Tas Listrik Anti Rampok | |||||
(Gambar) |
|
Pin Hole Lens | |||||||
(Gambar) |
|
Tas Listrik Anti Rampok | |||||
(Gambar) |
|
Pin Hole Lens | |||||||
(Gambar) |
|
Berbagai bahan alami berkhasiat dalam membantu memelihara penampilan tetap awet muda dan sehat. Beragam herba itu contohnya kunyit, jeruk nipis, mentimun, sirih, pegagan, sambiloto, jahe, lidah buaya, dan kencur. |
Niels Bohr
(1885-1962)
Kertas kerja Bohr yang bagaikan membuai sejarah "On the Constitution of Atoms and Molecules," diterbitkan dalam Philosophical Magazine tahun 1933.
Teori Bohr memperkenalkan atom sebagai sejenis miniatur planit mengitari matahari, dengan elektron-elektron mengelilingi orbitnya sekitar bagian pokok, tetapi dengan perbedaan yang sangat penting: bilamana hukum-hukum fisika klasik mengatakan tentang perputaran orbit dalam segala ukuran, Bohr membuktikan bahwa elektron-elektron dalam sebuah atom hanya dapat berputar dalam orbitnya dalam ukuran spesifik tertentu. Atau dalam kalimat rumusan lain: elektron-elektron yang mengitari bagian pokok berada pada tingkat energi (kulit) tertentu tanpa menyerap atau memancarkan energi. Elektron dapat berpindah dari lapisan dalam ke lapisan luar jika menyerap energi. Sebaliknya, elektron akan berpindah dari lapisan luar ke lapisan lebih dalam dengan memancarkan energi.
Teori Bohr memperkenalkan perbedaan radikal dengan gagasan teori klasik fisika. Beberapa ilmuwan yang penuh imajinasi (seperti Einstein) segera bergegas memuji kertas kerja Bohr sebagai suatu "masterpiece," suatu kerja besar; meski begitu, banyak ilmuwan lainnya pada mulanya menganggap sepi kebenaran teori baru ini. Percobaan yang paling kritis adalah kemampuan teori Bohr menjelaskan spektrum dari hydrogen atom. Telah lama diketahui bahwa gas hydrogen jika dipanaskan pada tingkat kepanasan tinggi, akan mengeluarkan cahaya. Tetapi, cahaya ini tidaklah mencakup semua warna, tetapi hanya cahaya dari sesuatu frekuensi tertentu. Nilai terbesar dari teori Bohr tentang atom adalah berangkat dari hipotesa sederhana tetapi sanggup menjelaskan dengan ketetapan yang mengagumkan tentang gelombang panjang yang persis dari semua garis spektral (warna) yang dikeluarkan oleh hidrogen. Lebih jauh dari itu, teori Bohr memperkirakan adanya garis spektral tambahan, tidak terlihat pada saat sebelumnya, tetapi kemudian dipastikan oleh para pencoba. Sebagai tambahan, teori Bohr tentang struktur atom menyuguhkan penjelasan pertama yang jelas apa sebab atom punya ukuran seperti adanya. Ditilik dari semua kejadian yang meyakinkan ini, teori Bohr segera diterima, dan di tahun 1922 Bohr dapat,hadiah Nobel untuk bidang fisika.
Tahun 1920 lembaga Fisika Teoritis didirikan di Kopenhagen dan Bohr jadi direkturnya. Di bawah pirnpinannya cepat menarik minat ilmuwan-ilmuwan muda yang brilian dan segera menjadi pusat penyelidikan ilmiah dunia.
Tetapi sementara itu teori struktur atom Bohr menghadapi kesulitan-kesulitan. Masalah terpokok adalah bahwa teori Bohr, meskipun dengan sempurna menjelaskan kesulitan masa depan atom (misalnya hidrogen) yang punya satu elektron, tidak dengan persis memperkirakan spektra dari atom-atom lain. Beberapa ilmuwan, terpukau oleh sukses luar biasa teori Bohr dalam hal memaparkan atom hidrogen, berharap dengan jalan menyempurnakan sedikit teori Bohr, mereka dapat juga menjelaskan spektra atom yang lebih berat. Bohr sendiri merupakan salah seorang pertama yang menyadari penyempurnaan kecil itu tak akan menolong, karena itu yang diperlukan adalah perombakan radikal. Tetapi, bagaimanapun dia mengerahkan segenap akal geniusnya, toh dia tidak mampu memecahkannya.
