સાયન્સ & ટેક ન્યૂઝ ડેસ્ક, ઘણા લોકો અણુની રચના પાછળ પ્રખ્યાત વૈજ્ઞાનિક અને નોબેલ પુરસ્કાર વિજેતા આલ્બર્ટ આઈન્સ્ટાઈનનો હાથ ગણે છે. આ સાબિત કરવા માટે, લોકો આઈન્સ્ટાઈને ભૂતપૂર્વ યુએસ પ્રમુખ ફ્રેન્કલિન ડી રૂઝવેલ્ટને લખેલા પત્રનો સંદર્ભ આપે છે. આનાથી અમેરિકાનો ગુપ્ત પરમાણુ કાર્યક્રમ ‘મેનહટન પ્રોજેક્ટ’ શરૂ કરવામાં મદદ મળી. આ સિવાય જર્મનીના પરમાણુ કાર્યક્રમ અંગે પણ ચિંતા વ્યક્ત કરવામાં આવી હતી. હાલમાં જ આ લેટર એક હરાજીમાં લગભગ 33 કરોડ રૂપિયામાં વેચાયો હતો. 1945માં અમેરિકાએ હિરોશિમા પર એટમ બોમ્બ ફેંકીને જાપાનને આંચકો આપ્યો હતો. આ પછી નાગાસાકીમાં એટમ બોમ્બ ફેંકવામાં આવ્યો હતો. આ પહેલીવાર હતો જ્યારે દુનિયાને ખબર પડી કે પરમાણુ બોમ્બ કેટલો વિનાશકારી હોઈ શકે છે. પરંતુ આઈન્સ્ટાઈને રૂઝવેલ્ટને આ વિનાશકતા વિશે પહેલેથી જ ચેતવણી આપી હતી. આ પત્ર તેની સાક્ષી પૂરે છે. જો કે હવે એ જોવાનું રહે છે કે એટમ બોમ્બ કેવી રીતે બન્યો અને તેને બનાવવામાં આઈન્સ્ટાઈનના પત્રે શું ભૂમિકા ભજવી.
પહેલો એટમ બોમ્બ કોણે બનાવ્યો?
સાત ઓસ્કાર જીતનાર ઓપેનહાઇમર મૂવી તમે જોઈ છે? 2023માં રિલીઝ થયેલી આ ફિલ્મ અમેરિકન વૈજ્ઞાનિક રોબર્ટ ઓપેનહેઇમર પર આધારિત છે જેમણે એટમ બોમ્બ અને મેનહટન પ્રોજેક્ટ બનાવ્યો હતો. મેનહટન પ્રોજેક્ટ એ એટમ બોમ્બ બનાવવાનો અમેરિકાનો પ્રોજેક્ટ હતો. આ મૂવીમાં તમે એટમ બોમ્બ બનાવવાની સફળતા પાછળ ઓપેનહેઇમર અને આલ્બર્ટ આઈન્સ્ટાઈન વચ્ચે શું થયું તે જોઈ શકો છો. વિશ્વનો પ્રથમ એટમ બોમ્બ બનાવવાનું બિરુદ ઓપેનહેઇમર પાસે છે. એટમ બોમ્બ બનાવતી વખતે ઘણી ટેકનિકલ સમસ્યાઓનો સામનો કરવો પડ્યો હતો. જ્યારે આઈન્સ્ટાઈને જાણ્યું કે જર્મનો આ સમસ્યાઓ ઉકેલવામાં સફળ થઈ શકે છે, ત્યારે તેમણે પ્રમુખ ફ્રેન્કલિન ડી. રૂઝવેલ્ટને તેના વિશે ચેતવણી આપી. આઈન્સ્ટાઈનના 1939ના પત્રે અણુ બોમ્બ બનાવવાના અમેરિકન પ્રયાસને શરૂ કરવામાં મદદ કરી, પરંતુ શરૂઆતમાં કામ ધીમે ધીમે આગળ વધ્યું. આઈન્સ્ટાઈને આ પત્ર બીજા વૈજ્ઞાનિક લીઓ સિજલાર્ડની મદદથી લખ્યો હતો.
