Почему потребовалось так много времени, чтобы армия физиков создала атомную бомбу, хотя в теории это кажется довольно простым делом?

Как вы говорите, к тому времени, когда Манхэттенский проект всерьез начался, основные принципы были предельно ясны. Требуемая продолжительность разработки была обусловлена ​​преимущественно техническими препятствиями, а не отсутствием знаний в области физики:

1. Относительно незначительной проблемой была нехватка вычислительной мощности, что мешало разработке моделей, предсказывающих критические массы, а также гидродинамику самого взрыва. Последнее определяет, насколько быстро потенциальная бомба распадается на части, подавляя реакцию. Эта проблема была преодолена просто за счет разработки простых аналитических моделей симметричных систем, которые не слишком сильно отклонялись по форме от окончательной бомбы;

2. Первой серьезной проблемой была очистка урана, чтобы обогатить его до уровня, достаточного для цепной реакции.$^{235}{\rm U}$является делящимся. В настоящее время не существовало технологий, которые могли бы разделять изотопы в необходимом масштабе, и их приходилось разрабатывать практически с нуля;

3. Второй серьезной проблемой, как только появилось достаточное количество плутония (плутоний относительно легко отделить химическим путем от отработавшего уранового топлива), было наличие$^{241}{\rm Pu}$. Работоспособной технологии удаления этого «загрязнения» не существовало.$^{241}{\rm Pu}$является высокорадиоактивным, и, если он присутствует в снаряде пушечного типа (что неизбежно), продукты его распада вызовут цепную ядерную реакцию слишком рано, когда подкритические массы столкнутся вместе, если только это не произойдет с колоссально высокой скоростью. Таким образом, потенциальная бомба быстро взрывается, подавляя реакцию. Сначала была опробована конструкция бомбы «высокий человек», которая, по мнению исследователей, была достаточно длинной, чтобы разогнать докритическую пулю достаточно, чтобы достаточно быстро собрать критическую массу. Однако это оказалось неосуществимым, по крайней мере, для бомбы, которую можно было доставить с помощью самолета. Единственной альтернативой, которая могла достаточно быстро собрать критическую массу, была идея имплозии., но для того, чтобы это сработало, плутоний должен быть чрезвычайно равномерно сжат, иначе раздробленная активная зона выпячивается вбок и критичности не будет. Было огромное количество технологий, связанных с использованием взрывчатых веществ для создания идеально сферических ударных волн; такого еще никогда не было.

4. Все вышеперечисленные технологии требовали разработки радикально новых измерительных технологий, чтобы можно было собирать экспериментальные данные. Необходимо было разработать новые высокоскоростные фотографические методы (см. , например, технологию Rapatronic ) и электронику для измерения полосы пропускания около ГГц. Ни одна из этих вещей не существовала до проекта.

Эту ситуацию можно сравнить с чем-то вроде сегодняшних поисков устойчивой термоядерной реакции и огромными технологическими проблемами, которые она создает. Фундаментальная физика совершенно ясна, а препятствия полностью технологические.

Имейте в виду, что тогда все это было для них совершенно новой территорией. Они работали с материалами, которые, как они знали, могли убить их всех, если бы они ошиблись. У них не было того преимущества ретроспективного взгляда, которое есть у нас сейчас.

И может показаться, что это просто столкнуло две массы вместе, но они создали невероятно сложную бомбу, а это означает, что ее нужно было тщательно спланировать и построить из материалов, которых раньше не существовало. Вы не хотите, чтобы эта штука сработала, пока вы пытаетесь загрузить ее в самолет или в полете. Следуя этой логике, мы могли бы сказать, что создание башни — это просто укладка материалов друг на друга, но от того, насколько тщательно вы планируете и проектируете ее, зависит, будет ли это просто высокая груда металла и бетона, которая может упасть в любой момент, или надежный небоскреб. в котором люди живут и работают.