Pemecahan akhirnya ditemukan oleh Werner Heisenberg dan lain-lainnya, mulai tahun 1925. Adalah menarik untuk dicatat di sini, bahwa Heisenberg --dan umumnya ilmuwan yang mengembangkan teori baru-- belajar di Kopenhagen, yang tak syak lagi telah mengambil manfaat yang besar dari diskusi-diskusi dengan Bohr dan saling berhubungan satu sama lain. Bohr sendiri bergegas menuju ide baru itu dan membantu mengembangkannya. Dia membuat sumbangan penting terhadap teori baru, dan liwat disuksi-diskusi dan tulisan-tulisan, dia menolong membikin lebih sistematis.
Tahun 1930-an lebih menunjukkan perhatiannya terhadap permasalahan bagian pokok struktur atom. Dia mengembangkan model penting "tetesan cairan" bagian pokok atom. Dia juga mengajukan masalah teori tentang "kombinasi bagian pokok" dalam reaksi atom untuk dipecahkan. Tambahan pula, Bohr merupakan orang yang dengan cepat menyatakan bahwa isotop uranium yang terlibat dalam pembagian nuklir adalah U235. Pernyataan ini punya makna penting dalam pengembangan berikutnya dari bom atom.
Dalam tahun 1940 balatentara Jerman menduduki
Seusai perang, Bohr kembali kampung ke
Bohr kawin tahun 1912, di sekitar saat-saat dia melakukan kerja besar di bidang ilmu pengetahuan. Dia punya
Kendati teori orisinal Bohr tentang struktur atom sudah berlalu
John Dalton
(1766-1844)
Menjelang tahun 1804,
Secara kebetulan,
John Dalton-lah ilmuwan Inggris yang di awal abad ke-19 mengedepankan hipotesa atom ke dalam kancah ilmu pengetahuan. Dengan perbuatan ini, dia menyuguhkan ide kunci yang memungkinkan kemajuan besar di bidang kimia sejak saat itu.
Supaya jelas, dia bukanlah orang pertama yang beranggapan bahwa semua obyek material terdiri dari sejumlah besar partikel yang teramat kecil dan tak terusakkan yang disebut atom. Pendapat ini sudah pernah diajukan oleh filosof Yunani kuno, Democritus (360-370 SM?), bahkan mungkin lebih dini lagi. Hipotesa itu diterima oleh Epicurus (filosof Yunani lainnya), dan dikedepankan secara brilian oleh penulis Romawi, Lucretius (meninggal tahun 55 SM), dalam dia punya syair yang masyhur "De rerum natura" (Tentang hakikat benda).
Teori Democritus (yang tidak diterima oleh Aristoteles) tidak diacuhkan orang selama Abad Pertengahan, dan punya sedikit pengaruh terhadap ilmu pengetahuan. Meski begitu, beberapa ilmuwan terkemuka dari abad ke-17 (termasuk Isaac Newton) mendukung pendapat serupa. Tetapi, tak ada teori atom dikemukakan ataupun digunakan dalam penyelidikan ilmiah. Dan lebih penting lagi, tak ada seorang pun yang melihat adanya hubungan antara spekulasi filosofis tentang atom dengan hal-hal nyata di bidang kimia.
Itulah keadaannya tatkala
Meskipun terminologinya agak sedikit berbeda dengan yang kita gunakan sekarang,
Meskipun perbedaan tipe atom berlainan beratnya,
Begitu meyakinkan cara
Marie Curie
( 1867-1934 )
Nama asalnya: Maria Sklodowska. Marie Curie lebih masyhur dari banyak ilmuwan yang saya masukkan dalam daftar seratus tokoh buku ini. Tetapi, tampak oleh saya, kemasyhurannya tidaklah bertolak dari arti penting ilmiah yang sudah diperbuatnya, tetapi lebih banyak disebabkan karena dia seorang wanita. Kariernya menunjukkan, dalam jenis jenis pekerjaan yang mungkin, seorang wanita sanggup melakukan penyelidikan ilmiah yang punya kualitas tinggi. Atas dasar ini dia menjadi amat gemerlapan, sehingga banyak orang yang punya kesan bahwa dialah orang yang menemukan radioaktif. Tetapi nyatanya radioaktif diketemukan oleh Antoine Henri Becquerel. Tak perlu dipersoalkan lagi bahwa prioritas jatuh pada Becquerel, karena baru sesudah Marie Curie membaca laporan penemuan Becquerel barulah dia dan lakinya,
Yang sesungguhnya hasil karya Marie Curie yang mengesankan adalah penemuan dan pemisahan elemen kimia radium. Sebelum ini, dia sudah menemukan elemen radioaktif lain yang dijulukinya "polonium," diambil dari nama negeri asalnya, Polandia. Ini memang betul-betul karya yang mengagumkan, tetapi tidaklah mempunyai arti penting yang menonjol dalam teori ilmiah.
