Atombombens opfindelse og betydning

Rapporten er udarbejdet af Rasmus Foss, Anne-Sofie Biltoft, David Nadelmann, Thor Fehrenkamp og Jakob Føgh-Larsen i forbindelse med en AT-uge om atombomben.

Atombombens opfindelse og betydning

D. 6. august 1945 kastede USA verdens første atombombe i krig over den japanske by Hiroshima. Dette markerede en stor teknologisk udvikling og betød – sammen med det efterfølgende angreb på Nagasaki – en afslutning på 2. verdenskrig, og angrebet på Japan havde store historiske såvel som biologiske konsekven-ser. Atombomben var et resultat af revolutionerende forskning af kernefysikken under Manhattan-projektet, der således spillede en afgørende i 2. verdenskrig og eftertiden. Denne opgave beskæftiger sig med dette projekt og dets historiske betydning. Opgaven forsøger at besvare følgende opgaveformulering ved hjælp af historie- og fysikfagets:
Hvad er en atombombe, hvorfor udvikles den og hvilke konsekvenser får anvendelsen af den?

Indholdsfortegnelse

  • Atombombens opfindelse og betydning
  • 2. Verdenskrig
  • USA’s rolle i krigen
  • Manhattan-projektet
  • Atombomben og kernefysik
  • Manhattan-projektet og dets afslutning
  • Atombombens biologiske konsekvenser
  • Atombombens historiske betydning
  • Konklusion
  • Litteraturhenvisninger

2. Verdenskrig

2. verdenskrig begyndte i 1939 og var en krig mellem de europæiske stormagter, startet af Tyskland mod England og Frankrig. Tyskland førte ekstrem effektiv krig – de såkaldte “lynkrige” – og besatte flere lande i takt med dets ekspansion. Det gik fremad for Hitlers nazistiske Tyskland indtil 1941, hvor man i Operation Barbarossa forsøgte at angribe Sovjetunionen. Angrebet mislykkedes, og Tyskland gik tilbage. Herefter led Tyskland ligeledes tre afgørende nederlag, og de allierede kunne i 1945 kalde sig sejrsherrer, da Tyskland overgav sig. Krigen var dog kun slut i Europa.

USA’s rolle i krigen

USA deltog ikke i krigen, før det japanske angreb på Pearl Harbour i 1941. USA holdt sig isoleret fra de europæiske konflikter – selvom de støttede England økonomisk – men blev hevet ind i krigen med dette overraskelsesangreb fra japanerne. USA var hermed indblandet og erklærede Japan krig dagen efter. Det var nu blevet en verdenskrig, hvor England, USA og Sovjetunionen kæmpede mod Tyskland og Italien i Europa, mens USA og England også kæmpede mod Japan. I begge tilfælde var modstanderne (for de allierede) nationalistiske diktaturstater, der førte en kraftig og drabelig ekspansionspolitik. Ikke desto mindre er det primært Stillehavs-konflikten mellem USA og Japan, denne opgaver beskæftiger sig med, eftersom atombomberne blev aktuelle her.
USA ønskede at stoppe japanerne i deres erobringer af andre asiatiske lande, og de ønskede at tage hævn mod dem efter angrebet på deres flådebase. Samtidigt med den amerikanske krigserklæring mod Japan påbegyndte USA det vigtige og altafgørende Manhattan-projekt.

Manhattan-projektet

Manhattan-projektet var et forskningsprojekt i USA, hvis formål var at skabe en atombombe, som kunne gøre ende på 2. verdenskrig. Det var et kæmpe forskningsprojekt med omkostninger på op til 2 milliarder dollars og personale op til 150.000, og man gjorde alt for at holde det hemmeligt. Det var så hemmeligt, at selv et besætningsmedlem på det fly, der skulle kaste bomben over Nagasaki, ikke vidste noget om projektet: “Vi vidste ikke rigtig, hvordan det var, før vi læste om det i aviserne. Det var egentlig det første vi rigtig fik at vide. […] Vi vidste, at det blev kaldt Manhattan-projektet, men vi anede ikke hvad Manhattan-projektet var” (Bill Barney, citeret fra “Den gode krig” side 408).

