Una bomba all’idrogeno è di gran lunga l’arma più distruttiva che l’umanità abbia mai inventato. È il tipo più potente di bomba nucleare, in alcuni casi raggiungendo più di 2,000 volte la resa delle bombe nucleari sganciate su Hiroshima e Nagasaki, in Giappone. A differenza delle prime “bombe atomiche” – note anche come bombe A – che rilasciano energia per fissione, o frantumazione, di nuclei atomici pesanti come uranio e plutonio, una bomba all’idrogeno rilascia energia fondendo insieme nuclei leggeri come il trizio o il deuterio, convertendo ancora più materia in energia. Quando il presidente Truman autorizzò il lancio della bomba atomica su Hiroshima e Nagasaki, disse che le armi usavano la stessa potenza del Sole, ma in realtà non era vero: il Sole usa la fusione nucleare, non la fissione nucleare. Una bomba all’idrogeno, tuttavia, rilascia davvero l’energia che alimenta il sole.
Come funziona?
La fusione nucleare comporta la creazione di elementi più pesanti da quelli più leggeri unendo insieme i nuclei atomici. Nel Sole, questo assume principalmente la forma della fusione di nuclei di idrogeno per formare elio. Una reazione di fusione è molto difficile da avviare perché i nuclei sono carichi positivamente e quindi si respingono fortemente l’un l’altro attraverso la potente forza elettromagnetica. I nuclei degli elementi più pesanti dell’idrogeno sono tenuti insieme dalla forza nucleare forte, che, a questa scala, è molto più forte di quella elettromagnetica. La forza forte, tuttavia, è significativa solo su distanze estremamente brevi, intorno alle dimensioni di un nucleo atomico.
Per avviare la fusione nucleare, i nuclei devono in qualche modo essere avvicinati molto tra loro. Nel Sole, questo si ottiene per gravità. In una bomba all’idrogeno, si ottiene da una combinazione di pressione e temperatura estreme provocate da un’esplosione di fissione. Una bomba all’idrogeno è quindi un’arma a due stadi: un’esplosione di fissione iniziale provoca un’esplosione di fusione. Una bomba a fissione “primaria” viene fatta esplodere nel modo normale, che quindi comprime un combustibile da fusione “secondario” e accende una “candela” all’uranio che fissione e sottopone il combustibile da fusione al calore necessario per iniziare la reazione – circa 20,000,000 ° F (11,000,000°C).
Nel Sole, il principale processo di fusione si traduce in quattro nuclei di idrogeno, che consistono semplicemente di un singolo protone, che si combinano per formare un nucleo di elio, che ha due protoni e due neutroni. Gli isotopi di idrogeno più pesanti deuterio e trizio, con uno e due neutroni, rispettivamente, vengono creati a fasi intermedie. Non è pratico cercare di replicare l’intero processo partendo dall’idrogeno ordinario, ma è possibile ottenere la fusione di deuterio e trizio. Un primo test prevedeva l’uso di questi gas in forma liquefatta, ma una modifica cruciale è stata l’uso del deuteride di litio solido, un composto di litio e deuterio. Nelle condizioni create dall’esplosione della fissione iniziale, il litio si trasforma in trizio, che poi si fonde con il deuterio.
History
La prima volta che il principio di una bomba all’idrogeno fu testato fu il 9 maggio 1951 dai militari degli Stati Uniti, durante il test “George” dell’Operazione Greenhouse al Pacific Proving Grounds. La maggior parte della resa energetica di questo test proveniva dal combustibile a fissione, ma ha dimostrato che una bomba a fissione potrebbe essere usata come trampolino di lancio per qualcosa di ancora più distruttivo. Un test simile, “Item”, ebbe luogo il 25 maggio 1951.
Il primo vero test della bomba all’idrogeno, “Ivy Mike”, fu il 1 novembre 1952, fatto esplodere nell’atollo di Eniwetok nel Pacifico, come parte dell’operazione Ivy. La bomba è esplosa con una forza equivalente a 10.4 megatoni (milioni di tonnellate) di TNT, oltre 450 volte più potente della bomba atomica sganciata su Nagasaki durante la seconda guerra mondiale. Usando il deuterio liquido come combustibile, questa bomba all’idrogeno ha richiesto 18 tonnellate di apparecchiature di refrigerazione. Non era un’arma pratica, ma dimostrò che si poteva costruire una bomba a fusione di enorme potenza.
Un test successivo, “Castle Bravo”, utilizzava invece il deuteride di litio solido, riducendo il peso del dispositivo, eliminando la necessità di refrigerazione e rendendolo un’arma che poteva essere trasportata da un aereo o attaccata a un missile. Il test Castle Bravo, con una resa di 15 megatoni, è l’arma nucleare più potente testata dagli Stati Uniti, ma non la più potente in assoluto. Questa distinzione appartiene al dispositivo noto come “grande Ivan” fatto esplodere dall’Unione Sovietica a 13,000 piedi (4,000 m) sopra un campo di prova sull’isola di Novaya Zemlya il 30 ottobre 1961. L’esplosione di 50 megatoni ha provocato un’area di completa distruzione con un di 15.5 miglia (25 km) da Ground Zero e vetri rotti a 559 miglia (900 km) di distanza. I testimoni hanno descritto un’enorme palla di fuoco che ha raggiunto il suolo e ha raggiunto un’altezza di quasi 34,000 piedi (10,363 m); un fungo atomico che ha raggiunto i 210,000 piedi (64,008 m); e un lampo che era visibile a 621 miglia (1,000 km) di distanza.