Дефект массы
Последний вопрос, который осталось уяснить относительно механики взрыва, — это откуда все-таки берется энергия: та самая, которая высвобождается в ходе цепной реакции? Тут опять не обошлось без массы. Вернее, без ее «дефекта».
Вплоть до прошлого века ученые полагали, что масса сохраняется при любых условиях, и были по-своему правы. Вот мы опустили металл в кислоту — в реторте забурлило и сквозь толщу жидкости наверх устремились пузырьки газа. Но если взвесить реагенты до и после реакции, не забыв при этом и выделившийся газ, — масса сходится. И так будет всегда, пока мы оперируем килограммами, метрами и химическими реакциями.
Но стоит углубиться в область микрочастиц, как и масса тоже преподносит сюрприз. Оказывается, что масса атома может отнюдь не в точности равняться сумме масс частиц, его составляющих. При делении на части тяжелого ядра (к примеру, того же урана) «осколки» в сумме весят меньше, чем ядро до деления. За «разницу», также называемую дефектом массы, отвечают энергии связей внутри ядра. И именно эта разница уходит в тепло и излучение во время взрыва, причем все по той же простенькой формуле: E=mc2.
Это интересно: так сложилось, что тяжелые ядра энергетически выгодно делить, а легкие — объединять. Первый механизм работает в урановой или плутониевой бомбе, второй — в водородной. А из железа бомбу не сделать при всем желании: оно в этой линейке стоит ровно посередине.
Михаил Калашников и несбывшаяся газонокосилка
Конструктор стрелкового оружия Михаил Калашников был 17-м ребенком в многодетной крестьянской семье, одним из восьми выживших. Родившись в 1919 году, он прожил 94 года и прославил свое имя изобретением оружия, которое пользуется популярностью во всем мире. Но при этом он не почивал на собственных лаврах, а переживал о том, что его изобретения поспособствовали множеству смертей.
Незадолго до смерти Михаил Калашников написал покаянное письмо патриарху Кириллу: «Моя душевная боль нестерпима, один и тот же неразрешимый вопрос: коль мой автомат лишал людей жизни, стало быть и я, Михайло Калашников, девяноста три года от роду, сын крестьянки, христианин и православный по вере своей, повинен в смерти людей, пусть даже врага?»
Создателя знаменитого автомата Калашникова тревожило и то, что его разработкой пользуются террористы и криминальные авторитеты. «Мне больно видеть, что из моего автомата стреляют преступные элементы всех сортов», — заявлял конструктор в 2009 году. «Я горжусь своим изобретением, но мне грустно, что его используют террористы. Если бы у меня был выбор, я бы предпочел изобрести какое-нибудь полезное устройство для фермеров, например газонокосилку», — признавался Михаил Калашников.
Вероятно, многие изобретатели супероружия мечтали откорректировать собственную биографию и остаться в памяти человечество благодаря своим мирным изобретениям. Но историю невозможно переписать, как и отозвать назад взорванную атомную бомбу.
Opus
Детектор гамма-излучения с активированным таллием иодидом натрия
В 1948 году Хофштадтер подал на это патент на обнаружение ионизирующего излучения этим кристаллом. Эти детекторы и по сей день широко используются для обнаружения гамма-излучения.
Чеканка ферми (единицы) и Нобелевская лекция 1961 г.
Роберт Хофштадтер ввел термин ферми, символ FM,в честь итальянца физик Энрико Ферми (1901–1954), один из основоположников ядерной физики, в статье Хофштадтера 1956 г., опубликованной в Обзоры современной физики журнал «Рассеяние электронов и структура ядра». Этот термин широко используется в ядерной и частица физики. Когда Хофштадтеру была присуждена Нобелевская премия по физике 1961 г., это впоследствии появляется в тексте его Нобелевской лекции 1961 г. «Метод рассеяния электронов и его применение к структуре ядер и нуклонов» (11 декабря 1961 г.).
Гамма-обсерватория Комптона и телескоп EGRET
В последние несколько лет Хофштадтер заинтересовался астрофизика и применил свои знания сцинтилляторы к дизайну EGRET гамма-телескоп из Гамма-обсерватория Комптона назван в честь лауреата Нобелевской премии по физике (1927), Артур Холли Комптон. Стэндфордский Университет Департамент физики считает Хофштадтера «одним из главных ученых, создавших обсерваторию Комптона».
