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

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