અમેરિકાનો મેનહટન પ્રોજેક્ટ
1940 અને 1941માં બે શોધો દર્શાવે છે કે બોમ્બ બનાવવાનું શક્ય હતું. પરમાણુ બોમ્બ બનાવવા માટે વપરાતા યુરેનિયમના ‘ક્રિટીકલ માસ’ની શોધ કરવામાં આવી હતી અને એ વાતની પણ પુષ્ટિ થઈ હતી કે પ્લુટોનિયમ વિભાજનમાંથી પસાર થઈ શકે છે અને તેનો ઉપયોગ બોમ્બમાં થઈ શકે છે. ડિસેમ્બર 1941માં સરકારે એટમ બોમ્બ બનાવવા માટે મેનહટન પ્રોજેક્ટ શરૂ કર્યો.
બે પરમાણુ બોમ્બ બનાવ્યા
પરમાણુ શસ્ત્રોની અપાર વિનાશક શક્તિ બોમ્બના મુખ્ય ભાગને બનાવેલા વિચ્છેદક તત્વોના ન્યુક્લીને વિભાજિત કરીને સર્જાયેલી ઊર્જાના અચાનક પ્રકાશનમાંથી ઊભી થાય છે. બીજા વિશ્વયુદ્ધ દરમિયાન અમેરિકાએ બે પ્રકારના પરમાણુ બોમ્બ વિકસાવ્યા હતા. પ્રથમ લિટલ બોય યુરેનિયમ કોર સાથે બંદૂક-પ્રકારનું શસ્ત્ર હતું. લિટલ બોયને હિરોશિમા પર ઉતારવામાં આવ્યો હતો. બીજું શસ્ત્ર, જે નાગાસાકી પર છોડવામાં આવ્યું હતું, તેને ફેટ મેન કહેવામાં આવતું હતું અને તે પ્લુટોનિયમ કોર સાથેનું ઇમ્પ્લોશન-પ્રકારનું ઉપકરણ હતું.
ન્યુક્લિયર ફિશન
યુરેનિયમ-235 અને પ્લુટોનિયમ-239 આઇસોટોપ પરમાણુ વૈજ્ઞાનિકો દ્વારા પસંદ કરવામાં આવ્યા હતા કારણ કે તેઓ સરળતાથી વિભાજનમાંથી પસાર થાય છે. વિભાજન ત્યારે થાય છે જ્યારે ન્યુટ્રોન કોઈપણ આઇસોટોપના ન્યુક્લિયસ સાથે અથડાય છે, ન્યુક્લિયસને ટુકડાઓમાં વિભાજીત કરે છે અને મોટી માત્રામાં ઊર્જા મુક્ત કરે છે. ફ્યુઝન પ્રક્રિયા આપમેળે કાર્ય કરે છે, કારણ કે અણુઓના ફ્યુઝન દ્વારા ઉત્પાદિત ન્યુટ્રોન નજીકના ન્યુક્લી સાથે અથડાય છે અને વધુ વિભાજન ઉત્પન્ન કરે છે. આને સાંકળ પ્રતિક્રિયા તરીકે ઓળખવામાં આવે છે અને તે પરમાણુ વિસ્ફોટનું કારણ બને છે.
આ રીતે બને છે એટમ બોમ્બ
જ્યારે યુરેનિયમ-235 અણુ ન્યુટ્રોનને શોષી લે છે અને બે નવા અણુઓમાં વિભાજિત થાય છે, ત્યારે તે ત્રણ નવા ન્યુટ્રોન અને કેટલીક બંધનકર્તા ઊર્જા મુક્ત કરે છે. બે ન્યુટ્રોન પ્રતિક્રિયા કરવાનું ચાલુ રાખતા નથી કારણ કે તેઓ યુરેનિયમ-238 અણુ દ્વારા ખોવાઈ જાય છે અથવા શોષાય છે. જો કે, ન્યુટ્રોન યુરેનિયમ-235 ના અણુને અથડાવે છે, જે પછી વિભાજીત થાય છે અને બે ન્યુટ્રોન અને કેટલીક બંધનકર્તા ઊર્જા છોડે છે. તે બંને ન્યુટ્રોન યુરેનિયમ-235 અણુઓને અથડાવે છે, જેમાંથી દરેક વિભાજિત થાય છે, એક અને ત્રણ ન્યુટ્રોન વચ્ચે મુક્ત થાય છે. તેવી જ રીતે, તે પરમાણુ સાંકળ પ્રતિક્રિયાનું કારણ બને છે.
