1945年のTrinity核実験の失われた画像が復元される
(spectrum.ieee.org)- Trinity核実験は、1945年7月16日にニューメキシコの砂漠で人類が初めて核の力を解き放った瞬間だった
- Emily Seylの書籍は、20年にわたる復元作業でよみがえったマンハッタン計画の写真数百点を収録している
- Berlyn BrixnerのMitchellカメラ2台は爆発映像を残し、Los Alamosの科学者たちの初期測定に活用された
- 52台のカメラのうち満足のいく画像を得られたのは11台だけだったが、距離・角度・速度の配置によって爆発の再構成が可能だった
- 映像には、火球が25ミリ秒から60秒まで膨張し、60秒後にはキノコ雲が3キロメートル以上上昇した様子が収められている
復元されたTrinity写真記録の意味
- Trinity核実験は、1945年7月16日午前5時29分45秒Mountain War Timeに、ニューメキシコ州Jornada del Muerto盆地の砂漠で人類が初めて核の力を解き放った瞬間だった
- Emily SeylのTrinity: An Illustrated History of the World’s First Atomic Testには、20年にわたる復元作業でよみがえったManhattan Projectの写真数百点が収録されている
- 復元された写真と抜粋文は、「the Gadget」の爆発を捉えるための大規模な撮影作業の規模と限界をあわせて示している
爆発の瞬間を追った撮影体制
- North 10,000撮影バンカーで、Berlyn Brixnerはカメラとフィルムを装填したタレットの中に頭を入れ、拡声器で流れるカウントダウンを聞いていた
- Brixnerは、溶接用ゴーグル越しに爆発を見るよう指示された数少ない人物の1人であり、空へ立ち上る火球の軌道を追う準備をしていた
- 彼の位置にあったMitchell映画カメラ2台は、Trinity実験で得られた最良の映像を残し、Los Alamosの科学者たちが核爆発の効果を初期測定するのに使われた
- 起爆の瞬間、カメラはBrixner自身には直接見えなかった最初の閃光が盆地の上に広がる場面を捉えた
Gadget爆発と初期核分裂過程
- 32個の高性能爆薬ブロックが同時に爆発し、眠っていたplutoniumコアへ向かって内側へ押し寄せた
- この力は高密度の金属球を全方向から瞬時に圧縮し、原子同士を極端に近づけた
- 精密にタイミングを合わせた中性子の放出が瞬間的で制御不能な混沌を引き起こし、核分裂連鎖反応は始まったのと同じくらい速く終わった
- Brixnerのバンカーにあった高速Fastaxカメラは、厚いガラスののぞき窓越しに、爆発から0.01秒も経たないうちに半透明の球体が闇を突き破って現れる様子を記録した
- この場面は、熱、光、物質の急激な放出がGadgetを粉々に砕く瞬間を記録している
カメラが残した詳細記録と限界
- 明るさが弱まると、目撃者たちはground zero周辺で塵の壁が立ち上がり、輝きながら形を変える多色の炎の球が生まれるのを見た
- 炎は、残骸がねじれながら上昇する柱の上で、空高く伸びる燃える雲を形作った
- カメラ映像は、目撃者の印象と同じくらい劇的でありながら、はるかに精密な記録を残し、科学者たちが火球と可視効果の挙動を繰り返し測定できるようにした
- 撮影作業は全体として成功だったが、52台のカメラのうち満足のいく画像を生み出したのは11台だけだった
- Spectrographic and Photographic Measurements Groupは、カメラを異なる距離、補完的な角度、さまざまなフレーム速度と焦点距離で配置し、対象をきわめて完全に再構成できた
予測を超えた爆発
- グループ責任者Julian Mackは、捉えられた10万フレーム以上が、それでもなお「明るさや時間・空間スケールの感覚を与えない」と評価した
- Mackは特に、爆発初期段階のphotographic recordが先見性と同じくらい運にも依存して作られたと見ていた
- 実際の爆発は予測より何倍も強力で、その効果の強さが多くのカメラや診断機器を圧倒した
- Robert Oppenheimerの後を継いでLos Alamos所長になった物理学者Norris Bradburyは、「最も驚くべき特徴は強烈な光だった」と語った
- Bradburyにとって原子爆弾は、誰も持っていた既存の観念にも当てはまらず、過去の経験で理解できる対象でもなかった
組み立て現場と爆発装置の構造
- 1945年7月12日、Los Alamosに配属された米陸軍軍曹で電気技師のHerbert Lehrは、爆弾が組み立てられたMcDonald ranch houseへプルトニウム・コアを運んだ
- Norris BradburyはGadgetの最終組み立てを担当した物理学者であり、shot towerの頂上で部分的に組み立てられた爆弾の横に立つ写真が残っている
