Pada tahun 1921, fisikawan Jerman Otto Hahn cukup terkejut dengan studinya tentang peluruhan beta uranium-X1 (sebutan thorium-234). Dia menerima zat radioaktif baru, yang dia beri nama uranium-Z. Berat atom dan sifat kimia dari zat baru ini bertepatan dengan uranium-X2 yang ditemukan sebelumnya (nama sekarang protaktinium-234). Tapi waktu paruh lebih lama. Pada tahun 1935, sekelompok fisikawan Soviet yang dipimpin oleh Igor Kurchatov memperoleh hasil yang serupa dengan isotop bromin-80. Setelah penemuan ini, menjadi jelas bahwa fisika dunia dihadapkan pada sesuatu yang tidak biasa.
Fenomena ini disebut isomerisme inti atom. Ini memanifestasikan dirinya dalam keberadaan inti unsur-unsur yang berada dalam keadaan tereksitasi, tetapi hidup untuk waktu yang agak lama. Inti metastabil ini memiliki kemungkinan transisi yang jauh lebih rendah ke keadaan yang tidak terlalu bersemangat, karena mereka dibatasi oleh aturan eksklusi spin dan paritas.
Pada zaman kita, puluhan isomer telah ditemukan, yang dapat berubah menjadi keadaan biasa untuk suatu unsur melalui radiasi radioaktif, serta fisi spontan atau emisi proton; konversi internal juga dimungkinkan.
Di antara semua isomer, 178m2Hf membangkitkan minat terbesar.
Isomer hafnium ini memiliki waktu paruh lebih dari 31 tahun, dan energi laten dalam transisinya ke keadaan normal melebihi 300 kg dalam setara TNT per kilogram massa. Artinya, jika memungkinkan untuk dengan cepat mentransfer 1 kg massa hafnium isomer, maka ia akan terbakar seperti 3 centner TNT. Dan ini sudah menjanjikan penggunaan militer yang layak. Bom itu akan menjadi sangat kuat, dan tidak bisa disebut nuklir - lagipula, tidak ada fisi nuklir, hanya unsur yang mengubah struktur isomernya menjadi normal.
Dan penelitian dimulai …
Video promosi:
Pada tahun 1998, Karl Collins dan koleganya di University of Texas memulai penelitian sistematis. Mereka mengiradiasi sepotong isomer hafnium tersebut di atas kaca terbalik dengan sinar-X dengan parameter tertentu. Isomer diiradiasi selama beberapa hari, dan sensor sensitif mencatat responsnya terhadap radiasi. Kemudian analisis hasil yang diperoleh dimulai.
Karl Collins di laboratoriumnya di University of Texas.
Beberapa waktu kemudian, sebuah artikel oleh Collins muncul di Physical Review Letters, di mana dia berbicara tentang eksperimen untuk "mengekstrak" energi transisi isomer di bawah pengaruh sinar-X dengan parameter tertentu. Tampaknya peningkatan radiasi gamma isomer diperoleh, yang menunjukkan percepatan transisi isomer ke keadaan normal tidak tereksitasi.
Bom hafnium
Seringkali, apa yang hanya permainan pikiran bagi fisikawan, bagi militer adalah cara baru untuk menghancurkan jenis mereka sendiri. Tidak hanya mungkin untuk mendapatkan bahan peledak yang kuat (satu kilogram 178m2Hf setara dengan tiga sen TNT), tetapi juga sebagian besar energi harus dilepaskan sebagai radiasi gamma, yang secara teoritis memungkinkan untuk menonaktifkan elektronik radio dari musuh potensial.
Percobaan untuk mendapatkan radiasi gamma terinduksi dari sampel Hf-178-m2.
Aspek legal penggunaan bom hafnium juga terlihat sangat menggiurkan: ketika bom meledak di isomer nuklir, tidak ada transformasi dari satu unsur kimia menjadi unsur lainnya. Oleh karena itu, isomer tidak dapat dianggap sebagai senjata nuklir dan akibatnya menurut kesepakatan internasional tidak termasuk dalam larangan.
Pentagon mengalokasikan puluhan juta dolar untuk eksperimen, dan pekerjaan pada bom hafnium mulai mendidih. Sepotong 178m2Hf diiradiasi di beberapa laboratorium militer, tetapi tidak ada hasil. Collins meyakinkan para peneliti bahwa kekuatan radiasi mereka tidak cukup untuk mendapatkan hasil, dan kekuatan itu terus meningkat. Itu sampai pada titik bahwa mereka mencoba untuk menyinari isomer menggunakan sinkrotron dari Laboratorium Nasional Brookhaven. Akibatnya, energi iradiasi awal meningkat ratusan kali lipat, namun tetap tidak ada efek yang nyata.
Pekerjaan yang tidak masuk akal menjadi jelas bahkan bagi militer - lagipula, meskipun efeknya muncul, Anda tidak dapat menempatkan sinkrotron terlebih dahulu di wilayah musuh potensial. Dan kemudian para ekonom angkat bicara. Mereka menghitung bahwa produksi 1 gram isomer akan menelan biaya $ 1,2 juta. Selain itu, untuk mempersiapkan produksi ini harus mengeluarkan uang sejumlah $ 30 miliar.
Hafnium.
Pada tahun 2004, pendanaan untuk proyek tersebut dipotong tajam, dan setelah beberapa tahun, hal itu benar-benar dibatasi. Collins setuju dengan kesimpulan rekan-rekannya tentang ketidakmungkinan membuat bom berdasarkan isomer hafnium, tetapi percaya bahwa zat ini dapat digunakan untuk mengobati pasien kanker.
