AT-synopsis Manhattan Projektet Kursus i fagenes samspil November 2007

Transkript

1 AT-synopsis Manhattan Projektet Kursus i fagenes samspil November 2007 Tina Tollestrup Nielsen Linda Bettina Petersen Allan Wiuff Korsholm Rikke Reipurth

2 Manhattan-Projektet Fag: Fysik og historie Problemformulering: Hvorfor kom USA først i kapløbet om at udvikle og bruge atombomben i forbindelse med 2. verdenskrig? Problemstillinger: Vi vil med denne synopsis undersøge nogle sider af USA's atombombeprogram under 2. verdenskrig det såkaldte Manhattan-Projekt og herunder belyse nogle forskellige årsager til hvorfor USA som de første udviklede og brugte A-bomben, og hvilke konsekvenser det havde. I denne forbindelse vil vi se på hvordan udviklingen af bomben blev legitimeret i USA, og herunder hvilken rolle de eksilerede europæiske videnskabsfolk i USA spillede for igangsættelsen af Manhattan Projektet. Desuden vil vi kort redegøre for hvad en A-bombe er, samt hvilke fysiske muligheder og begrænsninger der lå i udviklingen af A-bomben. Endelig vil vi belyse hvordan man kan beskytte sig mod radioaktiv stråling og dermed i teorien også beskytte sig mod en atombombe. Metode: I arbejdet med problemstillingerne har vi benyttet metoder fra hvert af de to fag. Vi har benyttet sekundærlitteratur for at få et overblik over perioden, og dernæst anvendt primærlitteratur (kilder) til at belyse spørgsmålene ud fra en historisk vinkel. Vi har forsøgt at finde tilbage til de oprindelige kilder, for at undgå andre forfatteres subjektive holdninger til emnet. Vi er opmærksomme på, at der findes en række ikke-tilgængeligt, fortroligt materiale, men har forsøgt at skabe et så reelt billede som muligt, på baggrund af de tilgængelige kilder. Wikipedia har været anvendt, hvortil det skal bemærkes at dette er skrevet af brugerne og derfor ikke kan forventes at være fagligt korrekt. Derfor har jeg dobbelttjekket oplysningerne med lærebøgerne. Den naturvidenskabelige metode tager udgangspunkt i at man eksperimentelt afprøver en hypotese, for på baggrund heraf at kunne opstille en teori om det pågældende emne. Vi har primært analyseret litteratur baseret på andres eksperimentelle arbejde, og desuden har vi gennemført et forsøg med formålet at afgøre hvorledes man kan beskytte sig mod strålingen, der udsendes fra en A-bombe eller i laboratoriesammenhæng en simpel γ-kilde. Behandling af emnet: Manhattan Projektet blev påbegyndt i 1942 i USA, idet amerikanerne erkendte, at det var nødvendigt med en samlet indsats, hvis ikke tyskerne skulle blive de første til at udvikle og bruge A-bomben. Frygten for et tysk A-våben-program var medvirkende til at projektet blev søsat, og således var videnskabsmændenes primære formål med at udvikle bomben at forhindre tysk verdensherredømme. Den tyske fysiker Otto Hahn udførte i 1938 den første kontrollerede atomkernespaltning, men det var tydeligt, at formålet med Hahns arbejde ikke var at bibringe Hitler det magtfulde våben: "Hvis Hitler kommer i besiddelse af en atombombe vil jeg tage mit liv". Det lykkedes i 1943 Hahn at udlevere sine hemmelige resultater til Niels Bohr, som derefter flygtede over Sverige og England til USA. Ogå Einstein var involveret i projektet, idet han allerede i 1939 sendte en skrivelse til den amerikanske præsident hvor han foreslog, at der skulle iværksættes en undersøgelse af muligheden for at spalte atomkerner. Undersøgelserne skulle laves med det formål at udvikle en atombombe inden de tyske forskere opnåede resultater af deres eksperimenter. I forbindelse med nazisternes

