10 ядерних загадок, які нам вдалося вирішити

1. Ефект «канатних трюків»
2. радіоактивний дощ
3. Звідки стільки літію?
4. Загадка проекту «Бездоганний»
5. Японські радіоактивні гриби
6. Незрозуміла швидкість розпаду марганцю
7. Китайський ядерний наліт на Південну Африку
8. Радіаційна хмара над Європою
9. Google і студент старших курсів вирішили 1200-річну ядерну таємницю
10. Чому червона фарба така дешева?

До кращого або гіршого, але ядерна енергія змінила світ . І в кожен рік нашого знайомства з нею вона підносила нам таємниці. З самого відкриття ядерної енергії нас (а точніше вчених, які люблять поламати голову над всяким таким) переслідували пов'язані з нею питання. Багато хто отримав відповіді, інші породили ще більше таємниць. Наприклад…

Ефект «канатних трюків»

У 40-50-х роках вчені намагалися зрозуміти ядерні вибухи, знімаючи їх на камеру через мілісекунди після вибуху бомб. Майже відразу вони помітили химерні шипи, що виступають знизу. Вчені припускали, що ядерні вибухи повинні бути здебільшого симетричними, тому дивні виступи виявилися досконалої загадкою.

Цей дивний феномен досліджував Джон Малик. Досить скоро він помітив, що шипи були в тому місці, де і кабелі, які утримували бомбу на місці на вишці. Малик припустив, що дивні утворення породили саме кабелі, але теорію залишалося перевірити. В ході наступних вибухів він пофарбував кабелі різними типами фарби. Навіть спробував алюмінієву фольгу. На наступних фотографіях шипи дійсно виявилися кабелями. Але при фотографії їх колір був відбитим, як при негативі.

Чорні кабелі виявилися білими, а світлі темними. Оскільки темні відтінки поглинають більше тепла, ніж світлі (а яскравість вогненної кулі на два порядки перевершує яскравість Сонця, і він при цьому випромінює колосальну енергію в усьому спектрі), забарвлені в темний кабелі поглинали енергію вибуху і випаровувалися в яскравому білому світі. Світлі не поглинає її так швидко і не світилися. Дозволивши цю загадку, Малик назвав феномен «канатними трюками».

радіоактивний дощ

Після аварії на реакторі Фукусіма і появи новин про те, що радіоактивне сміття потрапив в Тихий океан, деякі жителі земної кулі занепокоїлися тим, що радіація почне дрейфувати по морях і океанах. Кілька відео на YouTube показали, як лічильники Гейгера нестямно тріщать після дощу, позначаючи вкрай високий рівень радіації. Природно, провели паралелі з подіями на Фукусімі і в черговий раз звинуватили світові уряди в змові.

Незважаючи на плутанину, породжену відео, експерти кажуть, що сплеск радіації після дощу - це цілком звичайне природне явище. У грунті і породах є багато урану, який за 4,5 мільярда років пройшов через ряд хімічних змін. Зрештою, він перетворився в газ радон, який, в свою чергу, просочився в грунт. Іноді відбуваються розмиви цієї радонової грунту, і газ потрапляє в воду - такий собі кругообіг радіації на Землі. Період напіврозпаду радону складає всього пару днів, тому радіація швидко розсмоктується (або що вона там робить), не уявляючи шкоди для організму. Подекуди радоном навіть лікують .

Звідки стільки літію?

Літієвий питання турбує вчених багато років. У Всесвіті багато літію, але ніхто не може пояснити чому. Більшість важких елементів у Всесвіті утворюються всередині зірок і в процесі наднових, але літій-7 не може пережити такі температури.

Літій - це «легкий елемент», який не може утворитися всередині зірок. Він менш поширений в Чумацькому Шляху, ніж найближчі елементи в періодичній таблиці. І хоча трохи літію залишилося після Великого Вибуху, а ще трохи могло утворити взаємодія космічних променів з міжзоряного матерією, це не пояснює кількості цієї речовини, яке ми знайшли у Всесвіті.

У 50-х роках вчені припустили, що іноді поблизу поверхні зірок утворюється берилій-7, а потім виштовхується до зовнішніх її регіонах, де розпадається на літій. Але цього ніхто не знав напевно, поки японський телескоп Субару не засвідчені Nova Delphini 2013. Через 60 років астрономи нарешті змогли вирішити загадку, виявивши викид берилію з вибухає зірки з високою швидкістю - ідеальний сценарій для освіти літію.

Рішення таких загадок, однак, породжує ще більше питань. Після того як спостерігали берилій, він просто зник, залишивши вчених в подиві щодо питання, чому це сталося так раптово.

Загадка проекту «Бездоганний»

У пустелі Невада є циліндр висотою 2,5 метра, який відзначає місце проведення проекту «Бездоганний» (Project Faultless), підземного вибуху ядерної бомби 19 січня 1968 року. Оскільки місця випробувань зазвичай «випробовуються» до дірок, досить незвично, що саме в цьому місці був тільки один вибух.