Tahun 1903, Marie Curie, Pierre Curie dan Antoine Henri Becquerel secara bersama-sama peroleh Hadiah Nobel untuk bidang fisika. Dan tahun 1911 Marie Curie dapat lagi Hadiah Nobel, kali ini untuk bidang kimia. Ini membuatnya orang pertama yang peroleh Hadiah Nobel dua kali.
Menarik untuk dicatat bahwa Marie Curie punya anak-anak kecil tatkala dia menyelesaikan penyelidikan ilmiah paling pentingnya. Puteri tertuanya, Irene, juga menjadi ilmuwan yang berhasil gemilang. Irene kawin dengan pria yang juga ilmuwan berbakat, Jean Frederic Joliot. Sepasang suami istri itu bersama-sama menemukan radioaktif buatan (artifisial). Untuk penemuan ini (yang bisa dianggap "keturunan" dari penemuan radio-aktif alamiah!) menyebabkan Joliot dan Curie membagi Hadiah Nobel tahun 1935. Puteri kedua Marie Curie, Eve, menjadi musikus terkenal dan pengarang. Betul-betul sebuah keluarga luar biasa!
Nonya Marie Curie meninggal dunia tahun 1934, kena leukemia. Besar kemungkinan akibat berulang kali berhadapan dengan benda-benda yang mengandung radioaktif.
Wilhelm Conrad Rontgen
(1845-1923)
Tanggal 8 Nopember 1895 Rontgen lagi bikin percobaan dengan "sinar cathode." Sinar cathode terdiri dari arus electron. Arus diprodusir dengan menggunakan voltase tinggi antara elektrode yang ditempatkan pada masing-masing ujung tabung gelas yang udaranya hampir dikosongkan seluruhnya. Sinar cathode sendiri tidak khusus merembes dan sudah distop oleh beberapa sentimeter udara. Pada peristiwa ini Rontgen sudah sepenuhnya menutup dia punya tabung sinar cathode dengan kertas hitam tebal, sehingga biarpun sinar listrik dinyalakan, tak ada cahaya yang bisa terlihat dari tabung. Tetapi, tatkala Rontgen menyalakan arus listrik di dalam tabung sinar cathode, dia terperanjat melihat bahwa cahaya mulai memijar pada layar yang terletak dekat bangku seperti distimulir oleh sinar lampu. Dia padamkan tabung dan layar (yang terbungkus oleh barium platino cyanide) cahaya berhenti memijar. Karena tabung sinar cathode sepenuhnya tertutup, Rontgen segera sadar bahwa sesuatu bentuk radiasi yang tak kelihatan mesti datang dari tabung ketika cahaya listrik dinyalakan. Karena ini merupakan hal yang misterius, dia sebut radiasi yang tampak itu "sinar X." Adapun "X" merupakan lambang matematik biasa untuk sesuatu yang tidak diketahui.
Tergiur oleh penemuannya yang kebetulan itu, Rontgen menyisihkan penyelidikan-penyelidikan lain dan pusatkan perhatian terhadap penelaahan hal-ihwal yang terkandung dalam "sinar X." Sesudah beberapa minggu kerja keras, dia menemukan bukti-bukti lain seperti ini: (1) sinar X bisa membikin sinar pelbagai benda kimia selain "barium platinocyanide." (2) sinar X dapat menerobos melalui pelbagai benda yang tak tembus oleh cahaya biasa. Khusus Rontgen menemukan bahwa sinar X dapat menembus langsung dagingnya tetapi berhenti pada tulangnya. Dengan jalan meletakkan tangannya antara tabung sinar cathode dan layar yang bersinar, Rontgen dapat melihat di layar bayangan dari tulang tangannya. (3) sinar X berjalan menurut garis lurus; tidak seperti partikel bermuatan listrik, sinar X tidak terbelokkan oleh bidang magnit.