Биография
Сын польских иммигрантов еврейского происхождения, он поступил в Городской колледж Нью-Йорка , где получил степень бакалавра с отличием в 1935 году, в возрасте 20 лет, и был удостоен премии Кеньона по математике и физике. Он также получил стипендию Фонда Чарльза А. Коффина от компании General Electric , что позволило ему получить степень магистра и доктора философии в 1938 году в Принстонском университете .
Хофштадтер преподавал в Стэнфордском университете с 1950 по 1985 год. В последние годы он заинтересовался астрофизикой и применил свои знания о сцинтилляторах для разработки телескопа EGRET, установленного на борту обсерватории Комптона , космического телескопа , предназначенного для изучения гамма-лучей .
Роберт Хофштадтер — отец Дугласа Р. Хофштадтера (род . ), ученого-когнитивиста и философа, известного своей книгой « Гедель, Эшер, Бах: вечная золотая коса », лауреата Пулитцеровской премии 1980 года .
биография
Хофштадтер родился в еврейской семье. в Нью-Йорке 5 февраля 1915 года польским иммигрантам Луи Хофштадтеру, торговцу, и урожденная Генриетта Кенигсберг. Он посещал начальную и среднюю школы в Нью-Йорке и поступил в Городской колледж Нью-Йорка, получив степень бакалавра наук степень с отличием в 1935 году в возрасте 20 лет и был удостоен премии Кеньона по математике и физике. Он также получил стипендию Фонда Чарльза А. Коффина от Компания General Electric, что позволило ему поступить в аспирантуру в Университет Принстона, где он получил степень магистра. и к.т.н. степени в возрасте 23 лет. Его докторская диссертация называлась «Поглощение инфракрасного излучения легкой и тяжелой муравьиной и уксусной кислотами». Он проводил свои постдокторские исследования в Пенсильванский университет и был доцентом в Принстоне, прежде чем присоединиться к Стэндфордский Университет. Хофштадтер преподавал в Стэнфорде с 1950 по 1985 год.[нужна цитата ]
В 1942 году он женился на Нэнси Гиван (1920–2007), уроженке Балтимор. У них было трое детей: Лора, Молли (которая была инвалидом и не могла общаться), и Пулитцеровская премия -победитель Дуглас Хофштадтер.
Период полураспада
Здесь все просто. Периодом полураспада нестабильного изотопа называется промежуток времени, за который ровно половина атомов изотопа распадется и превратится в какие-то другие атомы. Уже знакомый нам тритий имеет период полураспада 12,32 года. Это — достаточно короткоживущий изотоп, хотя по сравнению с францием-223, у которого период полураспада составляет 22,3 минуты, тритий покажется седобородым аксакалом.
Никакие макроскопические внешние факторы (давление, температура, влажность, настроение исследователя, количество ассигнований, расположение звезд) не влияют на период полураспада. Квантовая механика нечувствительна к подобным глупостям.
Урановая бомба
Итак, у нас есть две полусферических отливки урана массой по 40 кг. Пока они находятся на почтительном отдалении друг от друга, все будет спокойно. А если начать их медленно сдвигать? Вопреки распространенному мнению, не произойдет ничего грибообразного. Просто куски по мере сближения начнут нагреваться, а затем, если вовремя не одуматься, раскаляться. В конце концов они просто расплавятся и растекутся, а все, кто двигал отливки, дадут дуба от облучения нейтронами. А те, кто с интересом наблюдал за этим, склеят ласты.
А если быстрее? Быстрее расплавятся. Еще быстрее? Еще быстрее расплавятся. Охладить? Да хоть в жидкий гелий опустите — толку не будет. А если выстрелить одним куском в другой? О! Момент истины. Мы только что придумали урановую пушечную схему. Впрочем, гордиться нам особенно нечем, эта схема — самая простая и безыскусная из всех возможных. Да и от полушарий придется отказаться. Они, как показала практика, не склонны ровненько слипаться плоскостями. Малейший перекос — и получится очень дорогостоящий «пук», после которого долго придется убирать.
Лучше сделаем короткую толстостенную трубу из урана-235 с массой 30-40 кг, к отверстию которой приставим высокопрочный стальной ствол того же калибра, заряженный цилиндром из такого же урана примерно такой же массы. Окружим урановую мишень бериллиевым отражателем нейтронов. Вот теперь, если пальнуть урановой «пулей» по урановой «трубе» — будет полная «труба». То есть будет ядерный взрыв. Только пальнуть надо по-серьезному, так, чтобы дульная скорость уранового снаряда была хотя бы 1 км/с. Иначе опять же будет «пук», но погромче. Дело в том, что при сближении снаряда и мишени они настолько разогреваются, что начинают интенсивно испаряться с поверхности, тормозясь встречными газовыми потоками. Более того, если скорость недостаточна, то есть шанс, что снаряд просто не долетит до мишени, а испарится по дороге.