Чому уряд США побудувало дорогу установку підземних ядерних випробувань заради однієї бомби? Під час холодної війни обидві протиборчі сторони підірвали безліч бомб в гонці озброєнь. Свого часу багато міст по обидва боки океану трясло раз в три дні. Власники бізнесу втомилися від випробувань, але у одного з них, мультимільярдера Говарда Хьюза, виявилося більше важелів тиску на владу.

Перетерпівши досить багато струшувань, Хьюз написав довгого нескладне лист президенту Ліндона Джонсона, скаржачись на вибухи. Вважалося, що його лист проігнорують, але виявилося, що навіть президент не може ігнорувати скарги одного з найбагатших і найвпливовіших чоловіків в світі. На додаток до контролю над Лас-Вегасом, Хьюз був нафтовим магнатом і одним з найбільших оборонних підрядників США. Зрештою, Джонсон поступився тиску Хьюза і ініціював переїзд проекту «Бездоганний» подалі від Лас-Вегаса, щоб міста не трясло.

Faultless була однією з найбільших водневих бомб, підірваних в США. Вибух був настільки потужним, що породив тріщини в землі шириною в метр. Втім, в СРСР тоді теж пристойно підривали. (Показали їм «кузькіну мать»!).

Японські радіоактивні гриби

Під час аварії на Фукусімі радіація поширилася на значну частину північно-східної Японії. Хоча їжа з Фукусіми була здебільшого заборонена через високий вміст радіації, велика частина їжі з навколишніх префектур володіла нормальним рівнем радіації або хоча б в рамках допустимого. Тільки ось про гриби забули: виявилося, що на далекі сотні кілометрів навколо рівень радіації в грибах перевищив допустимі норми. А японці люблять позбирати грибочки.

Деякі гриби - магніти для радіації. Вони так добре всмоктують радіацію, що їх навіть пропонували використовувати як спосіб очищення від радіоактивних опадів. Коли в Японії виявили гриби з високим рівнем радіації, уряд країни ввів заборону на продаж будь-яких диких грибів в магазинах і ресторанах за винятком тих, які були перевірені і визнані безпечними.

І незабаром народилася загадка. Після тестування деяких грибів з радіацією, що перевищує норму, з'ясувалося, що вона ніяк не могла прийти зі зруйнованою станції. Питання: звідки?

Випробування показали, що ця радіація набагато старше подій на Фукусімі. Радіація, яку висмоктали ці гриби, була від ядерних випробувань 40, 50 і 60 років. Деякі сліди навіть привели до Чорнобильської аварії. Хоча область навколо грибів була чистою та безпечною, самі гриби ввібрали багато радіації, яка потім зібралася до небезпечних рівнів. Рівень поглинання випромінювання грибами різниться від виду до виду. Тепер вчені взагалі не рекомендують їсти знайдені в лісі гриби.

Незрозуміла швидкість розпаду марганцю

У 2006 році фізики в Пердью, Стенфорд, і інших місцях записали явище, яке плюнуло в обличчя сучасної ядерної науці. Темпи радіоактивного розпаду довго час вважалися постійними, але вчені виявили, що швидкість радіоактивного розпаду в зимовий період вище, ніж влітку. Природно, вони вирішили перевірити висновки в лабораторії, щоб виключити помилку, але виявили стійкі результати. Пошук пояснення повів вчених від нашої планети до Сонця.

Перевіряючи швидкість розпаду ізотопу марганцю, фізик Пердью виявив, що зміна темпів збіглося з сонячним спалахом, яка сталася вночі раніше. З 2006 по 2012 роки незвичайне явище було зафіксовано протягом 10 сонячних спалахів.

Хоча фізики зрозуміли, чому швидкість розпаду марганцю-54 таємничим чином змінювалася, вони не зрозуміли, яка наука за цим стоїть. Можливо, є якийсь зв'язок між іонізуючими частинками і нейтрино, але дізнатися про це напевно досить важко. Незалежно від того, чому це відбувається, відкриття можна використовувати для створення пристрою, що сигналізує про спалахи на Сонці. Пердью вже подав заявку на концепцію, яка могла б виносити своєчасні попередження електростанціям і комунікаційним інфраструктури, перш ніж викид корональної маси зашкодить сучасну техніку.

Китайський ядерний наліт на Південну Африку

У 2007 році дві групи озброєних людей увірвалися в Пеліндабскій центр ядерних досліджень в Південній Африці. Вони відключили рівні безпеки і поранили нічного охоронця, вкравши ноутбук з кімнати управління центром. Їх так ніколи і не спіймали.

