệu phù hợp (như đồng hoặc vàng) có thể gia tăng độ ô nhiễm phóng xạ. Người ta có thể thiết kế vũ khí hạt nhân có thể cho phép neutron thoát ra nhiều nhất; những quả bom như vậy được gọi là bom neutron. Về lý thuyết, các vũ khí phản vật chất, trong đó sử dụng các phản ứng giữa vật chất và phản vật chất, không phải là vũ khí hạt nhân nhưng nó có thể là một vũ khí với sức công phá cao hơn cả vũ khí hạt nhân.


Ảnh hưởng của vụ nổ hạt nhân


Năng lượng được giải thoát từ vũ khí hạt nhân gây ra bốn loại sau đây:

* Áp lực — 40-60% tổng năng lượng
* Bức xạ nhiệt — 30-50% tổng năng lượng
* Bức xạ ion — 5% tổng năng lượng
* Bức xạ dư (bụi phóng xạ) — 5-10% tổng năng lượng

Lượng năng lượng giải thoát của từng loại phụ thuộc vào thiết kế của vũ khí và môi trường mà vụ nổ hạt nhân xảy ra. Bức xạ dư là năng lượng được giải thoát sau vụ nổ, trong khi các loại khác thì được giải thoát ngay lập tức.

Năng lượng được giải thoát bởi vụ nổ bom hạt nhân được đo bằng kiloton hoặc megaton — tương đương với hàng ngàn và hàng triệu tấn thuốc nổ TNT (trinitrotoluen). Vũ khí phân hạch đầu tiên có sức công phá đo được là vài ngàn kiloton, trong khi vụ nổ bom khinh khí lớn nhất đo được là 10 megaton. Trên thực tế vũ khí hạt nhân có thể tạo ra các sức công phá khác nhau, từ nhỏ hơn kiloton ở các vũ khí hạt nhân cầm tay như Davy Crockett của Hoa Kỳ cho đến 54 megaton như Tsar Bomba của Liên Xô (bom này chỉ đưa ra với mục đích chính trị chứ khó thao tác được).

Hiệu ứng quan trọng nhất của vũ khí hạt nhân là áp lực và bức xạ nhiệt có cơ chế phá hủy giống như các vũ khí quy ước. Sự khác biệt cơ bản là vũ khí hạt nhân có thể giải thoát một lượng lớn năng lượng tại một thời điểm. Tàn phá chủ yếu của bom hạt nhân không liên quan trực tiếp đến quá trình hạt nhân giải thoát năng lượng mà liên quan đến sức mạnh của vụ nổ.

Mức độ tàn phá của ba loại năng lượng đầu tiên khác nhau tùy theo kích thước của bom. Bức xạ nhiệt suy giảm theo khoảng cách chậm nhất, do đó, bom càng lớn thì hiệu ứng phá hủy do nhiệt càng mạnh. Bức xạ ion bị suy giảm nhanh chóng trong không khí, nên nó chỉ nguy hiểm đối với các vũ khí hạt nhân hạng nhẹ. Áp lực suy giảm nhanh hơn bức xạ nhiệt nhưng chậm hơn bức xạ ion.


Phóng vũ khí hạt nhân đến mục tiêu


Thuật ngữ vũ khí hạt nhân chiến lược được dùng để chỉ các vũ khí lớn với các mục tiêu phát hủy lớn như các thành phố. Vũ khí hạt nhân chiến thuật là các vũ khí hạt nhân nhỏ hơn được dùng để phá hủy các mục tiêu quân sự, viễn thông hoặc hạ tầng cơ sở. Theo tiêu chuẩn hiện đại thì các quả bom ném xuống Hiroshima và Nagasaki vào năm 1945 có thể được coi là các vũ khí hạt nhân chiến thuật (sức công phá là 15 và 21 kiloton), mặc dù, các vũ khí hạt nhân chiến thuật nhẹ hơn và nhỏ hơn đáng kể.