Optakten til projektet startede i 1939, hvor den verdensberømte forsker Einstein skrev et brev til den amerikanske præsident Roosevelt og forklarede om atomfysikkens vigtighed. Han skrev, at præsidenten burde være opmærksom på, at man i teorien kunne skabe en meget kraftfuld atombombe: “This new phenomenon would also lead to the construction of bombs, and it is conceivable – though much less certain – that extremely powerful bombs of a new type may thus be constructed” (Albert Einsten, http://www.lanl.gov/history/road/pdf/Einstein.pdf). Manhattan-projektet blev dog ikke påbegyndt før 1941, eftersom man ikke kunne garantere teoriens gyldighed i praksis. Dagen efter angreb japanerne den amerikanske flådebase i Stillehavet Pearl Harbour, en direkte krigserklæring. På grund af Japans krigserklæring, og eftersom man troede, Tyskland var i gang med at producere atomvåben, fik projektet høj prioritet, og man samlede mange tusinde forskere fra hele verden.
I august 1942 gik man reelt set i gang med forskning. På daværende tidspunkt vidste man ikke meget om kernefysik, og man kendte derfor ikke konsekvenserne og magten af en eventuel bombe. Imidlertid mente flere anerkendte forskere, at det var muligt at skabe en atombombe på grund af fissions-processen og en følgende kædereaktion, eftersom dette havde potentiale til at kunne udløse enorme mænger energi.

Atombomben og kernefysik

Atombombens ufattelige kraft skyldes en frigørelse af energi ved spaltning af atomerne, også kaldet en fission. Den er så mange gange stærkere end andre og tidligere kendte sprængstoffer, fordi masse bliver omdannet til energi – som Einstein har vist i sin relativitetsteori. Det, der gør den forskellig fra andre sprængstoffer, er, at det ikke sker ved en kemisk forbindelse men ved en fysisk proces.
Ved fissionsprocessen i en atombombe skal der være:

  1. En kerneladning, altså fissionsmateriale,
  2. en kilde til at påbegynde processen, en neutron,
  3. en slags katalysator, der starter reaktionen,
  4. et våbenhylster, et missil eks.

Atomet i en fissionsproces skal bestå af en tung atomkerne, som de negative elektroner bevæger sig rundt om. Kernen består af neutroner og positive protoner. Da partikler med samme ladning frastøder hinanden, kræver det energi at holde atomet sammen. Den energi kan slippes løs ved en spaltning eller fission.
I fissionen spalter man atomkernen, enten uran-235 eller plutonium-239. Reaktionen kan kun starte, hvis massen overstiger en vis værdi (10-15 kg for Uran og 5-6 kg for plutonium), eller hvis en ukritisk masse fortættes – den kritiske masse er den påkrævede masse.

Man sender en neutron ind i kernen, så atomkernen bliver ustabil og deler sig i to næsten lige store dele, spalter sig. Den proces frigør to eller tre nye neutroner, der så spalter de næste atomkerner. Der opstår en kædereaktion, og for hvert atom, der spaltes, frigøres mere og mere energi.

(kilde: http://atomicarchive.com/Fission/Fission1.shtml)

Der er to måder at lave en fissionsproces i en atombombe:

  1. Kanonrørsmetoden, der blev brugt i “Little Boy” ved Hiroshima, som består af to ukritiske masser, der ved en drivkraft af almindeligt sprængstof bliver skudt sammen, så den, nu overkritiske masse, eksploderer. I “Little Boy” blev der brugt 60 kg uran ved kanonrørsmetoden, og bomben havde en styrke på 20 KT, hvilket vil sige, at bomben er ca. 4.000 gange kraftigere end de bomber, man før havde.
  2. Implosionsmetoden, som blev anvendt i “Fat Man” ved Nagasaki og Trinity prøven, hvor en kugle-skal, omgivet af almindeligt sprængstof, ved antændelse fortætter kernen markant, hvilket fører til, at fissionskædereaktionen går i gang.

I en atombombe bliver 50 % af energien brugt til den store trykbølge, 33 % på varme og de sidste 17 % på ioniserende stråling. Når atombomben eksploderer, dannes der en ildkugle, som efterfølges af et skærende lysglimt, voldsom varmestrå-ling og ioniserende stråling (alfa-, beta- og gammastråling eksempel-vis). Det fører til forbrændinger, ildebrande, stråleskader, ødelæggel-se af elektronisk kredsløb og en trykbølge med orkanstyrke. Ildkuglen stiger til vejrs og bliver afkølet. Den omformes til en sky, hvis form afhænger af eksplosionens højde og kraft. Hvis ildkuglen rør jorden, vil der blive suget jord og støv op, som det radioaktive materiale vil sætte sig i. Dette medfører giftigt radioaktivt nedfald.

