Nacistické Německo
Německo mělo zpočátku v jaderném výzkumu značný náskok. Již 29. dubna 1939 se na Říšském ministerstvu školství konala tajná konference, která vyústila v zahájení systematického výzkumného programu. Současně byl zakázán vývoz uranu ze zabraných Československých dolů. V čele německého jaderného výzkumu byl Werner Heisenberg. Již v únoru 1940 iniciativně předložil ucelenou zprávu o možné výrobě funkční jaderné bomby. Kolem Heisenberga byla soustředěna skupina předních vědců z prestižních univerzit: Max von Laue, Otto Hahn, Fritz Strassmann, Hans Geiger, Carl von Weizsäcker a další. Ti mohli využít zázemí vynikajících inženýrů, techniků a vězňů z koncentračních táborů k těžké a nebezpečné práci s radioaktivním materiálem. Kromě těchto personálních předpokladů mělo Německo i výhodu materiální: tuny uranu ze zabraného Jáchymova i z Belgického Konga, Bohrův cyklotron převezený po obsazení Kodaně do Berlína. Disponovalo také strategickou těžkou vodou produkovanou v továrně v norském Vemorku. Ta se proto z pochopitelných důvodů stala cílem několika britských sabotážních akcí: nejvýznamnější se udála v prosinci 1944, kdy byla na jezeře Tinnsjö potopena ve spolupráci s norským odbojem loď převážející do Německa významnou část produkce.
Pokusy o stavbu uranového reaktoru s deuteriovým moderátorem probíhaly souběžně v Lipsku a Berlíně. Úspěch se dostavil na jaře 1942, kdy reaktor již vyzařoval o 13 % více neutronů než dodával iniciační zářič. Koncem války dosáhl faktor znásobení hodnoty zhruba 7. Pro udržení řetězové reakce by stačilo tento koeficient ještě zdvojnásobit. Naštěstí pro svět se tak ovšem nestalo. Důvodů bylo několik: rostoucí technické a finanční problémy, některá Heisenbergova chybná rozhodnutí, nedostatky ve spolupráci mezi skupinami a nejspíše také stále klesající vůle vědců program úspěšně dokončit.
Velká Británie
Na straně Spojenců hrála zprvu vůdčí roli Anglie. Na jaře 1940 vypracovali Otto Frisch a Rudolf Peierls tajné Memorandum o vlastnostech radioaktivní superbomby. Jednalo se o první důkladnou vědeckou analýzu problému včetně teoretických výpočtů kritické hmotnosti nutné pro spuštění řetězové reakce, technického návrhu separace 235U, odhadu mohutnosti exploze i popisu radioaktivních účinků bomby. Tato práce zapůsobila jako katalyzátor: v červenci 1941 byla ustavena významná britská komise MAUD, jejímž cílem bylo koordinovat konstrukci uranové a plutoniové bomby. V důsledku válečných událostí byl společný britsko–francouzský jaderný výzkum posléze přesunut do Kanady (středisko Chalk River u Ottawy), kde se stal významnou součástí amerického projektu atomové bomby.
Manhattan
V letech 1938 a 1939 Otto Hahn, Fritz Strassmann a Lise Meitnerová navázali na Fermiho pokusy a objevil štěpení uranu. Lise Meitnerové se podařilo opustit nacistické Německo, odjet do Švédska a tam podrobně informovat Nielse Bohra o štěpných reakcích a principiální možnosti vytvoření řetězové reakce. Bohr v roce 1939 informoval ve Spojených státech vědecké pracovníky i úřední činitele o nebezpečí zkonstruování jaderných zbraní v Německu. Tyto informace podnítily Eugena Wignera, Edwarda Tellera a Leo Szillarda, aby navštívili Alberta Einsteina a vysvětlili mu své obavy. Pod jejich vlivem napsal Einstein 2. srpna 1939 známý dopis prezidentovi USA F. D. Rooseveltovi. V dopisu jsou uvedeny jako argumenty na prvním místě práce Fermiho a Szillarda, na druhém místě práce Frederica Joliot–Curieho a na třetím místě skutečnost, že Němci zakázali vývoz rudy z jáchymovských dolů do zahraničí. Odezva na dopis byla poměrně rozpačitá. Roosevelt pouze sestavil poradní výbor pro záležitosti uranu. Jaderný výzkum v USA byl zprvu různorodý a roztříštěný, probíhal zejména na univerzitách. Bylo však dosaženo několika významných úspěchů. V Berkeley byly syntetizovány transurany neptunium (červen 1940) a plutonium (únor 1941). Pokrok byl zaznamenán i v hledání metod separace izotopů uranu. Práce byly posléze zastřešeny vládní organizací NDRC, koncem roku 1941 pak padlo rozhodnutí o konstrukci jaderné bomby, což byla nejen zásluha aktivity britské komise MAUD, ale také japonského útoku na Pearl Harbor 6. prosince 1941, po němž Amerika vstoupila do války.