Các phương pháp phóng vũ khí hạt nhân:

Bom hấp dẫn


Không một vũ khí hạt nhân nào đủ tiêu chuẩn là bom gỗ — đó là từ lóng mà quân đội Hoa Kỳ dùng để chỉ một loại bom hoàn thiện, không phải bảo hành sửa chữa, không nguy hiểm dưới mọi điều kiện trước khi cho nổ. Bom hấp dẫn là loại bom được thiết kế để được thả xuống từ các máy bay. Yêu cầu của loại bom này là phải chịu được các dao động và thay đổi về nhiệt độ và áp suất của không khí. Lúc đầu, các vũ khí thường có một cái chốt an toàn ở trạng thái đóng trong quá trình bay. Chúng phải thỏa mãn các yêu cầu về độ ổn định để tránh các vụ nổ hoặc rơi bất ngờ có thể xảy ra. Rất nhiều loại vũ khí có một thiết bị đóng ngắt để khởi động quá trình nổ. Các vũ khí hạt nhân của Mỹ mà thỏa mãn các tiêu chuẩn an toàn nói trên sẽ được ký hiệu bởi chữ cái "B" tiếp theo (không có dấu nối) là các ký hiệu vật lý cần thiết. Ví dụ bom B61 là một loại bom như vậy, được Mỹ chế tạo rất nhiều và lưu trữ trong các kho chứa đạn dược trong nhiều thập kỷ.

Có nhiều kỹ thuật ném bom như thả bom tự do trong không khí, thả bom bằng dù với cơ chế cho nổ chậm để máy bay ném bom có thời gian thoát khỏi vùng nguy hiểm khi bom nổ.

Những quả bom hấp dẫn đầu tiên chỉ có thể được mang bằng siêu pháo đài bay B-29. Thế bom hệ tiếp theo vẫn rất lớn và nặng, chỉ có các siêu pháo đài bay B-52, máy bay ném bom lớn V mới có thể mang được. Nhưng vào giữa những năm 1950, người ta có thể chế tạo được các vũ khí nhỏ, nhẹ hơn và có thể được mang bằng các máy bay chiến đấu kiêm ném bom bình thường.

Máy bay thả bom B52
Tính chất
Kích thước

Sải cánh : 56,39 m

Chiều dài : 48,03 m
Khối lượng

Khối lượng tối đa lúc khởi động : 221 360 kg
Thành tích

Vận tốc tối đa : 960 km/h

Khoảng cách đã vượt qua : 12 070 km
Máy

4 động cơ phản lực Pratt & Whitney J87-P-43W cỡ 5 080 kgp

Tên lửa đạn đạo mang đầu đạn hạt nhân


Các tên lửa đạn đạo là các tên lửa sau khi phóng thì chúng chỉ chịu ảnh hưởng của lực hấp dẫn và lực cản của không khí gây ra. Tên lửa đạn đạo dùng để mang các đầu đạn với tầm xa từ mười cho đến vài trăm km. Các tên lửa đạn đạo xuyên lục địa hoặc các tên lửa đạn đạo vượt đại châu được phóng từ các tàu ngầm có thể theo các lộ trình dưới quỹ đạo hoặc quỹ đạo với tầm xa xuyên lục địa. Các tên lửa đầu tiên chỉ có thể mang một đầu đạn, thường với sức công phá khoảng megaton. Các tên lửa như cậy yêu cầu phải có khả năng hoạt động với tính chính xác rất cao để đảm bảo phá hủy mục tiêu.

Từ những năm 1970, các tên lửa đạn đạo hiện đại được phát triển với khả năng nhắm tới mục tiêu với độ chính xác cao hơn nhiều. Điều này làm cho một tên lửa, trong một lần phóng, có thể mang đến hơn một chục đầu đạn và nhắm tới các mục tiêu độc lập với nhau. Mỗi đầu đạn có thể có sức công phá vài kiloton. Đây là một điểm mạnh quan trọng của tên lửa đạn đạo có nhiều đầu đạn. Nó không chỉ cho phép phá hủy các mục tiêu khác nhau, độc lập với nhau mà còn có thể cùng công phá một mục tiêu theo kiểu bủa vây hoặc có thể tác chiến với các vũ khí chiến thuật khác để vô hiệu hóa tất cả các hệ thống phòng thủ của đối phương. Vào những năm 1970, Liên Xô công bố kế hoạch nhằm chế tạo ra các tên lửa đạn đạo nhiều đầu đạn. Số tên lửa như vậy đủ lớn để cứ mỗi 19 giây đến 3 phút thì phóng một tên lửa tới các thành phố lớn của nước Mỹ, và việc đó có thể được thực hiện liên tục trong một giờ đồng hồ.

