เกร็ดความรู้เกี่ยวกับ Oppenheimer

ชื่อภาพยนตร์  ” Oppenheimer ”  มาจากชื่อบุคคลหนึ่งคือ Julius Robert Oppenheimer (แสดงโดย Cillian Murphy) เขาเป็นบุคคลสำคัญที่สุดในโครงการแมนแฮตตัน (Manhattan Project) ซึ่งเป็นโครงการวิจัยสร้างอาวุธนิวเคลียร์ของสหรัฐ

ภาพของ Robert Oppenheimer ใน 2 ช่วงอายุ

ภาพ Cillian Murphy (ซ้าย) กับ Oppenheimer (ขวา)

Oppenheimer จบปริญญาตรีจากมหาวิทยาลัย Harvard และ ปริญญาโท – เอกจาก University of Göttingen (German)ในสาขา Quantum physics  ต่อมาได้ทำงานเป็นอาจารย์ที่มหาวิทยาลัย University of California, Berkeley และที่ California Institute of Technology (CalTech) แต่เป็นอาจารย์ทั้ง 2 แห่งแค่ไม่ถึงปีเท่านั้นเพราะเขาเลือกที่จะทำงานวิจัยด้าน Nuclear physics แทน

โครงการแมนแฮตตัน
โครงการแมนแฮตตัน หรือชื่อที่เป็นทางการ คือ Manhattan Engineering District  เป็นความพยายามในการพัฒนาอาวุธนิวเคลียร์ของสหรัฐในช่วงสงครามโลกครั้งที่สอง หลังสหรัฐพบว่านาซีเยอรมันกำลังสร้างอาวุธคล้ายกันนี้

การวิจัยสร้างอาวุธนิวเคลียร์นำทีมโดย Oppenheimerโดยอยู่ใต้การดูแลของพลโท Leslie R. Groves (แสดงโดย Matt Damon)

Matt Damon  และ   Lieutenant General Leslie Richard Groves Jr.

Oppenheimer  กับ  Groves

การวิจัยทำที่ห้องปฏิบัติการ Los Alamos รัฐนิวเม็กซิโกโครงการแมนแฮตตันได้สร้าง และทดสอบระเบิดนิวเคลียร์ เพียง 1 ลูกคือในแผนปฏิบัติการ code name  ” Trinity ” ทดสอบเมื่อวันที่ 16 กรกฎาคม 1945 ในทะเลทรายใกล้เมือง Alamogordo รัฐนิวเม็กซิโก (ซึ่งก็คือเรื่องราวในภาพยนตร์เรื่องนี้นั่นเองครับ)

แผนที่ของหน่วยงานในโครงการแมนแฮตตัน

ภาพมุมสูงของสถานีวิจัยที่ Los Alamos

( ปัจจุบัน  ที่ Los Alamos เป็นที่ตั้งของ  Los Alamos National Laboratory (LANL)
https://about.lanl.gov/
  เป็นสถาบันหลักที่วิจัยเกี่ยวกับนิวเคลียร์ และเป็นที่วิจัยของนักศึกษาปริญญาโท-เอก ด้วย )

ส่วนระเบิดนิวเคลียร์อีก 2 ลูกจากโครงการแมนแฮตตันที่นำไปใช้งานจริง  ทิ้งจริง  ตายจริง ก็คือ ….
– ระเบิดนิวเคลียร์ Little Boy ทิ้งลงที่เมืองฮิโรชิมะ 6 สิงหาคม 1945  
– ระเบิดนิวเคลียร์ Fat Man ทิ้งลงที่เมืองนางาซากิ 9 สิงหาคม 1945 

โครงการแมนแฮตตันเลือกสถานที่เป็นทะเลทรายที่ Los Alamos รัฐนิวเม็กซิโก  เพราะต้องการพื้นที่ห่างไกล โดดเดี่ยว และไม่มีผู้คนอาศัย   นักวิทยาศาสตร์ยังต้องการพื้นที่ราบเพื่อลดผลกระทบจากการระเบิด  และต้องมีลมพัดเพียงเล็กน้อยเพื่อลดกระจายกัมมันตภาพรังสี  พลโท Leslie จึงได้เสนอสถานที่แห่งนี้  และเมื่อเริ่มโครงการ ฯ  นักวิทยาศาสตร์ของสหรัฐแคนดาดา และอังกฤษจะต้องมาอยู่ใน site นี้โดยห้ามติดต่อโลกภายนอกเป็นเวลา 2 ปีเศษ

ระเบิดนิวเคลียร์
ลูกระเบิด ฯ ลูกแรกที่ทดลองในโครงการนี้ใช้ทั้ง Plutonium เป็นตัว fissile (Fissile คือ ธาตุกัมมันตรังสีที่กำเนิดปฏิกิริยาลูกโซ่ ทำให้เกิดการระเบิดรุนแรง)  ทางทีมงานได้เรียกชื่อระเบิดนี้ว่า “Gadget”   gadget นี้เป็นระเบิดแบบ Implosionมิใช่แบบ gun type  รายละเอียดตามภาพล่างนี้ครับ