3 ekspansion i Europa blev en række fremtrædende videnskabsmænd, deriblandt Leo Szilard, Edward Teller og Eugene Wigner nødsaget til at flygte til USA. Således blev de eksilerede videnskabsfolk en del af projektet, hvilket var med til at sikre USA's stilling som førende indenfor forskningen på området. I Tyskland blev der også arbejdet på at udvikle en atombombe, her var den tyske atomfysiker Werner Heisenberg leder af uranforskningsprojektet. Her var deltagelsen dog ikke præget af frivillighed som i USA, da han var interneret på projektet. Desuden var tyskerne ikke så interesseret i udviklingen af atomvåben, som de opfattede som et projekt, der gik for langsomt. Derfor satsede de mere på at vinde krigen på slagmarken. A-bomben blev som bekendt kastet over Hiroshima i 1945 efter Tysklands kapitulation. Truman skulle beslutte om bomben skulle anvendes mod Japan, for at fremskynde krigens afslutning og således spare mange menneskeliv, men i den forbindelse blussede den etiske debat om anvendelse af bomben for alvor op. Flere af de involverede fysikere blev grebet af samvittighedsnag, idet de havde indvilget i arbejdet for at sikre at Tyskland ikke blev de første til at udvikle bomben, og ikke for at deres videnskabelige arbejde skulle bruges til at tvinge en næsten slået fjende til kapitulation. At bomben blev kastet i Japan hænger sammen med, at USA krævede betingelsesløs overgivelse af Japan. På USA s ultimatum om betingelsesløs overgivelse eller total ødelæggelse svarede Japan, for at vinde tid, at man ønskede at overveje sagen, men pga. oversættelsesfejl blev ordet "overveje" oversat til "ignorere", hvorfor USA opfattede det som om, at japanerne afviste ultimatumet, hvorfor USA kastede A-bomberne over Hiroshima og Nagasaki i august Endeligt havde de militære deltagere svært ved at forholde sig til bombens virkemåde da den lå langt fra, hvad de ellers arbejdede med. Deres mål var det samme som regeringens, nemlig at få afsluttet krigen med så få allierede ofre som muligt. A-bomben er baseret på at uran og plutonium kan undergå kernespaltning fission. Herved udløses en kædereaktion, såfremt de ekstra neutroner som er dannet ved fissionen ikke absorberes. Kædereaktionen vil starte nye kernespaltninger, og reaktionen løber løbsk og forårsage en enorm eksplosion med stor energiudvikling og temperaturstigning til følge. Skaderne efter en atombombe kan opdeles i - Kortsigtede skader, hvor alt indenfor en radius på ca. 15 km jævnes med jorden indenfor 1 minut. - Langsigtede skader Eftervirkninger fra den udsendte stråling. Den udsendte stråling kan også påvirke befolkningsgrupper, der lever relativt langt væk fra Ground Zero. Et menneske kan kun tåle at optage/absorbere en vis mængde stråling, også kaldet E strålingsdosis D = (med enheden Gy). Stråling kan ødelægge menneskeligt væv og hvor m dette kan være nyttigt i behandling af kræftceller kan det have fatale konsekvenser når den afsatte dosis ikke er under kontrol. De langsigtede virkninger af små doser radioaktiv stråling er blandt andet ødelæggelse af DNA, hvilket kan resultere i kræft. I den forbindelse er de celler der har en høj delingsfrekvens særligt udsatte, så eksempelvis celler i knoglemarv og fordøjelsessystem.

4 Den store energiudvikling fra atombomben skyldes udsendelse af gammastråling, der kan betragtes som en mængde af små energikvanter. Man kan skærme sig mod denne energirige stråling på to forskellige måder, som begge er undersøgt eksperimentelt. i. Beskyttelse kan ske ved at holde sig på afstand af strålingskilden jf. afstandskvadratloven, som gælder for stråling udsendt fra en punktformet P kilde: I =. 2 4π r ii. γ-stråling svækkes ved absorption i et materiale. Hvor α-stråling bremses af et enkelt stykke papir og β-stråling stoppes af nogle få stykker papir kræver γ-stråling adskillige cm bly for at kunne afskærme en kilde. Svækkelsen x følger generelt følgende forskrift: I = I0 a. Konklusion Mange faktorer spillede ind i forklaringen af, at USA kom først med udviklingen af atombomben og rent faktisk kom til at kunne bruge den mod Nagasaki og Hiroshima i slutningen af krigen. Først og fremmest kan dette forklares ud fra de førende videnskabsfolk på området, som ikke var interesserede i at lade tyskerne få den viden, de sad inde med. Således blev den viden overgivet til USA. Hos videnskabsfolkene legitimeredes udviklingen af atombomben altså med, at undgå tysk verdensherredømme, hvorfor mange da også fik moralske skrupler, da den begrundelse forsvandt med Tysklands kapitulation. For militærets og regeringens side gjaldt det snarere om, at vinde krigen med så få menneskelige ofre som overhovedet muligt, og diskussionen gik her på, hvorvidt bomben så kunne anvendes til det formål. Sidst viser analysen at Tyskerne ikke selv erkendte den fordel en atombombe kunne være for dem, hvorfor de relevante videnskabsmænd forsvandt til USA. Samtidig er det til USA's fordel at landet var det eneste sted, hvor man kunne udvikle bomberne i ro og mag. Perspektivering Vi vil perspektivere til emnet Videnskab og etik hvor vi har arbejdet med biologiske våben. I den forbindelse kan det anføres, at mange af de etiske overvejelser som forskerne gør sig i forbindelse med deres arbejde med mikroorganismer, kloning og gensplejsning kan sammenlignes med de overvejelser som fysikerne gjorde sig i forbindelse med deres arbejde med atomkraft. For begge emners vedkommende gælder det, at arbejdet ikke sigter mod opfindelsen af masseødelæggelsesvåben, men at dette alligevel er en potentiel mulighed. I den forbindelse bør det overvejes, om man skal afstå fra at udføre grundforskning på en række områder, fordi den viden man opnår kan misbruges, eller om det er muligt at lovgive omkring og opsætte internationale aftaler for brugen af den opnåede viden.

5 Referenceliste Overblik Historiens kernestof Fysikkens kernestof Generel viden om emnet