Разогнать до такой скорости болванку массой в несколько десятков килограмм, причем на отрезке в пару метров — задача крайне непростая. Именно поэтому потребуется не порох, а мощная взрывчатка, способная создать в стволе должное давление газов за очень короткое время. А ствол потом чистить не придется, не беспокойтесь.
Бомба Mk-I «Little Boy», сброшенная на Хиросиму, была устроена именно по пушечной схеме.
Есть, конечно, незначительные детали, которые мы не учли в нашем проекте, но против самого принципа не погрешили совершенно.
Ранние годы
Роберт Хофштадтер родился 5 февраля 1915 года в Нью-Йорке в семье польских иммигрантов Луи Хофштадтера, продавца, и его жены Генриетты Кенигсберг. Его семья была еврейской.
После посещения начальной и средней школы в Нью-Йорке он поступил в Городской колледж Нью-Йорка, который окончил с отличием в 1935 году со степенью бакалавра наук. Отличник, он стал лауреатом премии Кеньона по математике и физике.
Он также получил стипендию Coffin Fellowship от General Electric Company, которая позволила ему поступить в аспирантуру Принстонского университета, где он изучал физику. Он получил степень магистра и доктора философии. степени в 1938 году из этого учреждения.
Получив докторскую степень в возрасте 23 лет, он получил стипендию Проктера в Принстонском университете для постдокторской работы в 1938–1939 годах. В это время он начал изучение фотопроводимости в кристаллах виллемита, что заложило основу для его будущих работ.
В 1939 году он получил стипендию Харрисона в Пенсильванском университете, где продолжил свою постдокторскую работу. Там он познакомился с Л. И. Шиффом, который стал его другом на долгие годы. Именно в Пенсильвании он помог построить большую машину Ван де Граафа для ядерных исследований.
Opus [ править ]
Детектор гамма-излучения на основе йодида натрия, активируемый таллием править
В 1948 году Хофштадтер зарегистрировал патент на обнаружение ионизирующего излучения этим кристаллом. Эти детекторы широко используются для обнаружения гамма-лучей и по сей день.
Чеканка ферми (единицы) и Нобелевской лекции 1961 г. править
Роберт Хофштадтер ввел термин ферми , символ fm ,
в честь итальянского физика Энрико Ферми (1901–1954), одного из основоположников ядерной физики, в статье Хофштадтера 1956 года, опубликованной в журнале « Обзоры современной физики » «Электрон. Рассеяние и структура ядра ». Этот термин широко используется физиками- ядерщиками и физиками элементарных частиц . Когда Хофштадтеру была присуждена Нобелевская премия по физике 1961 г., это впоследствии появляется в тексте его Нобелевской лекции 1961 г. «Метод рассеяния электронов и его применение к структуре ядер и нуклонов» (11 декабря 1961 г.).
Гамма-обсерватория Комптона и телескоп EGRET править
В последние несколько лет, Хофштадтер заинтересовался астрофизики и применил свои знания сцинтилляторов к конструкции EGRET гамма-телескоп из Комптона гамма — обсерватории имени для собрата лауреат Нобелевской премии по физике (1927), Артур Холли Комптон . Физический факультет Стэнфордского университета считает Хофштадтера «одним из главных ученых, создавших обсерваторию Комптона».
Популярная механика взрыва
Суть любого взрыва — это стремительное высвобождение энергии, ранее находившейся в несвободном, связанном состоянии. Освободившаяся энергия рассеивается, преимущественно переходя в тепло (кинетическую энергию неупорядоченного движения молекул), ударную волну (тут тоже движение, но уже упорядоченное, по направлению от центра взрыва) и излучение — от мягкого инфракрасного до жестких коротковолновых квантов.
При химическом взрыве все относительно просто. Происходит энергетически-выгодная реакция, когда между собой взаимодействуют некие вещества. В реакции участвуют только верхние электронные слои некоторых атомов, а глубже взаимодействие не идет. Несложно догадаться, что скрытой энергии в любом веществе гораздо больше. Но каковы бы ни были условия опыта, сколь бы удачные реагенты мы ни подобрали, как бы ни выверяли пропорции — глубже в атом химия нас не пустит. Химический взрыв — явление примитивное, малоэффективное и, с точки зрения физики, до неприличия слабое.
