35、三個震顫

炸彈外殼上的定時器指向了五時整,事情開始發生了。

先是高壓電容器開始充電,繼而緊貼在炸彈兩端氚存儲器旁的煙火裝置被點燃,推動起活塞,將氚氣壓入了窄細的金屬管中。一根金屬管通向炸彈的第一級,另一根通向第二級。這時速度慢了下來,為的是使各種不同的鋰氘化合物與易於熔合的氚原子相混合。這一切發生的時間為十秒。

五時零分十秒,定時器發出了第二個信號。

倒計時到達了零。

電容器開始放電,將一股衝力通過電線推入了分壓器網路中。第一根電線的長度為五十厘米,穿過它需要一又三分之二毫微秒。衝力進入了由一組通過自動離子化和放射性氪氣來控制放電時間的小型超精密開關控制的一個分壓網路。分壓網路通過脈衝壓縮增強電流強度,將衝力分配到七十根不同的電線中,每根電線的長度都恰好為一米。傳送中的衝力經過這段距離需要十分之三個震顫(三毫微秒)。這些電線長度必須保持完全一致,因為所有七十個炸藥塊都應在同一瞬間引爆。由於有小型超精密開關控制以及將電線切割為同一長度這樣簡單的辦法,這一點很容易做到。

衝力同時到達了雷管。每個炸藥塊都各有三個獨立的雷管,沒有一個失效。雷管都是極其細小的電線,因而到達的電流能夠各自引爆。衝力傳到了炸藥塊,實際的引爆過程於定時器的信號發出後四點四毫微秒就開始了。結果引發的不是向外爆炸,而是爆炸力向內匯聚的向心聚爆。

威力巨大的炸藥塊實際上是由兩種不同成分構成的極其精緻的薄片。每個薄片中都摻和了輕重金屬粉末。每個炸藥塊的外層引爆速度都相對較慢,剛剛超過每秒鐘七十米。自雷管輻射開來的爆炸波迅速地傳至炸藥塊的邊緣。由於炸藥塊是由外向內引爆的,爆炸波的前鋒也是由外向內前行的。於是,快慢速度不同的炸藥之間便存在了氣泡——被稱為空腔。它們開始將衝擊波從球狀改變為平面狀,或稱為「水平波」。變形後的衝擊波會重新聚焦,以與其被稱為「驅動器」的金屬目標相適配。

每個炸藥塊的「驅動器」都是經精加工而成的一片錸鎢合金。它們都受到了以超過每秒九千八百米(六英里)速度前行的力波的衝擊。錸鎢合金裡面是一個一厘米厚的鈹金屬層。再裡面是一個厚僅一毫米的鈾235層。雖然薄,但重量幾乎與厚鈹金屬層相同。整個金屬塊被推動著穿過了真空。由於向心聚爆的緣故,炸彈不同部分的實際閉合速度達到了每秒鐘一萬八千六百米(或者十一點五英里)。

炸藥和金屬射彈對準的中心點是一塊重十公斤(二十二磅)的放射性鈈239。它的形狀就像一個頂部開口向外向底部彎曲的玻璃杯,形成了兩面平行的金屬壁。鈈的密度通常比鉛還高,現在又受到了向心聚爆產生的上百萬大氣壓的壓迫。這一切都發生得極快。鈈239塊中還摻有一些量雖少麻煩卻不小的鈈240,它們更不穩定,極易提前點火。原本平行的內外壁被擠壓到一起,並被輪番推向武器的幾何中心。

最後的外部運動來自於一種叫做「拉鎖」的裝置。拉鎖是一種微型的粒子加速器,它在此時仍然完好的電子定時器發出第三個信號的時候開始運行。它向鈹目標發射氘原子,產生出大量以光速的十分之一速度行進的中子,這些中子通過一個金屬管進入被稱為「大坑」的第一級反應體的中心。中子到達之時恰好是鈈達到其最高密度的一半之時。

通常鈈原料的重量大約只是同樣大小的鉛的兩倍,而目前鈈的密度已達到原先的十倍,並且仍在加速向內收縮。中子互相撞擊著進入了仍在不停收縮的鈈塊。

核裂變。

鈈原子的原子量為239,這是原子核中中子和質子的數量總和。接下來發生的情況可謂在好幾百萬個原子中同時發生,但每處發生的現象都完全一樣。當一粒入侵的「慢」中子靠近鈈原子核時,它就被維繫原子核的強核力俘獲。當中子被拽進原子的中心時,就改變了原子核原先的能量狀態,使之變得極不穩定。曾經很均衡的原子核開始猛烈地旋轉起來,並因核力的動蕩不定發生分裂。在大多數情況下,中子或質子會完全消失,按照愛因斯坦E=MC的公式進行能量轉換。因粒子消失而產生的能量以伽馬射線,或X射線,或三十多種其他不太重要的射線中的一種的形式釋放出來。最終,原子核會釋放出兩三個額外的中子。這一步相當重要。原本只需要一粒中子就可以啟動的程序卻又多釋放出了兩三個中子,其中每個都以超過光速的十分之一——每秒兩萬英里——的速度穿過由兩百倍於水密度的鈈塊佔據的空間。大多數新釋放出的原子粒子都能找到撞擊的目標。

