Historien bakom Manhattanprojektet
Ordet atom kommer från det grekiska atomos och betyder egentligen ”odelbar”, eftersom atomfysikerna trodde att atomen inte gick att dela. Men 1938 gick tyska vetenskapsmän iland med det otänkbara. De lyckades klyva en atom i mindre delar, något som blev startpunkten på en period av intensiv forskning som skulle komma att förändra världen för alltid.
Atomklyvningen, eller kärnklyvningen, blev möjlig genom att atomkärnor av uran besköts med fria neutroner. När partiklarna smälte inuti atomerna delades kärnan och det bildades lättare element som i sin tur frigjorde fler neutroner. Om man fick kontroll över neutronerna kunde de användas till att klyva ännu fler uranatomer och på så sätt utlösa en kedjereaktion som kunde vara kraftig nog att användas som vapen. Och när andra världskriget blev ett faktum var fysikerna rädda att nazisterna skulle göra just detta.
Många forskare hade flytt från fascismens Europa och rest till USA, bland dem Leo Szilard, Albert Einstein och Enrico Fermi. Szilard ville varna presidenten för den nya upptäckten, men eftersom han hade en ganska oansenlig ställning behövde han få stöd från en mer etablerad forskare. Han bad kollegan Edward Teller ta honom med sig till Einstein, som i sin tur varnade president Theodore Roosevelt.
Roosevelt inrättade en rådgivande urankommitté. Han distraherades dock av kriget, och det var inte förrän 1941 han verkligen tog frågan på allvar. Det var året då Japan angrep Pearl Harbour och dödade över 2 000 amerikanska soldater i ett brutalt flygangrepp.
Urankommittén hade sitt kontor i staden
New York och fick namnet Manhattanprojektet. Atomforskningen leddes av generallöjtnant Leslie R. Groves. Hans team tilldelades bara 6 000 dollar för att utreda atomkrigföring, och när den framstående fysikern Enrico Fermi inledde arbetet med första fasen trodde ingen att de skulle lyckas.
Fermi hade flytt från Italien i samband med att han reste till Sverige för att ta emot Nobelpriset. Istället för att resa hem igen tog han sig till USA med sin hustru. När Manhattanprojektet började fokuserade han helt på att få till stånd en kärnfysisk kedjereaktion och med Szilards hjälp byggde han världens första atomreaktor på en squashbana under stadion på Chicagouniversitetet.
För att hålla igång en kärnfysisk kedjereaktion måste forskarna göra neutronerna långsammare så att de kunde kollidera med fler urankärnor och klyva dem. Det lyckades de med genom att fästa ihåliga urankulor i lager på lager med grafit. År 1942 lyckades de till sist starta en kedjereaktion och myndigheterna började ösa pengar över forskningen.
Militären köpte upp stora landområden i öknen vid Los Alamos i delstaten New Mexico, med motiveringen att området behövdes för skrotning. Den nya anläggningen kom att ledas av fysikprofessor Robert Oppenheimer och teamet började räkna på hur mycket bränsle de behövde för att bygga en bomb.
Uranmalm innehåller olika isotoper av det radioaktiva grundämnet och atomerna i dessa har olika antal neutroner. Den vanligaste varianten är uran-238, men för att bygga en bomb behövde forskarna ha uran-235. Alltså måste de hitta ett sätt att separera isotoperna. Bedömningen av hur mycket bränsle som behövdes byggde på en grov uppskattning, men när Oppenheimer bad om 200 kilo uran (tio gånger mer än de i slutändan använde) anslog president Roosevelt 500 miljoner dollar extra.
Den första apparaturen som skulle användas för att framställa uranbränsle utvecklades av Ernest Lawrence vid Berkeley-universitetet i Kalifornien. Den kallades calutron och byggde på en stor masspektrometer som skickade atomerna genom ett magnetiskt fält. Uran-235 är en liten aning lättare än uran-238 och ju lättare en atom är, desto mer kan magnetfältet böja dess bana. På så sätt kunde man skilja de båda isotoperna åt.