Tên lửa mang đầu đạn ở trong các kho lưu trữ đạn được của Hoa Kỳ được ký hiệu bằng chữ "W" ở đầu, ví dụ W61 có các tính chất như B61 nói ở trên nhưng có các yêu cầu về môi trường khác hẳn.


Tên lửa hành trình mang đầu đạn hạt nhân



Tên lửa hành trình có thể mang đầu đạn hạt nhân và bay ở độ cao rất thấp, khoảng cách ngắn và được dẫn đường bởi các hệ thống điều khiển bên trong hoặc bên ngoài (như hệ thống định vị toàn cầu - GPS) làm cho chúng khó có thể bị đối phương phát hiện và ngăn chặn. Tên lửa hành trình mang được trọng lượng nhỏ hơn tên lửa đạn đạo rất nhiều nên sức công phá của đầu đạn mà nó mang thường là nhỏ. Tên lửa hành trình không thể mang nhiều đầu đạn nên không thể công phá nhiều mục tiêu. Mỗi tên lửa như vậy chỉ mang một đầu đạn mà thôi. Tuy nhiên, do gọn nhẹ nên tên lửa hành trình quy ước có thể được phóng đi từ các bệ phóng di động trên mặt đất, từ các chiến hạm hoặc từ các máy bay chiến đấu. Tên của các đầu đạn dành cho tên lửa hành trình của Mỹ không khác biệt với tên của các đầu đạn dành cho tên lửa đạn đạo.


Các phương pháp khác



Các phương pháp mang đầu đạn hạt nhân khác gồm súng cối, mìn, bom phá tàu ngầm, ngư lôi,... Vào những năm 1950, Hoa Kỳ còn phát triển một loại đầu đạt hạt nhân với mục đích phòng không có tên là Nike Hercules. Sau đó, nó được phát triển thành loại tên lửa chống tên lửa đạn đạo với đầu đạn lớn hơn. Phần lớn các vũ khí hạt nhân phòng không đều không được dùng vào cuối những năm 1960, các bom phá tàu ngầm không được dùng vào năm 1990. Tuy vậy, Liên Xô (và sau đó là Nga) vẫn tiếp tục duy trì tên lửa chống tên lửa đạn đạo với đầu đạn hạt nhân. Một loại vũ khí chiến thuật nhỏ, nhẹ, hai người mang (thường hay bị gọi nhầm là bom xách tay) cũng khá phổ biến mặc dù nó không chính xác và không tiện lợi lắm.

Xem danh sách vũ khí hạt nhân để biết thiết kế các loại vũ khí hạt nhân.


Lịch sử vũ khí hạt nhân



Những vũ khí hạt nhân đầu tiên được Hoa Kỳ chế tạo cùng với sự giúp đỡ của Anh Quốc trong Đệ nhị thế chiến, đó là một phần của dự án Manhattan tối mật. Lúc đầu, việc chế tạo vũ khí hạt nhân là sự lo sợ Đức Quốc xã có thể chế tạo và sử dụng trước quân đội đồng minh. Nhưng cuối cùng thì hai thành phố của Nhật Bản là Hiroshima và Nagasaki lại là nơi chịu sức tàn phá của những quả bom nguyên tử đầu tiên vào năm 1945. Liên Xô chế tạo và thử nghiệm vũ khí hạt nhân đầu tiên vào năm 1949. Cả Hoa Kỳ và Liên Xô đều phát triển vũ khí hạt nhân nhiệt hạch vào những năm giữa của thập niên 1950. Việc phát minh ra các tên lửa hoạt động ổn định vào những năm 1960 đã làm cho khả năng mang các vũ khí hạt nhân đến bất kỳ nơi nào trên thế giới trong một thời gian ngắn trở thành hiện thực. Hai siêu cường của chiến tranh lạnh đã chấp nhận một chiến dịch nhằm hạn chế việc chạy đua vũ khí hạt nhân nhằm duy trì một nền hòa bình mong manh lúc đó.