Bulan Desember 1895 Rontgen menulis kertas kerja pertamanya mengenai sinar X. Laporannya dalam waktu singkat menggugah perhatian dan kegemparan. Dalam tempo beberapa bulan, beratus ilmuwan melakukan penyelidikan sinar X, dan dalam tempo setahun sekitar 1000 kertas kerja diterbitkan tentang masalah itu! Salah seorang ilmuwan yang penyelidikannya langsung bersandar dari hasil penemuan Rontgen adalah Antoine Henri Becquerel. Orang ini, meskipun maksud utamanya menyelidiki sinar X, justru menemukan fenomena penting tentang radioaktivitas.
Secara umum, sinar X bekerja bilamana enerji tinggi elektron mengenai sasaran. Sinar X itu sendiri tidak mengandung elektron, tetapi gelombang elektron magnetik. Oleh karena itu pada dasarnya dia serupa dengan radiasi yang dapat terlihat mata (yaitu gelombang cahaya), kecuali panjang gelombang sinar X jauh lebih pendek.
Penggunaan sinar X yang paling dikenal --tentu saja-- di bidang pengobatan dan diagnosa gigi. Penggunaan lain adalah di bidang radioterapi, di mana sinar X digunakan untuk menghancurkan tumor ganas atau mencegah pertumbuhannya.
Sinar X juga banyak digunakan di pelbagai keperluan industri. Misalnya, bisa digunakan buat ukur tebal sesuatu benda atau mencari kerusakan yang tersembunyi. Sinar X juga berfaedah di banyak bidang penyelidikan ilmiah, mulai dari biologi hingga astronomi. Khususnya, sinar X menyuguhkan para ilmuwan sejumlah besar informasi yang berkaitan dengan atom dan struktur molekul.
Kendati begitu, orang janganlah berlebih-lebihan menilai arti penting Rontgen. Memang benar, penggunaan sinar X membawa banyak manfaat, tetapi orang tidak bisa berkata dia telah merombak keseluruhan teknologi kita, seperti halnya penemuan Faraday atas pembuktian elektro magnetik. Begitu pula orang tidak bisa bilang penemuan sinar X benar-benar merupakan arti penting yang mendasar dalam teori ilmu pengetahuan. Sinar ultraviolet (yang panjang gelombangnya lebih pendek ketimbang cahaya yang tampak oleh mata) telah diketahui orang hampir seabad sebelumnya. Adanya sinar X --yang punya persamaan dengan gelombang ultraviolet, kecuali panjang gelombangnya masih lebih pendek-- masih berada dalam kerangka fisika klasik. Di atas segala-galanya, saya pikir layak menempatkan arti penting Rontgen di bawah Becquerel yang penemuannya lebih punya makna penting yang mendasar.
Rontgen tak punya anak, karena itu dia dan istrinya mengangkat anak seorang gadis. Tahun 1901 Rontgen menerima Hadiah Nobel untuk bidang fisika, yang untuk pertama kalinya diberikan untuk bidang itu. Dia tutup usia di
Antoine Laurent Lavoisier
(1743-1794)
Ilmuwan Perancis hebat Antoine Laurent Lavoisier merupakan tokoh terkemuka di bidang perkembangan ilmu kimia. Pada saat kelahirannya di
Dalam jangka waktu antara tahun 1754 - 1774, ahli-ahli kimia berbakat seperti Joseph Black, Joseph Priestley, Henry Cavendish dan lain-lainnya telah mengisolir arti penting gas seperti oxygen, hydrogen, nitrogen dan carbon dioxide. Tetapi, sejak orang-orang ini menerima teori phlogiston, mereka tidak mau memahami hakikat atau arti penting substansi kimiawi yang telah mereka ketemukan. Oxygen, misalnya, dipandang sebagai udara yang semua phlogiston-nya telah dialihkan. (Sebagaimana diketahui bahwa serpihan kayu lebih sempurna terbakar dalam oxygen ketimbang dalam udara; mungkin ini akibat udara lebih mudah menghisap phlogiston dari kayu yang terbaru). Jelas, kemajuan nyata di bidang kimia tidak bisa terjadi sebelum dasar-dasar utamanya dapat difahami.