Processen gick dock oerhört sakta och varje calutronstruktur kunde bara producera 10 gram uran-235 om dagen. Därför byggde forskarna en anläggning för urananrikning vid Oak Ridge i Tennesse med över 1 150 sådana maskiner. Det fanns ingen tid till att testa tekniken i liten skala och när de först startade anläggningen ska magneterna ha dragit ut spikarna ur väggen. När den väl var i full drift sysselsatte den 75 000 människor, och mot slutet av kriget var Oak Ridge den femte största staden i Tennessee.
Calutronmaskinerna skulle dock inte kunna producera tillräckligt med uran till en bomb. Därför lanserade forskarna i Manhattanprojektet en ny metod som skulle ge ännu mer bränsle. Gasdiffusionsmetoden utvecklades i Storbritannien på 1940-talet och innebar att uran blandades med fluor till uranhexafluoridgas. Den gasen skickades sedan genom ett membran med hål som var så mikroskopiskt små att molekylerna knappt kom igenom. Molekyler som innehöll den mindre uran-235isotopen kunde tränga igenom lite snabbare och kunde därmed samlas upp. På K25anläggningen i Tennessee konstruerades
300 000 kvadratmeter av membranet 1943.
När kärnbränsleproduktionen pågick som intensivast förbrukade den en tiondel av all energi som producerades i USA. Och på bara två år hade Manhattanprojektet vuxit till en av
”Det fanns inte tid att testa tekniken i
liten skala.”
de största forskningssatsningarna genom tiderna. Verksamheten bedrevs i flera städer och sysselsatte tiotusentals människor från olika områden inom försvar, forskning och myndigheter. Men forskarna visste fortfarande inte om bomberna skulle fungera.
Det var svårt nog att skaffa tillräckligt med uran till en bomb, så det skulle inte finnas bränsle över till någon provsprängning. Men 1941 upptäcktes plutonium. Det syntetiska radioaktiva grundämnet kunde produceras genom att uran bestrålades i reaktorer, och det kunde möjligen fungera som bränsle för en andra bomb. Forskarna i Chicago byggde reaktorer som skulle producera plutonium, och mer än 60 000 byggnadsarbetare anlitades för att bygga en ny anläggning i öknen utanför Hanford i delstaten Washington.
Uranbomben, som senare fick namnet Little Boy, var konstruerad som en ”kanon”, där ett mindre stycke uran sköts in i en ihålig urancylinder så att en kedjereaktion startade. Plutoniumbomben konstruerades med ett yttre hölje av sprängmedel som skulle detonera runt en tunn sfär av plutonium. Sfären skulle då kollapsa inåt och utlösa kedjereaktionen.
Den 12 april 1945 dog president Roosevelt, och en månad senare kapitulerade nazisterna. Japan vägrade dock att se sig som besegrade och Amerika fortsatte sitt projekt för att utveckla atombomber. President Truman tog beslutet om att släppa bomberna den 1 juni det året. I juli genomfördes den första provsprängningen på amerikansk mark med en kopia av plutioniumbomben Fat Man och en sprängkraft som motsvarade 20 000 ton TNT. Det var i övre delen av det beräknade intervallet och förvandlade ökensanden till glas.
Den 6 augusti 1945 steg Paul Tibbets ombord på Enola Gay, ett flygplan som uppkallats efter hans mor, och flög över Hiroshima med Little Boy. Det hade krävts 120 000 människors arbete och kostat mer än två miljarder dollar att utveckla atombomberna. Nu jämnades 90 procent av staden med marken på bara några ögonblick och 150 000 människor dödades direkt av bomben eller efteråt av strålningsskador. Två dagar senare detonerades Fat Man över Nagasaki och dödade ytterligare 75 000. Japan kapitulerade den 15 augusti 1945.
Oppenheimer, som hade lett Manhattanprojektet, sa: ”Vi visste att världen inte skulle bli sig lik igen. Några skrattade, några grät, de flesta var tysta. Jag minns en rad från den hinduiska skriften Bhagavadgita där Vishnu håller ett förmaningstal till prinsen. Han antar sin mångarmade gestalt och säger: ’Nu har jag blivit döden, världarnas förstörare’. Jag antar att vi alla tänkte så, på ett eller annat sätt.”