การทดลองระเบิดนิวเคลียร์ลูกแรก
การทดลองระเบิด ฯ ลูกแรกนี้  ก็คือเรื่องราวของภาพยนตร์เรื่องนี้ซึ่งเราก็ต้องรอลุ้นชมฉากนี้ในภาพยนตร์ระดับ Nolan ก็น่าจะทำฉากนี้ออกมาได้อลังการนะครับ

ระเบิดถูกจุดเมื่อวันที่ 16 กรกฎาคม 1945  ทีมนักวิทยาศาสตร์พบว่าระเบิดมีพลังมากกว่าที่คาดไว้มาก มีรายงานอธิบายถึงการระเบิดว่า ….
   ” อุปกรณ์ดังกล่าวระเบิดด้วยพลังงานเท่ากับ 24.8 ± 2 กิโลตัน TNT ทรายในทะเลทรายซึ่งส่วนใหญ่เป็นซิลิกา หลอมละลายกลายเป็นแก้วสีเขียวอ่อนที่มีกัมมันตภาพรังสีอ่อน ๆ ซึ่งมีชื่อว่า Trinitite(หรืออีกชื่อคือ Alamogordo glass)  การระเบิดสร้างหลุมลึกประมาณ 1.4 เมตร  กว้าง 80 เมตร  ในช่วงเวลาของการระเบิด ภูเขาโดยรอบสว่างไสว 
สว่างกว่าแสงอาทิตย์เวลากลางวันนาน 1 – 2 วินาที และมีรายงานความร้อนที่ “ร้อนเหมือนเตาอบ” ที่เบสแคมป์สีของแสงที่สังเกตได้เปลี่ยนจากสีม่วงเป็นสีเขียวและในที่สุดก็เป็นสีขาว เสียงคำรามของ Shock wave ใช้เวลา 40 วินาทีในการมาถึงผู้สังเกตการณ์ และเมฆดอกเห็ดสูงถึง 12.1 กิโลเมตร “

ลูกไฟแดงฉาน พร้อมเมฆรูปเห็ดของระเบิด “Gadget”

แถมอีกนิด …. ใน Trailer เรื่องนี้ตั้งแต่เริ่มต้นท่านจะได้ยินเสียงแกร่ก ๆๆๆ หลายท่านอาจสงสัยว่าเสียงอะไร ?

มันคือเสียง Click จากเครื่องตรวจจับรังสีในยุคแรก ๆ

เรียกว่าเครื่อง Geiger counter (Geiger–Müller counter)คิดค้นโดย Hans Geiger และ Walther Müller นักฟิสิกส์ชาวเยอรมันการทำงานของเครื่องนี้  ผมขออธิบายตามภาพครับ

เครื่อง Geiger counter ยุคนี้เป็นระบบ Digital หมดแล้วจะเป็นเสียง beep ๆๆๆ  แทน  เครื่องก็ขนาดเล็กลงมาก

เรือ Titanic มีเรือพี่น้อง (Sister ship) ด้วยนะ

เรือ Titanic มีเรือพี่น้อง (Sister ship) อีกสองลำนะครับ คือ RMS Olympic และ HMHS Britannic เรือเดินสมุทร  โดยเรือทั้ง 3 ลำนี้คือเรือใน “Olympic Class” ทั้งสามลำนี้สร้างขึ้นสำหรับบริษัทเดินเรือ White Star Line โดยบริษัท Harland and Wolff ที่เมือง Belfast  ทั้ง 3 ลำนี้มีดีไซน์หรูหราคล้ายคลึงกัน  RMS Olympic เป็นลำที่เก่าที่สุด ส่วน HMHS Britannic เป็นลำที่ใหม่ที่สุด

เรือ RMS Olympic (1911–1935) เป็นที่รู้จักในชื่อ “Old Reliable” (เรือที่ไว้ใจได้) เธอมีอายุการใช้งานที่ยาวนานและประสบความสำเร็จ และเป็นเรือเพียงลำเดียวในสามลำที่ไม่จมครับ
(ภาพ RMS Olympic ที่ New York ปี 1911)


เรือ HMHS Britannic (1914–1916) ลำนี้เดิมทีตั้งใจจะตั้งชื่อว่า Gigantic  ถูกปล่อยลงน้ำในปี 1914 แต่ไม่เคยให้บริการในฐานะเรือโดยสารตามที่ตั้งใจไว้ โดยเปลี่ยนภารกิจเป็นทำหน้าที่เรือพยาบาลในช่วงสงครามโลกครั้งที่ 1  เนื่องจากกองทัพเรืออังกฤษต้องการเรือขนาดใหญ่เพื่ออพยพทหารที่ได้รับบาดเจ็บระหว่างการรบที่ Gallipoli ซึ่งประสบความพ่ายแพ้อย่างยับเยิน  ดังนั้นจึงให้เรือสำราญหรูหราลำนี้มาใช้ในภารกิจสงครามโดยติดตั้งเตียงพยาบาล 3,310 เตียง และสิ่งอำนวยความสะดวกทางการแพทย์ครบครัน ตัวเรือทาสีขาวและมีเครื่องหมายกากบาทสีแดง
(ภาพ HMHS Britannic ในสงครามโลกครั้งที่ 1  ปี 1914)