Ядерная цепная реакция позволяет копнуть чуть глубже, включая в игру не только электроны, но и ядра. По-настоящему весомо это звучит, пожалуй, только для физика, а остальным приведу простую аналогию. Представьте себе гигантскую гирю, вокруг которой на расстоянии нескольких километров порхают наэлектризованные пылинки. Это атом, «гиря» — ядро, а «пылинки» — электроны. Что с этими пылинками ни делай, они не дадут и сотой доли той энергии, которую можно получить от увесистой гири. Особенно если в силу каких-то причин она расколется, и массивные обломки на огромной скорости разлетятся в разные стороны.
Ядерный взрыв задействует потенциал связи тяжелых частиц, из которых состоит ядро. Но это еще далеко не предел: скрытой энергии в веществе гораздо больше. И имя этой энергии — масса. Опять же, для не-физика это звучит немного непривычно, но масса — это энергия, только предельно сконцентрированная. Каждая частица: электрон, протон, нейтрон — все это мизерные сгустки невероятно плотной энергии, до поры до времени пребывающей в покое. Вы наверняка знаете формулу E=mc2, которую так полюбили авторы анекдотов, редакторы стенгазет и оформители школьных кабинетов. Она именно об этом, и именно она постулирует массу как не более чем одну из форм энергии. И она же дает ответ на вопрос, сколько энергии можно получить из вещества по максимуму.
Процесс полного перехода массы, то есть энергии связанной, в энергию свободную, называетсяаннигиляцией. По латинскому корню «nihil» несложно догадаться о ее сути — это превращение в «ничто», вернее — в излучение. Для ясности — немного цифр.
Взрыв Тротиловый эквивалент Энергия (Дж)
Граната Ф-1 60 грамм 2,50*105
Бомба, сброшенная на Хиросиму 16 килотонн 6,70*1013
Аннигиляция одного грамма материи 21,5 килотонн 8,99*1013
Один грамм любой материи (важна только масса) при аннигиляции даст больше энергии, чем небольшая ядерная бомба. По сравнению с такой отдачей смешными кажутся и упражнения физиков над расщеплением ядра, и уж тем более опыты химиков с активными реагентами.
Для аннигиляции нужны соответствующие условия, а именно — контакт материи с антиматерией. И, в отличие от «красной ртути» или «философского камня», антиматерия более чем реальна — для известных нам частиц существуют и исследованы аналогичные античастицы, а эксперименты по аннигиляции пар «электрон + позитрон» неоднократно проводились на практике. Но чтобы создать аннигиляционное оружие, необходимо собрать воедино некоторый весомый объем античастиц, а также ограничить их от контакта с любой материей вплоть до, собственно, боевого применения. Это, тьфу-тьфу, еще далекая перспектива.
Вариации пусков
Управляемые ракеты — главный носитель ядерного оружия. Ракеты межконтинентальной дальности с ядерными боевыми частями — наиболее грозная составляющая ядерных арсеналов. Боеголовка (боевой блок) доставляется к цели за минимальное время, при этом представляет собой трудно поражаемую цель. С ростом точности попадания МБР превратились в средство поражения хорошо защищенных целей, включая жизненно важные объекты военного и гражданского назначения. Существенно повысили эффективность ракетно-ядерного оружия разделяющиеся боеголовки. Так, 20 боеприпасов по 50 кт по эффективности аналогичны одному в 10 Мт. Разделившиеся головки индивидуального наведения легче прорывают систему противоракетной обороны (ПРО), чем моноблочная. Разработка маневрирующих боевых блоков, траекторию которых противник не может просчитать, еще более затруднила работу ПРО.