Vũ khí hạt nhân từng là biểu tượng cho sức mạnh quân sự và sức mạnh quốc gia. Việc thử nghiệm hạt nhân thường để kiểm tra các thiết kế mới cũng như là gửi các thông điệp chính trị. Một số quốc gia khác cũng phát triển vũ khí hạt nhân trong thời gian này, đó là Anh Quốc, Pháp, Trung Quốc. Năm thành viên của câu lạc bộ các nước có vũ khí hạt nhân đồng ý một thỏa hiệp hạn chế việc phổ biến vũ khí hạt nhân ở các quốc gia khác mặc dù có ít nhất hai nước (Ấn Độ, Nam Phi) đã chế tạo thành công và một nước (Israel) có thể đã phát triển vũ khí hạt nhân vào thời điểm đó. Vào đầu những năm 1990, nước kế thừa Liên Xô trước đây là nước Nga cùng với Hoa Kỳ cam kết giảm số đầu đạn hạt nhân dự trữ để gia tăng sự ổn định quốc tế. Mặc dù vậy, việc phổ biến vũ khí hạt nhân vẫn tiếp tục. Pakistan thử nghiệm vũ khí đầu tiên của họ vào năm 1998, CHDCND Triều Tiên công bố đã phát triển vũ khí hạt nhân vào năm 2004. Vũ khí hạt nhân là một trong những vấn đề trọng tâm của các căng thẳng về chính trị quốc tế và vẫn đóng vai trò quan trọng trong các vấn đề xã hội từ khi nó được khởi đầu từ những năm 1940. Vũ khí hạt nhân thường được coi là biểu tượng phi thường của con người trong việc sử dụng sức mạnh của tự nhiên để hủy diệt con người.

[NhiHa]

Chất phóng xạ polonium

Vietsciences- Đặng Đình Cung

Ít người biết đến chất phóng xạ polonium cho tới khi được tin cựu gián điệp Alexander Litvinenko bị ám hại. Bản thân chúng tôi sau khi tốt nghiệp kỹ sư cũng chỉ còn nhớ mang máng rằng polonium do Pierre và Marie Curie khám phá.

Bài này xin chia sẻ những gì chúng tôi đã ôn lại về nguồn gốc, đặc tính, ứng dụng, và độ rủi ro của polonium.


Nguồn gốc của polonium

Nguyên tử polonium do hai vợ chồng Pierre và Marie Curie khám phá năm 1898. Lúc đó Marie Curie chỉ là một nữ sinh cộng tác với chồng, một nhà khoa học đã nổi tiếng rồi. Chuyện polonium được xác định một cách ngẫu nhiên đáng được biểu trưng để làm gương cho các nghiên cứu sinh i.

Năm 1896, một năm sau khi Pierre và Marie Curie kết hôn, William Röntgen khám phá ra tia X và Henri Becquerel nhận thấy uranium là phóng xạ tự nhiên. Đựơc tin này, Marie quyết định chọn phóng xạ làm đề tài nghiên cứu. Thời đó chưa có nguồn phóng xạ nhân tạo nên Pierre và Marie Curie phải chiết uranium từ quặng pitchblende. Sau khi chiết hết uranium từ quặng pitchblende thì hai vợ chồng nhận thấy rằng hãy còn một chất liệu nào đó phát xạ. Họ tiếp tục phân tích quặng pitchblende và phát hiện ra nguyên tử polonium có hoạt tính mạnh hơn 400 lần uranium. Để tưởng nhớ đến nước mẹ đẻ của Marie Curie, nước Ba-lan, nguyên tử mới này được đặt tên là polonium. Sau khi chiết hết polonium rồi, Pierre và Marie Curie lại khám phá thêm một nguyên tử khác, nguyên tử radium, có hoạt tính còn mạnh hơn nguyên tử polonium, mạnh tới 900 lần uranium.

Nói rằng Pierre và Marie Curie may mắn tình cờ khám phá ra polonium và radium là sai. Không có khám phá khoa học nào là hậu quả của sự ngẫu nhiên cả.

Để có những nguyên tử uranium mà nghiên cứu phóng xạ, nữ sinh Marie Curie đã phải chiết uranium từ quặng pitchblende. Đây là một việc rất vất vả. Bà đã xử lý đến cả tấn pitchbende để chiết ra được có vài cân uranium. Thấy Marie làm việc khổ sở quá, Pierre đã phải giúp tay cô vợ mới cưới. Một khi có số lượng uranium đủ để khởi đầu nghiên cứu về phóng xạ, Pierre và Marie có thể bỏ qua nhận xét hãy còn "cái gì đó" vẫn phát xạ trong quặng. Nhưng vì muốn tìm hiểu "cái gì đó" là gì mà hai vợ chồng đã khám phá ra polonium rồi radium. Nhờ công lao cần cù và ý chí tìm hiểu đó chứ không phải nhờ may rủi mà năm 1903 Marie Curie trở thành phụ nữ đầu tiên mang học vị tiến sĩ trong lịch sử ngành đại học Pháp và là người đầu tiên, trong cả nam lẫn nữ, nhận hai giải thưởng Nobel.