Schůzka z roku 1940 v Berkeley (zleva doprava) Ernest Lawrence, Arthur Compton, Vannevar Bush, James Conant, Karl Compton, and Alfred Loomis.
Zdroj: commons.wikimedia.org. Public domain.
Teprve po tomto datu se začaly věnovat značné finančí prostředky výzkumu možností uskutečnit řetězovou jadernou reakci. 125 000 armádních lidí dostalo za úkol v projektu Manhattan District, U.S. Corps of Engineers zajistit dostatek uranu 235U. Celý projekt vedl generál Leslie Groves, absolvent MIT a West Pointu, schopný organizátor. Vědeckým šéfem byl jmenován Robert Oppenheimer, jehož zásluhou sem byl povolen i příjezd těm evropským vědcům, kteří uprchli před nacismem. Projekt postupně narostl do nebývalých rozměrů: za 2,2 miliard dolarů (v cenách roku 1946) bylo v 19 státech vybudováno 37 různých zařízení, v nichž pracovalo až 40 000 lidí.
V Chicagu byla založena laboratoř pod vedením Arthura Comptona pod krycím jménem Laboratoř metalurgie v níž působil i Enrico Fermi. Na základě výsledků experimentů a teoretických úvah se v Laboratoři metalurgie ihned přikročilo ke konstrukci reaktoru. Začátkem roku 1942 se skupina vedená Fermim přestěhovala do sklepa stadionu Stagg Field v Chicagu. Zde začali stavět reaktor s kapacitou 50 tun uranu v podobě velké koule o průměru devíti metrů. Jako moderátor používali čistý grafit. Obkládali uranové tyče cihlami z čistého grafitu, který by stačil k výrobě tužek pro všechny obyvatele zeměkoule, začernění klouzali po černé, lesknoucí se podlaze. Stavba byla překryta pogumovaným balonovým hedvábím (historicky první ochrana reaktoru, vyráběli ho gumaři od Goodyearu). Na tomto „balóně“ si zřídili hlavní stan. Říkalo se jim „parta sebevrahů“, protože kdyby se jim reakce vymkla z rukou, měli polévat reaktor roztokem kadmiové soli.
První reaktor Enrica Fermiho.
Zdroj: commons.wikimedia.org. Autor: Gary Sheehan. Public domain.
2. prosince 1942 nadešla hodina H v 15 hodin 20 minut. Sešli se tu zástupci armády, Fermi jim vysvětlil postatu pokusu. Na reaktor byly zapojeny měřící přístroje a zapisovače. George Weil postupně vytahoval 4 kadmiové tyče. K úplnému vytažení poslední tyče chybělo jen 30 cm, když přístroje ukázaly velmi vysoké hodnoty. Weil postupně vytahoval a zastrkoval kadmiové tyče. Štěpná reakce byla na světě. A. Compton podal ještě téhož dne nejvyšším místům ve Spojených státech hlášení, které v utajení znělo: „Italský mořeplavec doplul ke břehům Nového světa.“ Projekt Manhattan District se rozeběhl na plné obrátky.