МБР наземного базирования сейчас устанавливают либо в шахты, либо на мобильные установки. Шахтная установка — наиболее защищенная и готовая к немедленному пуску. Американская ракета шахтного базирования «Минитмэн-3» может доставить на дальность до 13 000 км разделяющуюся боеголовку с тремя блоками по 200 кт каждый, российская Р-36М — на 10 000 км боеголовку из 8 блоков мегатонного класса (возможна и моноблочная боевая часть). «Минометный» пуск (без яркого факела двигателя), мощный комплекс средств преодоления ПРО усиливают грозный облик ракет Р-36М и Н, названных на Западе SS-18 «Сатана». Но шахта стационарна, как ее ни прячь, и со временем ее точные координаты окажутся в полетной программе боевых блоков противника. Другой вариант базирования стратегических ракет — мобильный комплекс, с помощью которого можно держать противника в неведении о месте пуска. Например, боевой железнодорожный ракетный комплекс, замаскированный под обычный состав с пассажирскими и рефрижераторными вагонами. Пуск ракеты (например — РТ-23УТТХ с 10 боевыми блоками и дальностью стрельбы до 10 000 км) можно произвести с любого участка пути железной дороги. Тяжелые вездеходные колесные шасси позволили разместить пусковые установки МБР и на них. Скажем, российская универсальная ракета «Тополь-М» (РС-12М2 или SS-27) с моноблочной боевой частью и дальностью полета до 10 000 км, поставленная на боевое дежурство в конце 1990-х, предназначена для шахтных и мобильных грунтовых установок, предусмотрено ее базирование и на подводные лодки. Боевая часть этой ракеты при весе 1,2 тонны имеет мощность 550 кт, то есть каждый килограмм ядерного заряда в данном случае эквивалентен почти 500 тоннам взрывчатки.
Основной способ повысить внезапность удара и оставить противнику меньше времени на реакцию — сократить подлетное время, разместив пусковые установки ближе к нему. Этим противостоящие стороны занимались весьма активно, создавая оперативно-тактические ракеты. Договор, подписанный М. Горбачевым и Р. Рейганом 8 декабря 1987 года, привел к сокращению ракет средней (от 1 000 до 5 500 км) и меньшей (от 500 до 1 000 км) дальности. Причем по настоянию американцев в Договор включили комплекс «Ока» с дальностью не более 400 км, не попадавший под ограничения: уникальный комплекс пошел «под нож». Но ныне уже разработан новый российский комплекс «Искандер».
Попавшие под сокращение ракеты средней дальности достигали цели всего за 6—8 минут полета, в то время как оставшиеся на вооружении межконтинентальные баллистические ракеты обычно находятся в пути 25—35 минут.
В американской ядерной стратегии уже лет тридцать важная роль отводится крылатым ракетам. Их достоинства — высокая точность, скрытность полета на малых высотах с огибанием рельефа, малая радиолокационная заметность и возможность нанесения массированного удара с нескольких направлений. Крылатая ракета «Томагавк», запускаемая с надводного корабля или подводной лодки, может донести ядерную или обычную боеголовку на дальность до 2 500 км, преодолевая это расстояние примерно за 2,5 часа.
Отцы атомной бомбы в США
Но Эйнштейну все же было морально легче, чем непосредственно создателям ядерного оружия. Одним из отцов американской бомбы считается Роберт Оппенгеймер. После первого испытания бомбы в Нью-Мексико в июле 1945 года («Тринити») он дал интервью журналу Time и сказал: «Мы знали, что мир не будет прежним. Некоторые люди смеялись, другие плакали. Большинство молчало». Он признавался, что в его голове в тот момент всплыла строка из «Бхагавадгиты»: «Я смерть, разрушитель миров».
Потрясенный этим событием, Оппенгеймер стал ученым-гуманистом и впоследствии выступал за усиленный контроль над вооружениями. Среди его многочисленных премий одна была присуждена «в знак признания его выдающегося вклада в теоретическую физику», а также «за научное и административное руководство работами по созданию атомной бомбы и за активную деятельность в области применения атомной энергии в мирных целях».
Фото: Berlyn Brixner / Los Alamos National Laboratory/wikipedia
Взрыв «Тринити» через 0,016 секунды после детонации. Размер плазменного шара — около 200 м
Другой ученый, стоявший у истоков изготовления американской атомной бомбы, 20-летний химик-вундеркинд Клэр Паттерсон был привлечен к выделению урана-235, который служил топливом для ядерной бомбы. «В Ок-Ридже я занялся масс-спектрометрами, — рассказывал ученый в интервью 1995 года. — Изотопом урана, который они хотели получить, был уран-235, который является начинкой ядерной бомбы. Но 99,9% из исходного урана был уран-238, и вы не могли сделать бомбу из этого. Но та маленькая крошечная часть, которая была ураном-235, имела другую массу, и можно было выделить его с помощью спектрометра». Именно этим Паттерсон занимался в лаборатории во время войны. Он признавался, что тогда ему казалось, что «это отвратительное преступление было необходимым», но вместе с тем все участники знали, что «они работали над чудовищным оружием войны». Наставники, подбадривая молодых специалистов, говорили: «Паттерсон, мы сохраняем демократию ради мира против фашизма».