અણુ ઊર્જા કેવી રીતે બનાવવામાં આવે છે?
એટમ બોમ્બને વિનાશક બનાવવા માટે તેમાં વિનાશક ઉર્જા ઉત્પન્ન કરવી જરૂરી છે. મોટાભાગના કિસ્સાઓમાં, પરમાણુ શક્તિ યુરેનિયમ સંવર્ધનથી શરૂ થાય છે. યુરેનિયમ સંવર્ધન સામાન્ય રીતે ગેસ સેન્ટ્રીફ્યુજમાં કરવામાં આવે છે. યુરેનિયમને ગેસમાં રૂપાંતરિત કર્યા પછી, તેને સેન્ટ્રીફ્યુજમાં મૂકવામાં આવે છે, જે ખૂબ જ ઝડપે ફરે છે, જેથી સહેજ ભારે યુરેનિયમ-238ને યુરેનિયમ-235થી અલગ કરી શકાય. સેન્ટ્રીફ્યુજમાં પરિભ્રમણનો દરેક રાઉન્ડ નમૂનામાં યુરેનિયમ-238નું પ્રમાણ ઘટાડે છે અને યુરેનિયમ-235નું પ્રમાણ વધારે છે. લો-એન્રિચ્ડ યુરેનિયમ (LEU), જેમાં 20 ટકા કરતાં ઓછું યુરેનિયમ-235 હોય છે અને તેનો ઉપયોગ તબીબી ઉપયોગ, વૈજ્ઞાનિક સંશોધન અને અન્ય હેતુઓ માટે અણુશક્તિ અથવા બિન-પાવર રિએક્ટરમાં થાય છે.
ન્યુક્લિયર રિએક્ટર પ્લાન્ટ સમૃદ્ધ યુરેનિયમ
હાઇલી એનરિચ્ડ યુરેનિયમ (HEU), જેમાં 20 ટકા કે તેથી વધુ યુરેનિયમ-235 હોય છે અને તેનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે લશ્કરી હેતુઓ માટે થાય છે. તેનો ઉપયોગ પરમાણુ શસ્ત્રો વિકસાવવા અને પરમાણુ સંચાલિત સબમરીન પર રિએક્ટર જેવા અન્ય કેટલાક ખાસ હેતુઓ માટે પણ થાય છે.
પરમાણુ શસ્ત્ર સમૃદ્ધ યુરેનિયમ
HEU ના કોઈપણ સ્તરનો ઉપયોગ શસ્ત્રો માટે થઈ શકે છે, પરંતુ HEU ઓછામાં ઓછા 90 ટકા સમૃદ્ધ થાય છે, જેને ક્યારેક શસ્ત્રો-ગ્રેડ યુરેનિયમ કહેવાય છે, તે સૌથી સામાન્ય છે. ઉચ્ચ સ્તરના સંવર્ધનનો અર્થ એ છે કે શસ્ત્રો બનાવવા માટે ઓછા યુરેનિયમની જરૂર છે. આનો અર્થ એ છે કે વોરહેડ્સ નાના અને હળવા હોઈ શકે છે, જે મિસાઈલોને વધુ અંતર અને એરક્રાફ્ટને વધુ વોરહેડ્સ વહન કરવાની મંજૂરી આપે છે.
આલ્બર્ટ આઈન્સ્ટાઈન અને એટમ બોમ્બ
આલ્બર્ટ આઈન્સ્ટાઈને ક્યારેય એટમ બોમ્બ પર સીધું કામ કર્યું ન હતું, પરંતુ આઈન્સ્ટાઈનને અણુશસ્ત્રોની શોધ સાથે ઘણીવાર ખોટી રીતે જોડવામાં આવે છે. તેમનું પ્રસિદ્ધ સમીકરણ E=mc2 એટમ બોમ્બમાં મુક્ત થતી ઊર્જાનું વર્ણન કરે છે, પરંતુ તે કેવી રીતે બને છે તે જણાવતું નથી. તેણે લોકોને વારંવાર સમજાવ્યું કે હું મારી જાતને પરમાણુ ઊર્જાનો પિતા નથી માનતો. આમાં મારી ભૂમિકા તદ્દન પરોક્ષ હતી.