Bezprostředně po spuštění Fermiho reaktoru dostal americký průmysl od vojáků velikou zakázku na stavbu tří velkých reaktorů v Hanfordu na řece Columbii, určených k výrobě plutonia pro atomovou bombu.
Vlastní návrh a konstrukce bomb probíhaly (od dubna 1943) v přísně tajném výzkumném centru v Los Alamos (stát Nové Mexiko). Zde se nacházelo také teoretické oddělení, které vedl Hans Bethe. V jeho skupině se sešel výkvět fyziky 20. století: Niels Bohr, Richard Feynman, Enrico Fermi, Victor Weisskopf, James Chadwick, Edward Teller, Robert Serber, Rudolph Peierls, Otto Frisch, John von Neuman a další. V Los Alamos paralelně probíhala konstrukce dvou odlišných typů bomb, uranové a plutoniové. Každá z nich měla své specifické problémy, které bylo nutno překonat.
I přes válečné neúspěchy vyhrožoval Goebels zázračnou zbraní. V USA proto vznikla speciální zpravodajská jednotka ALSOS, což je řecký překlad jména generála Grovese. Jejich úkolem bylo získat informace o vývoji jaderné zbraně v Německu. Jedním z agentů byl i fyzik Samuel Goudsmit, jehož koníčkem byla kriminalistika. Velmi brzy Goudsmitova jednotka získala důkazy, že Německo jadernou zbraň nemá. Pro Goudsmita bylo pátrání v archivech velmi bolestné, protože v jednom seznamu popravených nalezl jména svých rodičů. 15. listopadu 1944 kapituloval Štrasburk a Goudsmit objevil celý svazek spisů o německém uranovém projektu. 22. dubna 1945 obsadila jednotka ALSOS Hechingen, kde na malém reaktoru pracovali vědci evakuvaného dahlemského ústavu. Atomová zbraň nyní nebyla potřeba. 3. července 1944 sepsal Niels Bohr memorandum Roosveltovi a Chruchillovi, v němž se pokusil dokázat nesmyslnost a nebezpečí výroby jaderné zbraně. Podobnou kampaň vedl i Leo Szilard a Albert Einstein. Marně.
16. července 1945 byla v Alamogordo v poušti amerického státu Nové Mexiko odpálena první jaderná bomba pojmenovaná Gadget. Obsahovala šest kilogramů čistého plutonia 239 a její ráže se odhaduje na 20 kilotun TNT. O měsíc později byly v Japonsku použity dvě další bomby, do konce září 1945 měli Američané k dispozici 3 atomové bomy, do konce roku další čtyři.
Little boy a Fat Man.
Zdroj: commons.wikimedia.org. Public domain.
Japonsko
Zatímco v Evropě skončila druhá světová válka už 8. května 1945, v Pacifiku probíhaly i začátkem srpna tvrdé boje mezi Japonci a spojeneckými vojsky. 6. srpna 1945 v 02.45 odstartoval z ostrova Tinian americký bombardér B–29 „Enola Gay“ s atomovou bombou „Little Boy“ na palubě.
B–29 Enola Gay.
Zdroj: commons.wikimedia.org. Public domain.
Poté, co průzkumné letouny hlásily nejpříznivější povětrnostní podmínky nad Hirošimou, zamířila „Enola Gay“ tam. V 8.15 hodin místního času byla bomba svržena. O 45 sekund později již mohla posádka letadla přes své ochranné brýle zahlédnout oslnivý záblesk a poté růžový hřibovitý oblak. V okamžiku výbuchu zahynulo téměř 80 000 lidí, dalších 200 000 zemřelo na následky ozáření během následujících pěti let. V epicentru výbuchu se zachovala jediná budova, která dodnes připomíná oběti prvního atomového bombardování. Tento "A–Bomb Dome" postavil v roce 1916 český architekt Jan Letzel, rodák z Náchoda. Šokovaní Japonci sice mezi sebou jednali o dalším postupu, ale Američané si několik dní klidu vyložili jako neochotu kapitulovat. Proto 9. srpna 1945 vyrazil bombardér B-29 „Bockscar“ s druhou atomovou bombou s názvem Fat Man na palubě. Jejich cílem bylo město Kokura, ale to v době příletu zahalily mraky. Proto byl zvolen náhradní cíl – Nagasaki, kde zahynulo asi 40 000 lidí. Krátce nato Japonsko kapitulovalo a 2. světová válka skončila i na pacifickém bojišti.