Adapun Lavoisier yang berhasil dan menangani bagian-bagian yang menjadi teka-teki menjadi satu kesatuan yang dapat dibenarkan dan menemukan arah yang tepat dalam teori ilmu kimia. Pada tahap pertama, kata Lavoisier, teori phlogiston sepenuhnya meleset: tidak ada benda yang namanya phlogiston. Proses pembakaran terdiri dari kombinasi kimiawi tentang terbakarnya barang dengan oxygen. Kedua, air bukanlah barang elementer samasekali melainkan satu campuran antara oxygen dan hydrogen. Udara bukanlah juga substansi elementer melainkan terdiri terutama dari campuran dua jenis gas, oxygen dan nitrogen. Semua pernyataan ini kini tampak gamblang sekarang, tetapi belum bisa ditangkap baik oleh pendahulu-pendahulu Lavoisier maupun rekan sejamannya. Bahkan sesudah Lavoisier merumuskan teorinya dan mengajukan kepada kalangan ilmuwan, toh masih banyak juga pemuka-pemuka ahli kimia yang menolak gagasan teori ini. Tetapi, buku Lavoisier yang brilian Pokok-pokok Dasar Kimia (1789), begitu terang dan jernihnya mengedepankan hipotesa ini dan begitu meyakinkan serta mengungguli pendapat-pendapat lain, barulah ahli-ahli kimia angkatan lebih muda dengan cepat mempercayainya.
Seraya membuktikan bahwa air dan udara bukanlah unsur kimiawi, Lavoisier mencantumkan pula dalam bukunya daftar substansi benda-benda itu yang dianggapnya punya arti mendasar dan bersifat elementer meski daftarnya mengandung beberapa kekeliruan, daftar unsur kimiawi modern sekarang ini pada hakekatnya merupakan perluasan dari apa yang sudah disusun Lavoiser itu.
Lavoiser sudah menyusun skema pertama yang tersusun rapi tentang sistem kimiawi (bekerja sama dengan Berthollet, Fourcroi dan Guyton de Morveau). Dalam sistem Lavoisier (yang jadi dasar pegangan hingga sekarang) komposisi kimia dilukiskan dengan namanya. Untuk pertama kalinya penerimaan suatu sistem kimia yang seragam dijabarkan sehingga memungkinkan para ahli kimia di seluruh dunia dapat saling berhubungan satu sama lain dalam hal penemuan-penemuan mereka.
Lavoisier merupakan orang pertama yang dengan gamblang mengemukakan prinsip-prinsip penyimpanan jumlah reaksi benda kimia tanpa bentuk tertentu: yakni reaksi dapat mengatur kembali elemen yang benar dalam substansi semula tetapi tak ada hal yang terhancurkan dan pada akhir hasil berada dalam berat yang sama seperti komponen asal. Keyakinan Lovoisier tentang pentingnya kecermatan menimbang bahan kimiawi melibatkan reaksi yang mengubah ilmu kimia menjadi ilmu eksakta dan sekaligus menyiapkan jalan bagi banyak kemajuan-kemajuan di bidang kimia pada masa-masa sesudahnya.
Lavoisier juga memberi sumbangan dalam bidang penyelidikan geologi, dan menyumbangkan pula dalam bobot yang meyakinkan di bidang fisiologi. Dengan percobaan yang teramat hati-hati (bekerja sama dengan
"Daftar Periodik Unsur" modern yang dasarnya merupakan perluasan dari daftar Lavoisier
Seperti halnya beberapa tokoh yang tercantum dalam daftar urutan buku ini, Lavoisier justru belajar hukum di saat remajanya. Meski dia dapat gelar sarjana hukum dan diangkat dalam lingkungan ahli hukum namun tak sekali pun dia pernah mempraktekkan ilmunya, walau memang ada dia berkecimpung dalam dunia perkantoran administrasi Perancis dan pelayanan urusan masyarakat. Tetapi yang terutama dia giat di dalam Akademi Pengetahuan Kerajaan Perancis. Dia juga anggota Ferme Generale, suatu organisasi yang berkecimpung dalam dunia urusan pajak. Akibatnya, sesudah Revolusi Perancis 1789, pemerintahan revolusioner teramat mencurigainya.
Akhirnya dia ditangkap, berbarengan dengan dua puluh tujuh anggota Ferme Generale. Pengadilan revolusi mungkin tidak terlampau teliti, tetapi proses pemeriksaan berjalan cepat. Pada suatu hari tanggal 8 Mei 1794 kedua puluh tujuh orang itu diadili, dinyatakan bersalah dan dipenggal kepalanya dengan guillotine. Lavoisier dapat hidup terus dengan istrinya yang cerdas yang senantiasa membantunya dalam kerja penyelidikan.
