โครงการแมนแฮตตันของสหรัฐอเมริกามีจุดมุ่งหมายในการสร้างอาวุธนิวเคลียร์ในช่วงสงครามโลกครั้งที่สอง ทั้งนี้ ในบทความ 2 เรื่องก่อนหน้านี้ ผมได้เล่าเรื่องเกี่ยวกับเจ โรเบิร์ต ออปเพนไฮเมอร์ และการทดสอบระเบิดอะตอมลูกแรกที่ทรินิตี้ไซต์ไปแล้ว

อภิมหาโครงการนี้มีรายละเอียดซับซ้อน แต่ผมอยากชวนมาดูเหตุการณ์ที่เป็นจุดเปลี่ยนสำคัญ ทั้งนี้ ผมใช้ข้อมูลจากเอกสาร The Manhattan Project : Making the Atomic Bomb จัดทำโดย United States Department of Energy เป็นหลัก เรามาเริ่มจากช่วงเวลานำร่องก่อนโครงการนี้ถือกำเนิดกันครับ

เดือนธันวาคม ค.ศ.1938 อ็อทโท ฮาน และฟริทซ์ ชตราสมันน์ ค้นพบปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิสชันในยูเรเนียม ในเดือนเดียวกันนี้ ลิเซอ ไมท์เนอร์ และอ็อทโท ฟริช ได้ยืนยันความถูกต้องและแจ้งข่าวนี้ต่อนีลส์ โบร์

เดือนมกราคม ค.ศ.1939 โบร์นำเสนอการค้นพบของฮานและชตราสมันน์ในการประชุมด้านฟิสิกส์ทฤษฎีในกรุงวอชิงตัน ดี.ซี.

เดือนสิงหาคม ค.ศ.1939 ไอน์สไตน์ลงนามในจดหมายถึงประธานาธิบดีแฟรงคลิน โรสเวลต์ (Franklin D. Roosevelt) (หมายเหตุ : ชื่อนี้ออกเสียงว่า “โรสเวลต์” ไม่ใช่ “รูสเวลต์” ตามตัวสะกด) จดหมายนี้เรียกว่า จดหมายไอน์สไตน์-ซีลาร์ด (Einstein-Szilard letter) เขียนโดยลีโอ ซิลาร์ด โดยมีที่ปรึกษาคือ เอ็ดเวิร์ด เทลเลอร์ และยูจีน วิกเนอร์ สาระสำคัญคือ เตือนว่านาซีเยอรมนีอาจกำลังพัฒนาระเบิดอะตอม และเสนอให้สหรัฐอเมริกาพัฒนาอาวุธนิวเคลียร์

วันที่ 1 กันยายน ค.ศ.1939 เยอรมนีบุกโปแลนด์ เปิดฉากสงครามโลกครั้งที่สอง

วันที่ 11-12 ตุลาคม ค.ศ.1939 อะเล็กซานเดอร์ ซาคส์ ให้คำปรึกษากับประธานาธิบดีโรสเวลต์เกี่ยวกับจดหมายของไอน์สไตน์-ซีลาร์ด ทำให้โรสต์เวลต์จัดตั้งคณะกรรมการให้คำปรึกษาเกี่ยวกับยูเรเนียม (Advisory Committee on Uranium)

 

คณะกรรมการชุดนี้ประชุมนัดแรกวันที่ 21 ตุลาคม ค.ศ.1939 และได้รับงบประมาณ 6,000 ดอลลาร์ สำหรับการทดลองเกี่ยวกับการใช้นิวตรอนในการทำให้นิวเคลียสของยูเรเนียมแตกตัว ทั้งนี้ สหรัฐอเมริกาต้องซื้อแร่ยูเรเนียมออกไซด์จากเบลเจียนคองโก

น่ารู้ด้วยว่าสหรัฐอเมริกายกระดับหน่วยงานให้มีขอบข่ายการทำงานกว้างขวางขึ้น คือจากคณะกรรมการให้คำปรึกษาเกี่ยวกับยูเรเนียม กลายเป็นคณะกรรมการวิจัยด้านกลาโหมแห่งชาติ (National Defense Research Committee, NDRC) ในวันที่ 12 มิถุนายน ค.ศ.1940 และต่อมากลายเป็นสำนักงานวิจัยและพัฒนาด้านวิทยาศาสตร์ (Office of Scientific Research and Development, OSRD) ในวันที่ 28 มิถุนายน ค.ศ.1941