所謂連鎖反應意味的只是依靠自身維繫的過程,被釋放出的能量足以使這一過程得以繼續,而不需要外界的援助。鈈原子的核裂變步驟可稱作「翻倍」。每一步釋放出的能量都是上一步所釋放的兩倍,而隨後每一步釋放的能量又會再度翻倍。起初只是毫末之微的一點點能量和寥寥幾枚自由粒子,不停地翻倍再翻倍,而每一步之間的間隔只是幾十億分之一秒。這一增長率——也就是連鎖反應的加速度——被稱為「阿爾法」,它是核裂變過程中最重要的變數。在核裂變的巔峰時刻,炸彈將能產生一千億億瓦的能量,相當於整個世界發電量的十萬倍。弗羅姆設計的炸彈只需達到這個能量級即可——這只是這個武器總設計輸出量的十分之一。炸彈的第二級還根本未受影響呢。僅僅幾英寸外的衝力尚未觸及它的任何部分。

但是核裂變過程才剛剛開始。

在鈈原子仍然受到炸藥不斷擠壓的同時,一些以光速傳播的伽馬射線已經泄露到炸彈殼外。即使是核反應也需要花費時間。其他伽馬射線已經開始撞擊炸彈的第二級了。大多數伽馬射線穿過了幾微秒前還是化學炸藥塊的氣雲,使溫度驟升至任何化學物品都無法單獨促成的高度。這些氣體雲由碳和氧這樣極其微小的原子構成,能夠放射出大量低頻率的「軟性」X射線。至此,炸彈裝置仍在按照弗羅姆和戈森的設計精確地運行著。

核裂變過程才過了七毫微秒——也就是零點七個震顫,故障就發生了。

裂變中的鈈產生的輻射點燃了佔據著「大坑」幾何中心的由氚孕育出的氘化鋰。曼弗雷德·弗羅姆將氚的提取這一步驟置於最後,是出於工程師保守的習慣。氚是一種不穩定的氣體,其半衰期只有十二點三年,也就是說一定量的純氚在經過十二點三年後,將變成一半的氚和一半的氦三。氦三的原子核中缺少一個額外中子,因而渴望吸引另一個中子的第二輕的元素氦的一種形式。如果將氚氣用薄薄的一層鈀予以過濾,氦三將很容易分解出來,但戈森對此並不了解。結果炸彈中五分之一以上的氚氣都是錯用的原料。再沒有比這更糟的原料了。

鄰近的核裂變反應猛烈地撞擊燒灼著鋰化合物。在正常情況下鋰的密度只有鹽的一半,現在卻被擠壓成金屬狀態,其密度超過了地核密度。這時開始發生的情況實際上是一種核聚變反應。雖然規模不大,卻釋放出數量巨大的新中子,同時也將許多鋰原子轉化為更多的氚原子。氚原子在劇烈的壓迫下分解——即「熔化」——又釋放出更多的中子。這些額外的中子原本應當侵入鈈塊,增加阿爾法量並至少使武器未啟動的核裂變當量翻上一倍。這本是第二代核武器增強威力的第一種方法。但氦三的出現破壞了核反應,使將近四分之一的高能中子被吸引到毫無用處的穩定的氦原子中。

在接下來的幾個十億分之一秒內,這還不礙多大事。鈈仍在增強其反應率,仍在翻倍釋放能量,其阿爾法的增量也仍然只能用天文數字來表示。

能量如潮水般湧向了第二級反應體。鍍著金屬外殼的吸管瞬間便化為了等離子氣體,向第二級反應體的內部擠壓而去。大量的輻射能被汽化後從橢圓形的表面上反射回來,將更多的能量傳向被稱為「霍爾洛姆」的第二級組合裝置。吸管粉碎化成的等離子體不斷向內撞擊第二個鋰化合物的存儲器。就在第二級坑外由密度極大的鈾238構成的翼部也在瞬間化為了濃密的等離子氣體,向內擠壓穿過真空,然後撞擊並壓迫著圍繞在儲存最大量氘化鋰和氚氣的中央容器周圍的鈾238管狀欄柵。衝擊力巨大,被撞部位所承受的壓力比一個正常恆星的核心部分所承受的還要大。

然而這還不夠。

炸彈第一級內的反應已經開始減弱。由於氦三的出現而造成中子的極度缺乏,使得炸彈的爆炸力在各種物質力量達到平衡後便開始炸裂反應體。連鎖反應雖曾有過瞬間的穩定,但最終無力維持呈幾何級的增長,最後兩次連鎖反應的翻倍效果甚至完全喪失,炸彈第一級反應本應產生的總共七萬噸TNT當量不斷地減半再減半,最終實際上總共只產生了一萬一千兩百噸烈性炸藥的當量。

囿於環境和原料條件的限制,弗羅姆的設計已經算得上是盡善盡美的了。製造一件大小不到四分之一的同類武器是可能做到的,但弗羅姆的設計

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