Vlevo exploze bomby Little Boy v Hiroshimě, vpravo exploze bomby Fat Man v Nagasaki.
Zdroj: commons.wikimedia.org. Under Creative Commons.
Bomba Little Boy o hmotnosti 4 400 kg měla průměr 0,74 m, délku 3,2 m a ničivou sílu odpovídající výbuchu 15 kilotun TNT. K výbuchu došlo řetězovou reakcí uranu. V zádi pumy byla umístěna klasická výbušnina a jedna část uranu. Výbušnina v načasovaném okamžiku explodovala a vystřelila válcem uvnitř pumy uran směrem k druhé části nálože v přídi. Jakmile se tyto dvě hmoty spojily, nastartovala se neřízená řetězová reakce a došlo k detonaci, která zničila celé město. Bomba Fat Man měla hmotnost 4 535 kg, průměr 1,52 m a délku 3,25 m. Ničivá síla odpovídající 21 kilotun TNT se uvolnila štěpením plutonia.
Hiroshima po výbuchu.
Zdroj: commons.wikimedia.org. Public domain.
Japonci na vývoji nukleární zbraně pracovali také. Neměli dostatek uranu ani potřebné technické zázemí.
Bikini
USA po japonských výbuších s vývojem jaderných zbraní nepřestalo. Pokračovalo sérií zkušebních jaderných výbuchů. Jejím cílem se staly chudé ostrovy Bikini, které Američané koupili od domorodého krále Juty. Cenou za uvolnění ostrovů bylo přestěhování všech obyvatel, koz a vepřů na 311 mil vzdálené ostrovy Kwajalein, peníze, rýže, látky a mosaz.
Při operaci s názvem Crossroads bylo v atolu zakotveno 75 lodí (vyřazené a dosluhující lodě amerického námořnictva nebo válečná kořist japonských a německých lodí) v soustředných kruzích. Cílem prvního testu byly mimo jiné i studium účinků výbuchu na živé organismy. Těmi byli kozy, vepři a krysy, kteří byli umístěni na lodích všude tam, kde normálně bývá posádka. Celkem bylo použito 4000 pokusných zvířat. O zvířata bylo před výbuchem postaráno, všechna dostala krmení. Celkem podle odhadů pracovalo na přípravě výbuchu 40 000 lidí. Puma dostala název Gilda a byla svržena z letadla 30. června 1946. Během výbuchu i krátce po něm bylo celé okolí monitorováno bezpočtem přístrojů, bezpilotních letadélek a fotoaparátů. Účinky výbuchu byly nad očekávání nízké. Cílem výbuchu měla být loď Nevada, ale puma ji minula. Velké překvapení připravila pokusná zvířata, která si v klidu požírala své seno. Ze 75 lodí se potopily pouze dvě a pouze některé měly poškozené horní paluby. Více na <http://nuclearweaponarchive.org/Usa/Tests/Crossrd.html>nuclearweaponarch...
Druhá puma, která byla tentokrát umístěná pod vodou, dostala jméno Helen of Bikini a vybuchla 25. července 1946. Do atolu bylo umístěno 87 lodí. Tentokrát se naskytla pozorovatelům lepší podívaná. Nejprve se do vzduchu zvedla obrovská masa vody, která byla následována kouřovým hřibem, na jehož vrcholu se na kratičký okamžik objevila překrásná koruna. Tentokrát byly účinky ničivější. Celkem se potopilo asi pět lodí (95 220 tun lodního prostoru), čtyřikrát tolik než u prvního výbuchu, a poškozeno bylo 23 plavidel.
Krásná koruna, která vznikla při výbuchu druhé pumy v atolu Bikini.
Zdroj: commons.wikimedia.org. Autor: U.S. Army Photographic Signal Corps. Public domain.