- 爆弾外部のケーブルは、通常爆薬の同期爆発を引き起こす信号を伝達した
- この同期爆発は、爆弾のプルトニウム・コアを圧縮する内向きの衝撃波を生み出すよう設計されていた
- Bradburyは1945年10月17日、Robert Oppenheimerの後任としてLos Alamos所長に就任した
言葉と写真でも捉えきれなかった体験
- 軍人、科学者、そのほかの目撃者による直接の記録は、実験で収集された定量データを補完している
- 目撃者たちは、盆地を昼のように照らした強烈な光、奇妙な沈黙の中で頭上へ持ち上がる暗くなる雲、Gadget中心部から押し寄せる見えない波を待つ時間、そしてついに雷鳴のように到達した巨大な轟音を描写した
- 20マイル離れた場所で観測していた物理学者Isidor Isaac Rabiは、「それは爆発し、襲いかかり、体を貫いてきた」と回想した
- Manhattan Projectに参加した英国科学者団の責任者James Chadwickは、この瞬間をここ数年何度も想像の中で経験しており、ほぼ想像どおりに起きたが、現実は衝撃的だったと語った
- 物理学者George Kistiakowskyは、「世界の終わり、地球存在の最後のミリ秒に最後の人類は私たちが見たものを見ることになる」と確信するようになった
映像が残した爆発の時間スケール
- さまざまな高速カメラと映画カメラで捉えられた爆発映像には、火球が25ミリ秒から60秒まで膨張する様子が収められている
- 60秒の時点で、キノコ雲は3キロメートル以上の高さに達していた
- 爆発から0.016秒の時点で、火球はすでに数百メートルの幅に達しており、写真の左右に見える小さな四角形は爆心地から200メートル離れたbillboardだった
1件のコメント
Hacker Newsのコメント
現代科学史（第二次大戦後）の授業を教えるとき、私は Trinity から講義を始めていたが、これ以上に良い出発点はないと思う。
今では結果を知っているが、当時試験を待っていた人々は、爆弾が作動するかどうか分かっておらず、大気中で核融合反応を起こして世界を破壊する可能性すら考えていた。
Hans Bethe はそのシナリオを計算して否定する結論を出したが、何かを見落としている可能性は残っており、Enrico Fermi は試験当日、それをめぐってブラックジョークのような賭けまでしていた。
結局、予想通りに作動し、科学史における最も成功した、同時に最も恐ろしい実験の一つとなった。
今日写真を見て最も強く迫ってきたのは、小さくて重い箱に入った プルトニウムのコア が、組み立てのために牧場の家の中へ運び込まれる場面だった。
グレープフルーツほどの大きさだが、鉛の二倍もの密度があり、普通の金属球のように見えながらも、原子炉の中で作られた完全に異質な物体だった。
そんな小さな物体の中に莫大なエネルギーが閉じ込められていて、その小さな球を正確に爆縮させれば悪魔を解き放てるという事実は、今でも奇妙に感じられる。
Trinity は人類史の決定的な瞬間の一つであり、80年が過ぎた今でも、その最終的な帰結が何なのか私たちは分かっていない。
爆弾は今もなお私たちを待ち構えており、ほとんどの人が考えたがらない未来の恐ろしい問いを投げかけ続けている。
自分の貢献が失敗して試験が不発になるのではとかなり緊張していたそうだが、爆弾製造の科学や工学に本格的に関わった人たちの中で、技術的問題が解決した後も作動を疑っていた人はほとんどおらず、大気が燃え上がるのではと心配していた人もいなかった。
彼らは十分に理解していたので、その可能性はばかげていると見ていたし、すでに何か月も、あるいは何年もかけて数千回の試験をしてきた状態だった。
試験中、祖父はいわゆる チキンスイッチ、つまり最後の瞬間に試験を中止できる役目を担っており、一番の心配はパニックになって愚かにも試験を止めてしまうことだったといつも話していた。
実際の爆発は、一生で見たものの中で最も美しいものだったと表現していた。
歴史を見るとき、彼らが科学者や技術者として行動していたことを覚えておくべきだ。
祖父は子どもの頃、化学実験セットをもらって家をほとんど吹き飛ばしかけたほど、何かを爆発させるのが好きで、爆破が好きだから化学を学び、非常に大きな通常爆弾が生む衝撃波をテーマに博士論文を書いた。
表向きには衝撃波研究という体裁だが、本質的には子どもが何かを爆発させるのと同じで、その挑戦そのものに巻き込まれていく。
政治的・道徳的な帰結は、ほとんどの人の頭の最前面にはなかった。
誰も無垢ではないが、ためらったり後になって悔やんだりした人もいれば、もっと冷笑的で野心的で、ときには不吉ですらある人もいた。
Oppenheimer のような人もいれば、Teller のような人もいた。
1975年、Bethe は大気に火がつく確率が 300万分の1 未満でも存在したという話を否定したが、そのイメージはすでに大衆の想像の中に定着していた。
https://www.inverse.com/science/did-oppenheimer-really-worry...