Pada saat pengadilan, ada permintaan agar kasus Lavoisier dipisahkan, seraya mengedepankan sejumlah pengabdian yang sudah dilakukannya untuk masyarakat dan ilmu pengetahuan. Hakim menolak permintaan dengan komentar ringkas "Republik tak butuh orang-orang genius." Ahli matematika besar Langrange dengan ketus dan tepat membela temannya: "Memang diperlukan waktu sekejap untuk memenggal sebuah kepala, tetapi tak cukup waktu seratus tahun untuk menempatkan kepala macam itu pada posisinya semula."
Anda mungkin pernah membaca buku sejarah mengenai bom atom yang digunakan di perang dunia ke II. Anda juga mungkin pernah melihat film fiksi ilmiah dimana senjata nuklir diluncurkan atau diledakkan. Di berita, ketika banyak negara bernegosiasi untuk melucuti persenjataan nuklirnya, negara lain seperti Amerika Serikat, Korea Utara, Korea Selatan, India, dan Pakistan telah mengembangkan dan bahkan memonopoli program senjata nuklir di dunia.
Uji Coba Meriam Atom, 1953
Kita telah melihat bahwa alat ini memiliki daya hancur yang sangat luar biasa, tetapi bagaimana cara kerjanya? Pada edisi kali ini, anda akan belajar tentang bagaimana ilmu fisika membuat sebuah bom nuklir menjadi senjata yang sangat kuat, bagaimana bom nuklir dirancang, dan apa yang terjadi setelah terjadinya ledakan nuklir.
Peralatan Fisika Nuklir
Bom nuklir melibatkan gaya, kuat dan lemah, yang menahan inti sebuah atom secara bersamaan, terutama untuk atom-atom dengan inti yang tidak stabil (lihat bagaimana radiasi nuklir bekerja untuk lebih jelasnya). Ada dua cara sederhana dimana energi nuklir bisa dilepaskan dari sebuah atom:
Didalam prosesnya, fisi atau fusi, energi panas yang berjumlah besar dan radiasi dilepaskan.
Perancangan Bom Nuklir
Untuk membangun sebuah bom atom, anda membutuhkan:
Bom nukllir pertama adalah berupa peralatan fisi, dan kemudian bom fusi membutuhkan sebuah bom fisi sebagai pemicu. Kita akan mendiskusikan perancangan dari peralatan-peralatan berikut ini:
Bom Fisi
Sebuah bom fisi menggunakan unsur seperti uranium-235 untuk membuat sebuah ledakan nukir. Jika anda telah membaca bagaimana radiasi nuklir bekerja, maka anda mengerti proses sederhana dibelakang peluruhan radioaktif dan fisi. Uranium-235 memiliki sifat tambahan yang bisa membuatnya berguna untuk produksi pembangkit nuklir dan bom nuklir – U-235 adalah satu dari sedikit bahan yang bisa menginduksi fisi. Jika sebuah netron bebas menabrak inti U-235, inti itu akan menyerap netron tanpa ragu-ragu, menadi tidak stabil dan terbelah dengan segera.
Gambar ini menunjukkan sebuah inti uranium-235 dengan sebuah netron yang mendekat dari atas. Kemudian inti menangkap netron, lalu netron terbelah menjadi dua atom ringan dan membentuk dua atau tiga netron baru (Jumlah netron yang dikeluarkan bergantung pada bagaimana atom U-235 terbelah). Dua atom baru kemudian memancarkan radiasi gamma karena mereka membentuk keadaan yang baru (lihat bagaimana radiasi nuklir bekerja). Ada tiga hal mengenai proses induksi fisi ini yang membuatnya menjadi menarik:
Perbedaan berat tersebut diubah kedalam bentuk energi pada sebuah tingkatan dengan persamaan e = mc2. Sebuah uranium kaya seperti yang digunakan didalam bom nuklir adalah sama dengan sesuatu berorde jutaan galon bensin. Ketika anda membayangkan bahwa sebuah uranium lebih kecil dibandingkan sebuah bola baseball dan sebuah jutaan galon bensin yang akan mengisi kotak sebesar 50 kaki per seginya (50 kaki seperti tinggi sebuah bangunan tingkat lima), anda bisa mendapatkan sebuah pemikiran tentang jumlah energi yang teredia didalam U-235 yang kecil.
Agar sifat dari U-235 bisa bekerja, maka sebuah sampel uranium harus diperkaya. Senjata yang berisikan uranium terdiri dari paling sedikit 90 persen U-235.