Как только появилась возможность поменять сферу работы, Паттерсон занялся другой темой и преуспел в ней. Продолжив опыты с масс-спектрометром, он сумел разработать метод измерения возраста геологических пород и смог установить возраст Земли — 4,55 млрд лет. Эта оценка возраста Земли остается неизменной с 1956 года. Также ученый обнаружил, что почва заражена свинцом вследствие развития промышленности, и много лет посвятил борьбе со свинцовым бензином. Под его напором производители перестали добавлять к бензину свинец и консервные банки стали экологичнее. Так ученый, причастный к бомбардировке Хиросимы и Нагасаки, в последующие годы активно спасал человечество от заражения свинцом и делал другие важные научные открытия.
Бум
Вскоре после смерти Слотина, и, возможно, из-за растущего дискомфорта среди ученых в Лос-Аламосе, заряд-демон был взорван в рамках экспериментов с ядерным оружием в ходе операции Crossroads. Заряд, который был собран в бомбу под названием «Джильда», взорвался, как и ожидалось, с выходом примерно 23 килотонн тротилового эквивалента — для сравнения, «Толстяк» над Нагасаки рванул на 21 килотонну. «Джильда» была взорвана над списанным линкором USS Nevada, чтобы понять, можно ли ядерными бомбами эффективно топить корабли, но снаряд промахнулся мимо цели на километр.
По материалам arstechnica.com
Ядерная бомба
Соблюдая историческую последовательность, рассмотрим сначала ядерные бомбы и осуществим свой маленький «Манхэттенский проект». Я не стану утомлять вас занудными методиками разделения изотопов и математическими выкладками теории цепной реакции деления. У нас с вами есть уран, плутоний, прочие материалы, инструкция по сборке и необходимая доля научного любопытства.
Цепная реакция деления Я уже упоминал, что цепная реакция деления ядер урана была впервые проведена в декабре 1942 года Энрико Ферми. Теперь поговорим о цепной ядерной реакции подробнее.
Все изотопы урана нестабильны в той или иной степени. Но уран-235 — на особом положении. При самопроизвольном распаде ядра урана-235 (его еще называют альфа-распадом) образуются два осколка (ядра других, гораздо более легких элементов) и несколько нейтронов (обычно 2-3). Если образовавшийся при распаде нейтрон ударится о ядро другого атома урана, будет обычное упругое соударение, нейтрон отскочит и продолжит поиски приключений. Но через какое-то время он растратит энергию (идеально упругие соударения бывают только у сферических коней в вакууме), и очередное ядро окажется ловушкой — нейтрон поглотится им. Кстати, такой нейтрон физики называюттепловым.
Посмотрите на перечень известных изотопов урана. Среди них нет изотопа с атомной массой 236. А знаете, почему? Такое ядро живет доли микросекунд, а затем распадается с выделением огромного количества энергии. Это называется вынужденный распад. Изотоп с таким временем жизни даже как-то неловко называть изотопом.
Энергия, выделившаяся при распаде ядра урана-235, — это кинетическая энергия осколков и нейтронов. Если подсчитать общую массу продуктов распада ядра урана, а затем сравнить ее с массой первоначального ядра, то окажется, что эти массы не совпадают — первоначальное ядро было больше. Это явление называется дефектом массы, а его объяснение заложено в формуле E0=mс2. Кинетическая энергия осколков, деленная на квадрат скорости света, в точности будет равна разности масс. Осколки тормозятся в кристаллической решетке урана, рождая рентгеновское излучение, а нейтроны, попутешествовав, поглощаются другими ядрами урана или покидают урановую отливку, где все события и происходят.
Если урановая отливка маленькая, то большая часть нейтронов покинет ее, не успев затормозиться. А вот если каждый акт вынужденного распада вызовет хотя бы еще один такой же акт за счет испущенного нейтрона — это уже самоподдерживающаяся цепная реакция деления.
Соответственно, если увеличивать размер отливки, все большее количество нейтронов станет причиной актов вынужденного деления. И в какой-то момент цепная реакция станет неуправляемой. Но это еще далеко не ядерный взрыв. Просто очень «грязный» термический взрыв, при котором выделится большое количество очень активных и ядовитых изотопов.