El núvol de la bomba atòmica sobre Nagasaki de Koyagi-jima el 1945 va ser una de les primeres detonacions nuclears en aquest món. Després de dècades de pau, Corea del Nord torna a detonar les bombes. Crèdit: Hiromichi Matsuda.

La ciència sap si un país està provant bombes nuclears

Terratrèmol? Explosió nuclear? Fissió o fusió? Ho sabem, fins i tot si els líders mundials menteixen.

"Corea del Nord ha ensenyat una gran lliçó a tots els països del món, especialment als països desgavellats de les dictadures o qualsevol altra cosa: si no voleu ser envaïda per Amèrica, obteniu armes nuclears." -Michael Moore

A l'escenari internacional, hi ha poques coses més terrorífiques per al món que la possibilitat que hi ha a la fi de la guerra nuclear. Moltes nacions tenen la bomba, algunes amb bombes només de fissió, altres han aconseguit la fusió nuclear més mortal, però no tothom declara públicament el que té. Alguns detonen els dispositius nuclears mentre ho neguen; d’altres diuen tenir bombes de fusió quan no tenen la capacitat. Gràcies a una profunda comprensió de la ciència, la Terra i com les ones de pressió transiten per ella, no necessitem una nació verídica per conèixer la història real.

Una foto de Kim Jong-Un, publicada poques setmanes abans de la més recent detonació nuclear de Corea del Nord. Mostra al líder del país a la granja Catfish en una ubicació no divulgada a Corea del Nord. Crèdit d'imatge: KNS / AFP / Getty Images.

Al gener del 2016, el govern nord-coreà va declarar que detonava una bomba d'hidrogen, que van prometre utilitzar contra els agressors que amenaçaven el seu país. Tot i que els punts de comunicació van mostrar fotografies de núvols de bolets al costat dels seus informes, no formen part de les proves nuclears modernes; allò era un material d’arxiu. La radiació que s’allibera a l’atmosfera és perillosa i suposaria una clara violació del Tractat de prohibició de proves nuclears de 1996. Aleshores, el que fan en general les nacions, si volen provar armes nuclears, ho fan allà on ningú no pot detectar la radiació: a les fondalades.

A Corea del Sud, els informes sobre la situació són pèssims, però imprecisos, ja que els núvols de bolets mostrats tenen dècades i no tenen cap relació amb les proves de Corea del Nord. Crèdit d'imatge: Yao Qilin / Xinhua Press / Corbis.

Podeu detonar una bomba a qualsevol lloc que vulgueu: a l’aire, sota l’aigua a l’oceà o al mar, o sota terra. Totes tres són detectables en principi, tot i que l’energia de l’explosió queda “mòlta” per qualsevol mitjà que travessi.

  • L’aire, que és el menys dens, fa la pitjor feina de calar el so. Les tempestes, les erupcions volcàniques, els llançaments de coets i les explosions nuclears emeten no només les ones sonores a les quals les nostres orelles són sensibles, sinó també les ones infrasòniques (de longitud d’ona llarga, de baixa freqüència) que, en el cas d’una explosió nuclear, són tan energètiques que detecten arreu els detectors. el món ho sabria fàcilment.
  • L’aigua és més densa i, per tant, encara que les ones sonores viatgen més ràpidament en el medi d’aigua que no pas a l’aire, l’energia es dissipa de forma més substancial a la distància. Tanmateix, si es detona la bomba nuclear sota l’aigua, l’energia alliberada és tan gran que les ones de pressió generades poden ser recollides fàcilment pels detectors d’hidroacústica que moltes nacions han desplegat. A més, no hi ha fenòmens naturals aquàtics que es puguin confondre amb una explosió nuclear.
  • Així, si un país vol provar i "amagar" una prova nuclear, la seva millor aposta és realitzar la prova sota terra. Si bé les ones sísmiques generades poden ser molt fortes mitjançant una explosió nuclear, la natura té un mètode encara més fort de generació d’ones sísmiques: els terratrèmols! L’única manera de diferenciar-los és triangular la ubicació exacta, ja que només molt sismes, molt rarament es produeixen a una profunditat de 100 metres o menys, mentre que les proves nuclears (fins ara) sempre s’han produït a poca distància a la terra.

Amb aquesta finalitat, els països que han verificat el Tractat de prohibició de proves nuclears han establert estacions sísmiques a tot el món per eliminar les proves nuclears que es produeixin.

Sistema internacional de control de proves nuclears que mostra els cinc tipus principals de proves i les ubicacions de cada estació. Dit, hi ha 337 estacions actives en l'actualitat. Crèdit d'imatge: CTBTO.

És aquest acte de control sísmic que ens permet extreure conclusions sobre com de potent va ser una explosió, així com on es va produir a la Terra (en tres dimensions). L’esdeveniment sísmic de Corea del Nord ocorregut el 2016 es va detectar a tot el món; Hi ha 337 estacions de control actives a tota la Terra sensibles a esdeveniments com aquest. Segons l’enquesta geològica dels Estats Units (USGS), es va produir un esdeveniment ocorregut a Corea del Nord el 6 de gener de 2016, que va ser l’equivalent a un terratrèmol de magnitud 5,1, que va tenir lloc a una profunditat de 0,0 quilòmetres. A partir de la magnitud del terratrèmol i de les ones sísmiques que es van detectar, tots dos podem reconstruir la quantitat d’energia que va produir l’esdeveniment –al voltant de l’equivalent a 10 quilotons de TNT– i determinar si és probable que sigui un esdeveniment nuclear o no.