Після розбору польотів рейд обріс теоріями змови на тему особи нападників. Офіційна позиція уряду Південної Африки визначила наліт як невдале пограбування. Але вона не відповідає на питання, чому дві групи бандитів напали на ядерний центр тільки щоб вкрасти ноутбук. Розхитавши теорію «пограбування», світові ЗМІ вирішили, що це була спроба терористів обзавестися ядерною зброєю хоча б на папері.

Wikileaks опублікував серію дипломатичних депеш між США і Південною Африкою, в яких Південна Африка висловлює невпевненість у своїй теорії викрадення. Пізніше, однак, в витоках виявили, що південноафриканські шпигуни звинуватили у китайський уряд, який пізніше ініціювало ядерну програму, використовуючи такий же тип технологій, що були в Пеліндаба.

Радіаційна хмара над Європою

У 2011 році Управління Чеської Республіки з ядерної безпеки зареєструвало сплеск радіації по всій країні. Незабаром після цього організації по всій Європі почали отримувати дані про викиди йоду-131, побічного продукту ядерних реакторів і ядерного зброї. З огляду на те, що це було невдовзі після Фукусіми, увагу громадськості відразу виявилося прикута до Японії як до винуватця. Однак, як з'ясували вчені, оскільки аварія на Фукусімі випустила кілька інших видів ізотопів, крім виявлених вченим, джерело цієї радіації залишився загадкою.

Ох і теорій тоді з'явилося! Деякі говорили, що все почалося на фармацевтичному заводі. Інші, що це витік з лікарні. Треті - з атомного підводного човна або при транспортуванні ядерних матеріалів. Зрештою, Угорщина заявила, що джерелом була, ймовірно, корпорація Institute of Isotopes ( «Інститут ізотопів»), виробник ізотопів в Будапешті, який робив матеріали для охорони здоров'я, наукових досліджень і промисловості. Здавалося, таємниця була розкрита, тільки ось директор інституту повідомив, що виявлена ​​кількість радіоактивних речовин перевищував те, що міг викинути інститут.

Як би там не було, виявлені рівні радіації були на рівні 0,0025% від дози, одержуваної в процесі звичайного трансатлантичного перельоту. Здавалося б, небагато, але ми-то знаємо, як люди бояться всього невидимого і незвичайного.

Google і студент старших курсів вирішили 1200-річну ядерну таємницю

Вивчаючи річні кільця дерев, вчені виявили, що Земля була вражена інтенсивним вибухом випромінювання високої енергії 1200 років тому. Приблизно в 774-775 роках рівень радіоактивного ізотопу вуглецю-14 виріс на 1,2%, що приблизно в 20 разів перевищує звичайний рівень радіації. Така зміна могло бути викликано тільки наднової або сонячної бурею від гігантської спалаху на Сонці. Проте наслідки цієї події зареєстровані не були, історичні літописи нічого не показали.

Джонатан Аллен, студент старшого курсу біохімії в Каліфорнійському університеті, почув про знахідку в подкасті Nature. На відміну від інших дослідників, він просто вирішив «погуглити». Google привів його до проекту «Авалон», онлайн-бібліотеці юридичних та історичних документів. Переглядаючи копію англо-саксонських хронік восьмого століття, він виявив згадка «червоного розп'яття», яке з'явилося в небесах «після заходу сонця».

Це цілком могла бути незареєстрована наднова. Об'єкт був помічений в західному небі після заходу сонця і міг бути прихований сонцем, тому і не записаний. Далі він міг потонути в щільному хмарі міжзоряної пилу, що пояснило б червоний відтінок. Оскільки ця подія трапилася понад 1000 років тому, загадку чи вдасться вирішити до задоволення багатьох, але пояснення Аллена підійшло багатьом вченим.

Чому червона фарба така дешева?

Чому червона фарба дешевше інших квітів? Відповідь на це питання пов'язана з ядерним синтезом. Червона охра, Fe2O3, це з'єднання заліза, яке дає фарбі червоний колір. Вона дешевше інших кольорових сполучень, оскільки її досить багато, і міжзоряний ядерний синтез - причина цього.

Зірка проходить через різні стадії ядерного ділення, скорочуючись в міру розсіювання рівня її потужності. У міру зменшення зірки, її тиск зростає, що також викликає підвищення температури. Цей цикл повторюється протягом усього життя зірки, створюючи більш важкі елементи далі по періодичній таблиці.

Процес триває до тих пір, поки загальна кількість протонів і нейтронів не досягне 56, і тоді зірка колапсує. З 56 в кінці циклу, зірка виробляє речовини з 56 нуклонами (не рахуючи надлегкі елементи) більше за інших. Залізо, яке використовується для створення червоної фарби, має 56 нуклонів в стабільному стані. Червона фарба дешевше інших, оскільки є продуктом, створеним мільярдами мертвих зірок нашого Всесвіту.

За матеріалами listverse.com