น่าเสียดายที่เธอชนกับทุ่นระเบิดของเยอรมันในทะเล Aegean …. และเธอได้อับปางลงใกล้กับเกาะ Kea ในทะเล Aegean ประเทศกรีซ ในเดือนพฤศจิกายน 1916  ซึ่งขณะนั้นถือว่า HMHS Britannic เป็นเรือพยาบาลที่ใหญ่ที่สุดในโลก

ขีปนาวุธนิวเคลียร์ ทำยากไหม ?

หลายท่านคงได้ยินคำ 2 คำนี้มานานก็คือ “เสริมสมรรถนะแร่ยูเรเนียม” และ “ยูเรเนียมเสริมสมรรถนะ” (Enriched uranium)  และทุกท่านก็คงเคยได้ยินว่าการสร้างอาวุธนิวเคลียร์จากยูเรเนียมหรือพลูโตเนียม

ในส่วนของแร่ “ยูเรเนียม” นั้น ในทางฟิสิกส์เคมีแล้วมันจะมีสิ่งที่เรียกว่า Isotope ครับ  ก็คือแร่ยูเรเนียมตัวเดียวกันจะมีได้หลาย Isotope ซึ่ง Isotope ของแร่ยูเรเนียมที่นำมาใช้ในเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์ในโรงไฟฟ้าหรือนำไปผลิตอาวุธนิวเคลียร์ / ขีปนาวุธนิวเคลียร์จะต้องเป็นUranium-235

แต่แร่ยูเรเนียมที่เราขุดได้แบบสด ๆ จากการทำเหมืองนั้นจะมีสัดส่วนของ Uranium-235 อยู่น้อยมากเพียงเฉลี่ย 0.5% เท่านั้น  นอกนั้นเป็น Isotope ที่เรียกว่า Uranium-238 …. ซึ่ง Uranium-238 นั้นถือว่าไร้ประโยชน์ในการนำไปใช้ในเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์หรืออาวุธนิวเคลียร์ เนื่องจากมันแทบจะเกิดปฏิกิริยาลูกโซ่ (Chain reaction) ไม่ได้เลย

ภาพก้อนแร่ยูเรเนียมแบบสด ๆ จากเหมือง


ดังนั้นก็หมายความว่า  เราต้องนำก้อนแร่ยูเรเนียมจากการทำเหมืองแบบภาพบนมาทำให้มันบริสุทธิ์ขึ้น  เพื่อที่จะได้ยูเรเนียมที่มี Uranium-235 ในสัดส่วนที่เพิ่มขึ้นจาก 0.5% เป็น 20% หรือหากจะนำไปทำอาวุธนิวเคลียร์ก็จะต้องมีสัดส่วน Uranium-235 สูงถึง 80% ครับ

กระบวนการทำให้บริสุทธิ์นี่แหละที่เรียกว่า “การเสริมสมรรถนะแร่ยูเรเนียม”  และ ยูเรเนียมที่มีอัตราส่วนของ Uranium-235 มากพอแล้วจะเรียกว่า “ยูเรเนียมเสริมสมรรถนะ” (Enriched uranium)

…. นี่แหละที่ประเทศอิหร่านกำลังพยายามทำอยู่อย่างหนัก เพราะอิหร่าน Enriched uranium เกรด 90% ให้สร้างอาวุธนิวเคลียร์ได้ด้วยตัวเอง (ในโลกนี้จะไม่มีการขาย Enriched uranium ให้กัน)  ประเทศใดอยากจะมีอาวุธนิวเคลียร์ก็จะต้องทำเองเท่านั้น


ต่อไปเมื่อเราได้ยูเรเนียมที่เสริมสมรรถนะแล้ว …. ขั้นตอนที่จะทำเป็นอาวุธนิวเคลียร์ก็อีกยาวไกลมาก เนื่องจากอาวุธนิวเคลียร์ปัจจุบันมันไม่ได้เป็น “ลูกระเบิด” เหมือนกับสมัยที่ไปทิ้งเมืองฮิโรชิมะที่ญี่ปุ่นนะครับ แต่จะเป็น “ขีปนาวุธ” ที่ยิงได้ไกลหลายพันหรือนับหมื่นกิโลเมตรที่เรียกกันว่า IRBM , ICBM

ซึ่งขีปนาวุธประเภทนี้แหละที่มันทำยาก เนื่องจากจะต้องใช้เทคโนโลยีพื้นฐานของจรวดส่งดาวเทียม ร่วมกับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่จะสามารถนำทางได้อย่างแม่นยำให้ลงเป้าหมายประเทศศัตรูได้