Massa Kritis
Dalam sebuah bom fisi, bahan bakar harus dijaga didalam massa subkritis terpisah, yang tidak akan mendukung terjadinya fisi, untuk mencegah terjadinya ledakan sebelum waktunya. Massa kritis adalah massa bahan untuk terjadinya proses fisi minimum yang dibutuhkan untuk memungkinkan terjadinya sebuah reaksi fisi. Proses pemisahan ini membawa beberapa masalah dalam melakukan perancangan sebuah bom fisi, dan masalah ini harus bisa dipecahkan.
Untuk membawa massa subkritis secara bersamaan menuju sebuah massa superkritis, ada dua teknologi yang digunakan yaitu:
Netron digunakan untuk membuat sebuah generator netron. Generator ini adalah sebuah pil kecil yang terbuat dari polonium dan berilium, dipisahkan oleh kertas yang didalamnya berisi inti bahan bakar fisi. Didalam generator terjadi proses berikut ini:
Akhirnya, reaksi fisi dikurung didalam sebuah bahan padat yang dinamakan sebuah tamper (cangkul), yang biasanya terbuat dari uranium-238. Tamper ini mengalami pemanasan dan pemuaian oleh inti fisi. Pemuaian tamper ini mendesak tekanan kembali ke inti fisi lalu memperlambat proses pemuaian pada inti. Tamper juga memantulkan netron kembali ke inti fisi, meningkatkan efisiensi reaksi fisi.
Senjata pemicu Bom Fisi
Cara termudah untuk membawa massa subkritis secara bersamaan adalah dengan membuat sebuah senjata yang menembak satu massa ke massa lainnya. Sebuah bola U-235 di buat disekitar generator netron dan sebuah peluru kecil U-235 dipindahkan. Peluru tersebut ditempatkan pada ujung tabung yang panjang dengan bahan peledak dibelakangnya, sedangkan bola U-235 ditempatkan di ujung yang satunya. Sebuah sensor tekanan menentukan angka yang tepat untuk melakukan peledakan dan memicu beberapa kejadian dibawah ini:
Pemicu Ledakan Bom Fisi
Pada awalnya proyek manhattan, program rahasia Amerika yang mengembangkan bom atom, para ilmuwan yang bekerja dalam proyek tersebut mengakui bahwa pemampatan massa subkritis secara bersamaan kedalam sebuah bola dengan menggunakan ledakan adalah cara yang baik untuk membuat sebuah massa superkritis. Ada beberapa masalah dengan pemikiran ini yaitu bagaimana cara untuk mengendalikannya dan mengarahkannya langsung menuju gelombang kejut yang besarnya seragam didalam bola. Akan tetapi tim proyek Manhatan telah memecahkan masalah ini. Peralatan ledak terdiri dari sebuah inti bola Uranium-235 (tamper) dan sebuah plutonium-239 yang dikelilingi oleh bahan dengan daya ledak tinggi. Ketika bom diledakkan, hal-hal dibawah ini terjadi:
Perancangan Pemicu Ledakan Modern
Didalam modofikasi selanjutnya mengenai perancangan pemicu ledakan, kejadian-kejadian berikut ini terjadi:
Bom Fusi
Bom fisi memang bekerja dengan baik, akan tetapi bom jenis ini tidaklah efisien. Bom fusi, juga disebut dengan bom termonuklir, Memiliki hasil yang sangat besar dan dengan efisiensi yang lebih besar dibandingkan dengan bom fisi. Untuk merancang sebuah bom fusi, beberapa masalah dibawah ini harus bisa dipercahkan terlebih dahulu:
Pertama, mendapatkan deuterium, gas secara kimia digabungkan dengan litium untuk membuat sebuah bahan campuran lithium-deuterate. Untuk mengatasi masalah tritium, perancang bom mengatakan bahwa netron-netron yang berasal dari sebuah reaksi fisi bisa menghasilkan tritium dari litium (litium-6 ditambah sebuah yang menghasilkan tritium dan heium-4, litium-7 ditambah sebuah netron yang menghasilkan tritium, helium-4 dan sebuah netron). Artinya tritium tidak akan bisa disimpan didalam bom. Akhirnya, Stanislaw Ulam mengenalkan bahwa radiasi utama yang dilepaskan didalam sebuah reaksi fisi adalah sinar-X, dan sinar-X ini bisa menghasilkan temperatur dan tekanan tinggi yang dibutuhkan untuk memulai fusi. Oleh karena itu, dengan menggabungkan sebuah bom fisi didalam bom fusi, beberapa masalah akan bisa dipecahkan.