หน่วยงาน OSRD มีขอบข่ายงานครอบคลุมด้านการสงครามหลายมิติ เช่น วิจัยและพัฒนาอาวุธที่ใช้มือถือ จรวดนำวิถี ระบบเตือนภัยล่วงหน้า การรักษาทางการแพทย์ และระเบิดอะตอม

ส่วนสหราชอาณาจักรก็เดินหน้าก่อตั้งคณะกรรมการ MAUD (MAUD Committee) เพื่อศึกษาเรื่องระเบิดอะตอมในวันที่ 10 เมษายน ค.ศ.1940

คณะกรรมการ MAUD นำเสนอรายงานการศึกษาเกี่ยวกับการออกแบบและต้นทุนค่าใช้จ่ายในการสร้างระเบิดอะตอมใน ค.ศ.1941 รายงานฉบับนี้ส่งผลกระทบสำคัญอย่างน้อย 2 ทิศทาง

ทิศทางแรกคือ สหราชอาณาจักรและแคนาดาได้ก่อตั้งโครงการทิวบ์แอลลอยส์ (Tube Alloys) ขึ้นเพื่อพัฒนาระเบิดอะตอม โครงการนี้อนุมัติโดยวินสตัน เชอร์ชิลล์ เมื่อวันที่ 30 สิงหาคม ค.ศ.1941

อีกทิศทางคือ สหรัฐอเมริกาได้รับรายงานฉบับทางการเมื่อวันที่ 3 ตุลาคม ค.ศ.1941 โดยแวนเนวาร์ บุช ได้นำรายงานนี้เสนอต่อประธานาธิบดีโรสเวลต์

 

มีข้อสังเกตว่าในขณะนั้นสหรัฐอเมริกายังไม่ได้เข้าร่วมสงครามโลกครั้งที่ 2 จนกระทั่งในปลายปีนั้นเอง ญี่ปุ่นโจมตีเพิร์ล ฮาร์เบอร์แบบฉับพลันเมื่อวันที่ 7 ธันวาคม ค.ศ.1941

การโจมตีเพิร์ลฮาร์เบอร์ทำให้สหรัฐอเมริกาเข้าร่วมสงครามโลกครั้งที่สองอย่างเต็มรูปแบบ โดยประกาศสงครามต่อญี่ปุ่นในวันที่ 8 ธันวาคม และต่อมาเมื่อเยอรมนีและอิตาลีประกาศสงครามต่อสหรัฐอเมริกาในวันที่ 11 ธันวาคม สหรัฐอเมริกาจึงตอบโต้ด้วยการประกาศสงครามต่อทั้งเยอรมนีและอิตาลี

วันที่ 13 สิงหาคม ค.ศ.1942 สหรัฐอเมริกาได้ก่อตั้งโครงการแมนแฮตตัน (Manhattan Project) ขึ้น โดยมีศูนย์บัญชาการเรียกว่า Manhattan Engineer District ซึ่งอยู่ในเมืองนิวยอร์ก

ผู้อำนวยการของโครงการแมนแฮตตันคือ นายพลเลสลี โกรฟส์ ท่านนี้แหละครับที่เป็นคนเลือก เจ โรเบิร์ต ออปเพนไฮเมอร์ มาทำหน้าที่ผู้อำนวยการห้องปฏิบัติการลอส อะลามอส

ส่วนทางสหราชอาณาจักรก็ไม่สามารถดำเนินโครงการทิวบ์แอลลอยส์ได้ต่อไป เนื่องจากติดพันการสู้รบในยุโรปซึ่งต้องใช้งบประมาณมหาศาล ดังนั้น โครงการนี้จึงหลอมรวมเข้ากับโครงการแมนแฮตตันภายใต้ข้อตกลงควีเบค (Quebec Agreement) เมื่อวันที่ 19 สิงหาคม ค.ศ.1943