Polonium là một nguyên tử hiếm đến nỗi không có thể phát hiện được với những máy đo nhạy nhất. Trong một tấn quặng pitchblende chỉ có chưa tới 100 micro-gram. Để có đủ polonium đáp ứng nhu cầu của kỹ nghệ hạt nhân, người ta phải sản xuất thêm polonium bằng hai cách. Phương pháp thứ nhất là bắn hạt neutron vào những nguyên tử bismuth. Nhờ có thêm một neutron, đồng vị bismuth Bi 209 trở thành đồng vị bismuth Bi 210. Đồng vị Bi 210 không ổn định và mau chóng phát ra một tia bêta để trở thành đồng vị polonium Po 210. Phương pháp thứ hai là dùng một máy tăng tốc để bắn hạt proton vào những nguyên tử bismuth. Nhờ có thêm một proton, đồng vị bismuth Bi 209 trở thành đồng vị polonium Po 210.


Những đặc tính và ứng dụng của polonium

Polonium tự nhiên sinh ra từ chuỗi phân rã uranium. Trong số những nguyên tử của bảng Mendelev, polonium là nguyên tử có nhiều đồng vị nhất : 25 đồng vị. Người ta xác định được những đồng vị đó từ Po 194 đến Po 218. Nhưng chỉ có tỷ trọng đồng vị polonium Po 210 là đáng kể ii. Tất cả các đồng vị polonium này đều phát xạ alpha nghĩa là tự nhiên bắn ra ngoài một ion helium.

Ở nhiệt độ thường thì polonium ở dưới dạng alpha, nghĩa là những nguyên tử sắp xếp theo tinh thể hình khối. Đây là trường hợp duy nhất một thể rắn có dạng tinh thể hình khối mà không lồng với nhau. Ở nhiệt độ trên 38° C thì tinh thể chuyển sang hình thoi.

Polonium Po 210 có nửa đời 138 ngày, nghĩa là hoạt tính giảm đi một nửa sau 138 ngày. Khi phân rã, polonium Po 210 biến thành đồng vị chì Pb 206, một đồng vị ổn định không phát xạ. Mỗi hạt alpha phát ra từ phản ứng phân rã đó có năng lượng bằng 5,407 MeV iii. Đây là một công suất rất cao làm cho hoạt tính của một gram polonium lên tới 140 watt. Công suất đó mạnh đến nỗi một cục polonium lúc nào cũng nóng và khí quản xung quanh bị khích thích gây nên một hào quang mầu xanh.

Nhờ có thể làm nóng những vật liệu xung quanh, polonium được dùng để làm nguồn nhiệt giữ ấm những linh kiện của phi thuyền vũ trụ và vệ tinh nhân tạo. Phóng xạ của polonium có thể làm nóng một kim loại có tính nhiệt điện và sinh ra điện. Áp dụng đặc tính đó, polonium đã được dùng làm pin phát điện cho những phi thuyền vũ trụ, những vệ tinh nhân tạo. Ngày xưa có máy điều hòa nhịp tim chạy bằng pin polonium.

Khi trộn polonium với beryllium thì hạt alpha do polonium phát ra làm vỡ hạt nhân beryllium và sinh ra neutron. Người ta dùng đặc tính này để làm nguồn neutron gây nên phản ứng phân hạch đầu tiên cho những lò hạt nhân. Người ta cũng dùng đặc tính này để châm ngòi bom nguyên tử.

Ngày xưa người ta định dùng tính tĩnh điện của polonium để pha với những chất phụ gia cho nhiều ứng dụng như là sơn, lông chổi,… Nhưng vì polonium rất độc hại nên những ứng dụng này đã bị cấm.

Độ rủi ro của polonium

Như mọi chất phóng xạ, polonium rất nguy hiểm cho sức khỏe con người. Vì hoạt tính phóng xạ cao nên rất độc hại nếu để polonium xâm nhập vào cơ thể. Nếu hấp thụ vào cơ thể polonium sẽ phát xạ alpha do đó gây nên bệnh bạch cầu hay những ung thư khác. Để so sánh, với cùng một trọng lượng, polonium độc hại hơn một triệu lần hydrogen cyanide, chất thường dùng để đầu độc người khác. Một lý do nữa polonium đặc biệt nguy hiểm là nửa đời sinh học của nó khá dài, khoảng 50 ngày iv.