Perancangan Bom Fusi Teller-Ulam
Untuk mengerti rancangan bom ini, bayangkan bahwa didalam sebuah kotak bom anda memiliki bom fisi berdaya ledak tinggi dan sebuah tempat berbentuk silinder yang berisi uranium-238 (tamper). Didalam tamper ada lithium deuteride (bahan bakar) dan sebuah batang plutonium-239 yang berlubang di tengah-tengah silinder. Silinder terpisah dari bom peledak adalah sebuah pelindung uranium-238 dan busa plastik mengisi ruangan tersisa didalam kotak bom. Ledakan bom disebabkan oleh kejadian-kejadian berikut ini:
Semua kejadian ini terjadi hanya dalam 600 milyar detik (550 milyar detik dari ledakan bom fisi, 50 milyar detik untuk kejadian fusi). Hasil ledakannya 700 kali lebih dahsyat dibandingkan dengan daya ledak fisi: ledakannya memiliki hasil 10.000 kiloton.
Akibat dari Ledakan Nuklir
Ledakan sebuah bom nuklir diatas sebuah sasaran populasi kota menyebabkan kerusakan yang sangat besar. Derajat kerusakan bergantung pada jarak dari pusat ledakan bom, yang dinamakan hipocenter. Semakin dekat dengan hipocenter, semakin hebat kerusakan yang ditimbulkannya. Kerusakan ini disebabkan oleh beberapa hal ini:
Pada hipocenter, semuanya dengan cepat menguap dengan temperatur tinggi (lebih dari 500 juta derajat fahrenheit atau 300 juta derajat celcius). Diluar dari hipocenter, banyak kasus yang disebabkan oleh kebakaran yang berasal dari panas, reruntuhan gedung yang jatuh akibat dari efek gelombang kejut, tingkat radiasi yang sangat tinggi sehingga menyebabkan cacat. Diluar wilayah letusan, banyak kasus yang disebabkan oleh panas, radiasi, dan api yang berasal dari gelombang panas. Untuk jangkap panjang, radioaktif yang jatuh bisa tersebar jauh karena ditiup angin. Partikel-partikel radioaktif yang jatuh masuk ke dalam persediaan air minum kemudian diminum oleh orang dengan jarak yang cukup jauh dari sumber ledakan.
Resiko Kesehatan
Para peneliti telah mempelajari kesehatan orang-orang yang selamat pada pristiwa bom di Hiroshima dan Nagasaki untuk memahami efek jangka pendek dan jangka panjang akibat ledakan nuklir. Radiasi dan radioaktif yang jatuh menyebabkan sel-sel di dalam tubuh terganggu. Beberapa kondisi kesehatan yang terganggu antara lain:
Para ilmuwan dan fisikawan masih mempelajari orang-orang yang selamat dari pristiwa bom nuklir tahun 1945 di jepang dan berharap mendapatkan hasil yang lebih lagi.
Tahun 1980-an, para ilmuwan menaksir efek-efek yang diakibatkan oleh perang nuklir (banyak bom nuklir yang meledak di seluruh bagian dunia ini) dan mengusulkan teori bahwa sebuah musim nuklir bisa muncul. Didalam skenario musim nuklir , ledakan bom-bom akan meningkatkan awan-awan berisi bahan radioaktif yang besar dan mampu naik sampai atmosfer bumi. Awan-awan ini akan menahan sinar matahari. Apabila sinar matahari berkurang maka temperatur permukaan planet ini akan mengecil dan mengurangi proses fotosintesis yang dihasilkan oleh tumbuhan dan bakteri. Pengurangan proses fotosintesis akan memutuskan rantai makanan, dan menyebabkan kepunahan (termasuk manusia). Skenario ini sama dengan hipotesa asteroid yang menjelaskan kepunahan dinosaurus. Pendukung skenario musim nuklir ini diperlihatkan pada saat gunung St. Helens di Amerika serikat dan gunung Pinatubo di filipina meletus sambil membawa awan debu dan puing-puing dengan jarak yang lumayan jauh.
Senjata-senjata nuklir sangat luar biasa, memiliki daya hancur dengan waktu lama dan melakukan berjalanan yang sangat jauh melebihi sasarannya sendiri. Oleh karenanya pemerintah dunia mencoba untuk mengendalikan penyebaran teknologi pembuatan bom nuklir dan bahan-bahannya. Pemerintah dunia juga mengurangi persenjataan nuklir selama perang dingin.