https://www.youtube.com/watch?v=V1Y4UR8xqxA
地球の歴史には、恐竜を絶滅させた小惑星のように、はるかに大きなエネルギー事象があったし、当時の科学者たちもそれを知っていたはずだが、そうした事象で大気が核融合炉に変わることはなかった。
理論上、中性子は核分裂ではなく 核融合 を起こすうえで、非熱的な形で特別だと考えられていたのか、とくに集中した中性子バーストが連鎖反応を引き起こせると見られていたのかが気になる。
だとすれば、太陽中性子は検出可能なレベルであっても十分に集中していないと見なしていたのかもしれない。
臨界質量に達していない半球を二つ以上、通常爆薬と起爆装置で合わせて 臨界質量 を作る方式だと思っていた。
記事自体は楽しく読んだが、編集者注にあった Mountain War Time のせいで、すぐ別の沼にはまってしまった。
「1945年7月16日午前5時29分45秒 Mountain War Time に世界は核時代に入った」という表現だったのだが、タイムゾーンのあらゆる面倒をエンジニアとして経験してきたせいで、タイムゾーンに妙に惹かれて調べ始め、2019年の記事を見つけた。
1942年2月、議会が燃料節約と「国家安全保障と防衛の増進」のために全国的なサマータイムを導入し、それでこれを「war time」と呼んでいたらしい。
タイムゾーン名も Eastern War Time、Pacific War Time のような形だったという。
[0] https://www.war.gov/News/Feature-Stories/story/Article/17791...
Trinity 試験場近隣の住民、試験前後の情報伝達の欠如、増加したがん発生率や医療費への認定と支援の欠如を扱った胸の痛むドキュメンタリーがある。
多くの downwinder は 1990年の Radiation Exposure Compensation Act によって放射線被曝の認定と補償を受けたが、Trinity 試験場周辺の住民は除外され、原爆の最初の被害者でありながら認定も補償も受けられなかった。
[1] https://www.firstwebombednewmexico.com/
[2] https://en.wikipedia.org/wiki/Downwinders#Current_status
[3] https://en.wikipedia.org/wiki/Radiation_Exposure_Compensatio...