Nhưng cũng phải nói rằng polonium chủ yếu chỉ phát những tia alpha, mà tia alpha bị ngăn chặn bởi vài centi-mét không khí. Vì thế, nếu không tiếp cận sát gần một nguồn polonium thì không bị nhiễm xạ. Nguy cơ vô tình hấp thụ chất phóng xạ polonium gần như là không có. Polonium không khuếch tán qua màng da. Vậy polonium chỉ có thể xâm nhập cơ thể qua hô hấp hay ăn uống. Nhưng, như viết ở trên, polonium ở ngoài thiên nhiên rất ít. Còn polonium nhân tạo thì kỹ nghệ hạt nhân chỉ sản xuất khoảng 100 gram mỗi năm, đủ để châm những lò phản ứng hạt nhân mới xây. Với số lượng đó xác xuất hấp thụ polonium nhân tạo tỏa ra ngoài trời thực không đáng kể.

Nguồn rủi ro tự nhiên của polonium là thuốc lá. Người ta dùng phân bón phosphat để bón cây. Quặng phosphat có vết uranium. Uranium phân rã thành radon. Khi bón cây bằng phân phosphat thì cây hấp thụ những nguyên tử radon. Radon phân rã thành polonium. Điều này không nguy hại gì vì, như nói ở trên, hàm lượng polonium tự nhiên không đáng kể và cơ thể sẽ mau chóng trục xuất chất này sau khi chúng ta ăn rau quả. Nhưng khi hút thuốc lá thì hơi nóng được hít vào trong người. Hơi nóng làm những nguyên tử radon và polonium tách ra khỏi lá thuốc, dẫn chúng vào cơ thể để cho chúng bám vào cổ họng và phổi. Sau đó, chúng sẽ không ra khỏi cơ thể nữa và liên tục phát xạ. Mặc dù lượng polonium hít vào người rất ít, nhưng hút thuốc trong một thời gian lâu thì cũng tích lũy một khối lượng đủ để mắc bệnh ung thư. Theo các bác sĩ Mỹ, đó là nguyên nhân của 90 phần trăm ung thư người nghiện thuốc lá.

Theo chúng tôi được biết, trong lịch sử ngành phóng xạ, có hai nhà bác học bị tai nạn hấp thụ polonium. Đó là tiến sĩ Irene Joliot Curie, con gái của Pierre và Marie Curie, vợ và cộng sự viên của Frederic Joliot Curie, và giáo sư Dror Sadeh, thuộc Weizmann Institute. Vào cuối những năm 50 của thế kỷ trước, hình như có một bác sĩ Nhật đã cố ý uống một liều polonium để tự sát hay thử nghiệm trên chính mình hậu quả của phóng xạ. Vụ ám sát Alexander Litvinenko là vụ ám hại bằng chất phóng xạ đầu tiên được biết đến. Không hiểu vì sao sát-nhân chọn nghi-thức này.



Đặng Đình Cung

Kỹ sư tư vấn


i Nhân kỷ niệm một trăm năm khám phá radium và polonium, báo L'Humanité, cơ quan ngôn luận Đảng Cộng sản Pháp, có đăng một bài rất hay nhan đề "De la pechblende au radium" ở địa chỉ :
www.humanite.presse.fr/journal/1998 10 01/1998 10 01 425367

ii Số hiệu 194, 218 hay 210 là tổng số những hạt proton và neutron trong hạt nhân của nguyên tử.

iii MeV là đơn vị năng lượng dùng trong ngành hạt nhân. Một MeV bằng 160 lần mười lũy thừa âm 15 joule.

iv Nửa đời hay chu kỳ của một chất phóng xạ là khoảng cách thời gian để hoạt tính của một chất phóng xạ giảm một nửa. Nửa đời sinh học là khoảng cách thời gian để một liều phóng xạ đã xâm nhập trong cơ thể giảm đi một nửa vì hoạt tính của chất phóng xạ giảm và vì chất phóng xạ bị cơ thể trục xuất.
v Đề nghị độc giả xem tiểu sử giòng họ Curie trong : Pierre Radvanyi, "Les Curie, Pionniers de l'Atome", Belin Pour la Science.

Đã đăng trên Diễn Đàn Forum ngày 19/12/2006