Manhattan-projektet og dets afslutning

Manhattan-projektet indeholdt således meget revolutionerende forskning, som gjorde, at forskningen, som ellers ville have taget adskillige år, kun tog ca. fire år. Projektet foregik over hele USA og var delt op i flere underprojekter, heriblandt steder hvor man producerede de nødvendige ressourcer. Selve forskningen og udviklingen af atombomben fandt sted i New Mexicos ørken, hvor man også lavede den første test af bomben. Dette var den såkaldte Trinity-test, som fandt sted d. 16. juli 1945, altså efter Tyskland havde overgivet sig. Ingen vidste før da, om bomben ville fungere, og det var derfor en stor succes – men man blev også overrasket over dens enorme styrke. Projektet sluttede et par måneder senere i 1945, da man havde skabt og placeret to velfungerende atombomber i Japan.
USA og dets allierede stillede Japan et krav om kapitulation og truede med at kaste en atombombe i modsat fald. Japan nægtede at kapitulere, og den nye præsident Truman, der havde overtaget efter Roosevelt, mente, at det var rigtigt at kaste bomberne. Først og fremmest ville bomben kunne afslutte krigen – og dermed muligvis redde mange menneskeliv. Dernæst ville den kunne holde Sovjetunionen ude af Asien, og for det tredje kunne man afprøve USA’s nye teknologi.

Man valgte derfor først at kaste den såkaldte “Little Boy” over den japanske by Hiroshima. Bomben brugte uran-235, den såkaldte kanonrørs-bombe, og dræbte omkring 80.000 mennesker ved eksplosionen og mange flere i dagene efter. Den forårsagede kæmpe ødelæggelser. USA gav igen Japan chancen til at kapitulere, men de nægtede endnu en gang stædigt. Derfor valgte USA nu at kaste den anden atombombe, “Fat Man”, over byen Nagasaki. Denne bombede brugte plutonium-239 og fungerede i kraft af implosionsprincippet. Ødelæggelserne var ikke lige så store, da man ramte forkert på grund af dårligt vejr, men budskabet trængte ind hos japanerne. Japanerne overgav sig efter en lang og drabelig krig, der gik hårdt ud over deres land, som havde gennemgået 66 luftangreb fra USA, og som nu måtte genopbygges.

Atombombens biologiske konsekvenser

I Hiroshima døde mange japanere af den radioaktive stråling i den efterfølgende tid, da ofrene for bombeangrebet ikke fik nogen behandling. Man vidste simpelthen ikke noget om følgesygdommene, da sådanne skader var helt nye – eftersom atombomben var en ny teknologi.
Ved atombombens sprængning udsendes mange ioniserende stråler, der er yderst radioaktivere og dermed farlige for menneskets krop. Atomerne udsender forskellige slags stråling (eksempelvis alfa-, beta- og gammastråling), der hver har deres virkning.

  • Alfastrålingen er meget ioniserende, men den stoppes hurtigt i luften, og den er ikke så skadelig på kroppen – men meget skadelig inde i kroppen. Uran og plutonium er eksempler på stoffer, der udsender alfastråling.
  • Der findes to slags betastrålingerne, som udsender en elektron (beta-minus) eller en antipartikel til en elektron, en positron (beta-plus). Denne er farligere på kroppen end alfa-, men kan også let bremses.
  • Gammastrålingen er den farligste stråling. Mange stoffer udsender gammastråling, eftersom dette er energi i overskud, der udsendes, og er egentlig elektromagnetisk stråling. Denne er yderst ioniserende – altså kan den slå molekyler i stykker – og er god til at trænge igennem materiale.
  • Sidst er der neutron-stråling, som også er ioniserende stråler, der hverken er positivt eller negativt ladede.

Mange japanere døde som sagt på grund af strålesyge få timer efter, bomben faldt. Når kroppen har fået for meget bestråling, beskadiges vævet i knoglerne og de hvide blodlegemer. De helende blodlegemer forsvinder, og folk døde også af lette sygdomme. Strålesygen er den hyppigste følgesygdom af den radioaktive stråling. Strålesygen i Hiroshima var især så markant, da befolkningen ikke var i beskyttelsesrum. Dette ville have kunnet nedsat strålingen væsentligt og reddet mange mennesker.

Ved atombombesprængningen udsendes en stor del af energien som en trykbølge. Denne trykbølge sendes af sted i høj hastighed som en mur af luft under højt tryk. Trykbølgen i Hiroshima ødelagde et areal på 13 km2, hvor næsten alt blev blæst omkuld. Det skete ekstrem hurtigt, da trykbølgen allerede på 30 sekunder havde bevæget sig 10 km.
En anden markant fysisk konsekvens ved atombomben er varmen. Der opnås temperaturer på mange millioner grader i kernen og omkring 100.000 C i området omkring. Dette skaber mange ildebrande, hvorfra varme askepartikler stiger til vejrs. Disse partikler blandes kolde luft længere oppe i atmosfæren, hvilket forårsager en regn, der er sort og meget radioaktiv. Efter Hiroshima-angrebet havde de overlevende et stort behov for vand (ifølge militær der forsøgte at få styr på uordenen), og derfor drak mange den sorte regn, hvilket førte til døden for de fleste. Selvom det blot var ca. 80.000 mennesker, der døde under selve bombningen af byen, var der således mange flere dødsfald senere hen som en konsekvens af de farlige følgesygdomme.