少なくともある程度は、家族たちがついに補償を受けられたのか気になる。
数年前の10月の一般公開日に Trinity 試験場 を訪れた。
入り口でもらった小さな案内には、心配するような放射線リスクはないと書かれていたが、現地へ向かう道には「食べるな、飲むな、化粧するな、目をこするな」といった看板が立っていた。
相反するメッセージは信頼感を与えなかった。
タワーの脚部の小さな残骸がいくつか見られ、地面には trinitite の破片が残っており、周囲は空虚な砂漠の巨大な静けさに包まれている。
たしかに 幽霊の出る場所 のように感じられた。
文字通り幽霊がいるという意味ではなく、Dachau で感じたのに近い、そこにいること自体がひどく不快な感覚だった。
周辺で受ける放射線量は平均的な飛行機搭乗と大差なかったが、放射性の粉じんを誤って飲み込めば現実的な危険がありえた。
Christopher Nolan の Oppenheimer で爆発シーンを見たとき、大きく揺さぶられた。
音楽はなく、記憶が正しければ、とても長く感じられるあいだ音もまったくなかった。
そのおかげで、出来事の極端な重みがとても深く沈み込んできた。
「科学史における最も成功した、同時に最も恐ろしい実験の一つ」という表現に完全に同意する。
「世界の終わり、地球存在の最後のミリ秒に最後の人間は私たちが見たものを見るだろう」という George Kistiakowsky の確信はかなり疑わしい。
最後の人間は、たぶん長い年月を苦しみながら病気と飢えに抗って生きることになる可能性が高い。
人が死んでいけば住宅価格は下がり、公園はもっと広々とし、空気はますますきれいになる。
人間の影響力が終わりに向かって弱まっていく緩やかな衰退なら、Mad Max より The Last of Us に近いだろう。
核の破局がそんな単純ではないというのはその通りだが、その表現が言おうとしていたのは、最後の人間が実際にどう死ぬかではなく、世界終末の原因 のことだった。
Tucson, AZ の Titan ミサイルサイロ を見学したあと、Command and Control を読んでいる。
核の歴史に興味があるなら一見の価値がある。
https://en.wikipedia.org/wiki/Command_and_Control_%28book%29
第1部: https://www.youtube.com/watch?v=DQEB3LJ5psk
本で読む事故も含め、技術そのものと歴史の両方を扱っている。
彼らは核装置の安全のための方法論と技術のかなりの部分を開発した人たちで、最近では装置内のロック機構や通信のために、ゼロ知識証明のような、より数学的に重い手法も使われているようだ。
Iran に残された 不正な核分裂性物質 という話は、2003〜2005年の BBC 風刺アニメ Monkey Dust のスケッチ「American Knights」に出てきそうな、使い古された仕掛けのように聞こえる。
しかも、米国が理由も分からないまま Mahmoud Ahmadinejad を再選させようとしていたという報道まである。
奇妙なことに、まさに昨日 Adam Savage が、ここに見える demon core enclosure のレプリカを作っていた。
https://spectrum.ieee.org/media-library/black-and-white-phot...
https://x.com/DJSnM/status/1947293757612994886
原子爆弾への畏怖と恐怖、その圧倒的な力と暴力が、数十年、いや数百年にわたる数学と理論物理学の 抽象的思考 から生まれたという点は、非常に奇妙に感じられる。
とくに物質世界の本性について、新たなパラダイムが必要だった。
どこかの宇宙的存在が顕微鏡で地球をのぞき込み、20世紀半ばに表面で泡が一つはじけ、また一つ、また一つとはじけるのを見ている、と想像してみることができる。
そのいくつかは何十万人もの人間を蒸発させ、溶かし、地獄の最悪の悪夢ですら想像しにくい方法で死なせた。
その後、この生物たちはその破壊的な力をもっと有用で生産的な目的に使い、都市や機械知能のためのデータセンターに電力を供給するようになる。
この巨大なエネルギーが、物質の最小の粒子である原子核を割ることで得られるというのが、どれほど巧妙で奇妙なことか分からない。
もちろん、生命現象そのものより奇妙というわけではないのかもしれない。
中性子や核連鎖反応も理論化されたのは1930年代に入ってからで、最初の核爆弾の爆発まではおよそ10〜15年前にすぎなかった。
同じように、最初の飛行機から人類初の月面到達までも、たかだか数十年しかかかっていない。
ただしロケット技術自体は数百年前までさかのぼり、しかもロケットは Newton の運動法則より古いことが分かっている。
私たちは核兵器、宇宙船、電子レンジのある世界に生きている。
不可能だと判明するかもしれないし、そうでないかもしれないが、単に SF っぽいという雰囲気だけでは予測できない。
原子爆弾もその極端な形にすぎないのではないかと思う。
人類の生存はエネルギーを消費する能力にかかっている。
食料を育てるにはトラクターを動かす燃料が必要で、仕事に行くにも燃料や電気が必要で、他の惑星へ行くにも莫大なエネルギーが必要だ。
別の恒星系へ宇宙船で向かうにも、やはり莫大なエネルギーが必要になる。
こうしたことに必要なエネルギーは、私たち自身を存在から消し去るのに必要なエネルギーより、おそらく大きいだろう。
そのエネルギーを扱う能力を手にしたとき、私たちは本当に、過失であれ敵意であれ、自分たちを消し去らないだけの責任感を持っていると信じられるだろうか。