Gràcies a la sensibilitat de les estacions de control, es pot establir la profunditat, la magnitud i la ubicació de l'explosió que va provocar la sacsejada de la Terra el 6 de gener de 2016. Crèdit d’imatge: United States Geological Survey, a través de http://earthquake.usgs.gov/earthquakes/eventpage/us10004bnm#general_map.

La veritable clau, més enllà de l’evidència circumstancial de la magnitud i la profunditat del terratrèmol, prové dels tipus d’ones sísmiques generades. Genèricament, hi ha ones S i ones P, on la S significa secundària o cizallada, mentre que P significa pressió primària o de cisalla. Es coneix que els terratrèmols generen ones S molt fortes en comparació amb les ones P, mentre que les proves nuclears generen ones P molt més fortes. Ara, Corea del Nord afirmava que es tractava d’una bomba d’hidrogen (fusió), molt més mortal que les bombes de fissió. Mentre que l’energia alliberada per una arma de fusió basada en urani o plutoni està típicament de l’ordre de 2-50 quilotons de TNT, una bomba H (o bomba d’hidrogen) pot tenir alliberaments d’energia que són mil vegades més grans, amb el rècord. la prova del 1961 del tsar Bomba de la Unió Soviètica, amb 50 megatons de TNT d’energia alliberada.

L'explosió del tsar Bomba de 1961 va ser la detonació nuclear més gran que s'ha tingut mai a la Terra i és potser l'exemple més famós d'una arma de fusió mai creada. Crèdit d'imatge: Andy Zeigert / flickr.

El perfil de les onades rebudes arreu del món ens diuen que no va ser un terratrèmol. Així que sí, Corea del Nord probablement va fer detonar una bomba atòmica. Però, era una bomba de fusió o una bomba de fissió? Hi ha una gran diferència entre tots dos:

  • Una bomba de fissió nuclear agafa un element pesat amb molts protons i neutrons, com alguns isòtops d'Urani o Plutoni, i els bombardeja amb neutrons que tenen la possibilitat de ser capturats pel nucli. Quan es produeix la captura, es crea un isòtop nou i inestable que es dissociarà en nuclis més petits, alliberant energia i també neutrons lliures addicionals, permetent que es produeixi una reacció en cadena. Si la configuració es realitza correctament, un gran nombre d’àtoms poden patir aquesta reacció, convertint centenars de mil·ligrams o fins i tot valors de matèria en energia pura a través de E = mc² d’Einstein.
  • Una bomba de fusió nuclear pren elements lleugers, com l’hidrogen, i sota energies, temperatures i pressions enormes, fa que aquests elements es combinen en elements més pesats com l’heli, alliberant encara més energia que una bomba de fissió. Les temperatures i les pressions requerides són tan grans que l’única manera com hem descobert com es pot crear una bomba de fusió és envoltar un pellet de combustible de fusió amb una bomba de fissió: només que una enorme sortida d’energia pot desencadenar la reacció de fusió nuclear que necessitem. per alliberar tota aquesta energia. Això pot convertir un quilo de matèria en energia pura en l’etapa de fusió.
La similitud entre proves de fissió nuclear conegudes i una prova de fissió sospitosa és inconfusible. Malgrat les afirmacions que es fan, les proves revelen la veritable naturalesa d’aquests dispositius. Tingueu en compte que les etiquetes Pn i Pg són endarrerides, detalls que potser només notaria un geofísic. Crèdit de la imatge: Alex Hutko a Twitter, a través de https://twitter.com/alexanderhutko/status/684588344018206720/photo/1.

En termes de rendiment energètic, no hi ha cap manera que el sisme de Corea del Nord fos causat per una bomba de fusió. Si ho fos, seria de lluny la menor reacció de fusió més eficaç que s’ha creat mai al planeta i que ho faria de manera que fins i tot els teòrics no saben com es pot produir. D'altra banda, hi ha moltes evidències de que això no era més que una bomba de fissió, ja que aquest resultat de l'estació sísmica (publicada i registrada pel sismòleg Alexander Hutko) mostra la increïble similitud entre la bomba de fissió de Corea del Nord de 2013 i l'explosió del 2016.

La diferència entre terratrèmols ocorreguts de manera natural, el senyal mitjà dels quals es mostra en blau i una prova nuclear, tal com es mostra en vermell, no deixa ambigüitats quant a la naturalesa d’aquest esdeveniment. Crèdit d'imatge:

És a dir, totes les dades que apuntem cap a una conclusió: el resultat d'aquesta prova nuclear és que tenim una reacció de fissió que no té cap reacció de fusió. No importa si es tractava d’una fase de fusió dissenyada i fracassada, o perquè la idea que Corea del Nord tingués una bomba de fusió estava pensada per ser una incursió intimidatòria, definitivament no va ser un terratrèmol. Les ones S i les ones P demostren que Corea del Nord està detonant armes nuclears, en violació del dret internacional, però les lectures sísmiques, malgrat les seves increïbles localitzacions remotes, ens diuen que no es tractava d’una bomba de fusió. Corea del Nord compta amb tecnologia nuclear de la dècada de 1940, però no més. Totes les seves proves han estat mera fissió, no fusió. Fins i tot quan els líders mundials menteixen, la Terra ens dirà la veritat.

Startrts With A Bang està ara a Forbes i es va publicar a Medium gràcies als nostres seguidors de Patreon. Ethan ha estat autor de dos llibres, Més enllà de la galàxia i Treknologia: La ciència de Star Trek de Tricorders a Warp Drive.