Atombombens historiske betydning

2. verdenskrig var hermed slut. Tyskland og Japan var besejret, og atombomben havde haft en vigtig betydning for sidstnævntes kapitulation. Verdensmagterne var færdige med at bekrige hinanden, og mange lande, heriblandt Japan, måtte nu genopbygge deres ødelagte lande. 51 lande i verden valgte nu at grundlægge en organisation, der skulle sørge for, at en lignende verdenskrig ikke ville ske igen. FN, Forenede Nationer, blev grundlagt i efteråret 1945 og har blandt andet til formål at opretholde fred og sikkerhed i verden.

Krigen var nu ovre, men magtkampen var ikke. Der blev lagt op til en ny verdensorden efter 2. verdenskrig, som USA og Sovjetunionen havde stor indflydelse på. Disse stormagter havde dog meget forskellige ideer om, hvordan denne verdensorden skulle være, og det førte til en langvarig konflikt, den kolde krig. Krigen var ikke en reel krig, men var mest af alt en reaktion på 2. verdenskrig. Det såkaldte atomkapløb etablerede sig, hvormed man fortsatte med at udvikle atombomber, som præsenterede en særlig politisk magt. Atombombens opfindelse havde således stor betydning langt op i den kolde krig, selvom den dog ikke er blevet brugt i krig siden 1945.

Konklusion

Hvad er en atombombe, hvorfor udvikles den og hvilke konsekvenser får anvendelsen af den?
Denne opgaveformulering er hermed besvaret ved brug af historie- og fysikfagets metoder og vinkler, og vi kan her til sidst konkludere og opsummere på vores besvarelse.
Atombomben er en meget kraftfuld bombe, der blev udviklet under et af de største forskningsprojekter nogensinde, det såkaldte Manhattan-projektet. Dette projekt foregik under 2. verdenskrig, hvor USA udviklede bomben med intentioner om at bruge den i krig og for at kunne beskytte sig selv og opretholde en magtbalance mod andre lande, der eventuelt havde samme muligheder (Tyskland formodede man). Atombombens opfindelse var mulig på grund af fissionsprocessen, som var opdaget få år forinden, og en efterfølgende kædereaktion. Ved således at omforme masse til energi, kunne man frigøre store mængder af energi, hvilket giver atombomben dens store styrke.
Man udviklede mindst tre bomber under Manhattan-projektet, hvoraf to blev brugt i krig og blev kastet over Japan, hvilket afsluttede 2. verdenskrig. Disse bomber havde derved en stor historisk betydning og førte til oprettelsen af FN samt den kolde krig, der forløb over de efterfølgende ca. 45 år. Herudover havde atombomberne også store biologiske konsekvenser, eftersom mange hundrede tusinde mennesker døde ved bombningerne og mange flere af følgesygdommene. Hvis man havde været i beskyttelsesrum under angrebet, var mange mennesker blevet reddet.
Atombombens opfindelse har således haft en enorm historisk såvel som biologisk betydning, og den har været retningsgivende for en helt ny tid. Tiden efter 2. verdenskrig er sågar blevet kaldt atomalderen, og det viser i sig selv, hvor stor en historisk betydning dette fysiske fænomen har haft – og stadig har.

Litteraturhenvisninger

  • Manhattan Projektet – Claus Christensen og Torsten Meyer, 1989
  • DR Tema – Manhattanprojektet -http://www.dr.dk/skole/naturfag/tema/manhattanprojektet/research/forskernes_researcharkiv.asp
  • Kompendium “Atombombens opfindelse og betydning”, indeholdende:
    Det 20. århundredes verdenshistorie, Casper Sysking og Bo Söderberg
    Hiroshima, Clive A. Lawton
  • Da atombomben ændrede verden
  • Center for Kunst og Videnskab (SDU) og Center for Naturvidenskabernes og Matematikkens didaktik (SDU) – http://www.dsp.sdu.dk/download/DSP1-Baggrund-high.pdf
  • Den Store Danske Encyklopædi – http://www.denstoredanske.dk/
  • “Den gode krig” – Studs Terkel
  • BBC-dokumentar, Hiroshima
  • www.atomicarchive.com
  • Einsteins brev til Roosevelt, 1939 – http://www.lanl.gov/history/road/pdf/Einstein.pdf

Leave a Reply