ข้อตกลงควีเบคมีเงื่อนไขหลายอย่าง เช่น ทั้งสองฝ่ายจะต้องเปิดเผยความรู้และเทคโนโลยีการสร้างระเบิดอะตอมให้แก่กัน หากมีสงครามเกิดขึ้นระหว่างกัน ทั้งสองประเทศจะไม่ใช้อาวุธนิวเคลียร์กับอีกฝ่าย และหากจะมีการใช้อาวุธนิวเคลียร์กับประเทศใด ทั้งสองฝ่ายจะต้องยินยอมร่วมกันเสียก่อน เป็นต้น

 

คราวนี้มาดูพัฒนาการด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีบ้าง

วันที่ 2 มีนาคม ค.ศ.1940 ที่มหาวิทยาลัยโคลัมเบีย มีการค้นพบว่ายูเรเนียม-235 สามารถเกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิสชั่นได้ดีกว่ายูเรเนียม-238

ช่วงปลายปี ค.ศ.1940 ถึงต้นปี ค.ศ.1941 ทีมนักวิทยาศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เบิร์กลีย์ สามารถสังเคราะห์ธาตุพลูโตเนียมได้โดยการระดมยิงยูเรเนียม-238 ด้วยดิวเทอรอน การค้นพบนี้ได้รับการยืนยันเมื่อวันที่ 24 กุมภาพันธ์ ค.ศ.1941

พลูโตเนียมมีความสำคัญเนื่องจากพบว่าพลูโตเนียม-239 เกิดปฏิกิริยาฟิสชั่นได้ง่ายกว่ายูเรเนียม-235 เสียอีก!

ช่วงปลายปี ค.ศ.1942 เอนรีโก แฟร์มี นำทีมวิจัยของห้องปฏิบัติการเชิงโลหะวิทยา (Metallurgical Laboratory) หรือ Met Lab แห่งมหาวิทยาลัยชิคาโกสร้างปฏิกิริยาลูกโซ่ที่เกิดขึ้นกับธาตุยูเรเนียม โดยปฏิกิริยานี้สามารถดำเนินไปด้วยตนเองและควบคุมได้โดยมนุษย์เป็นครั้งแรกของโลกเมื่อวันที่ 2 ธันวาคม ค.ศ.1942

พูดง่ายๆ คือ บัดนี้มนุษย์สามารถควบคุมการปลดปล่อยพลังงานนิวเคลียร์ได้แล้วนั่นเอง!

น่ารู้ด้วยว่าธาตุ 2 อย่างสำหรับการผลิตระเบิดอะตอม ได้แก่ ยูเรเนียม-235 และพลูโตเนียม-239 ต้องใช้การออกแบบที่แตกต่างกัน กล่าวคือ

ยูเรเนียม-235 ใช้แบบยิงมวลของยูเรเนียมชิ้นหนึ่งเข้ารวมกับอีกชิ้นหนึ่ง จนค่ามวลรวมเกินค่ามวลวิกฤต เรียกว่าการออกแบบชนิดปืน (gun-type design) ระเบิด Little Boy ที่ใช้กับเมืองฮิโรชิมาเป็นแบบนี้

ส่วนพลูโตเนียม-239 มีอัตราการเกิดปฏิกิริยาฟิสชั่นด้วยตนเองสูงเกินกว่าที่จะใช้การออกแบบชนิดปืนได้ จึงต้องใช้การบีบอัดด้วยความดันมหาศาลอย่างรุนแรง เรียกว่าการออกแบบชนิดอิมโพลชั่น (implosion-type design) ระเบิด Fat Man ที่ใช้กับเมืองนางซากิเป็นแบบนี้

อิมโพลชั่น หรือการบีบอัดด้วยความดันมหาศาลอย่างรุนแรงนี้มีการศึกษาทั้งทางทฤษฎีและการทดลอง โดยการทดลองเรียกว่า การทดสอบราลา (RaLa test) เป็นการศึกษาคลื่นกระแทกที่ทำให้เกิดอิมโพลชั่น ถือกันว่าการทดสอบนี้เป็นหนึ่งในการทดสอบที่สำคัญที่สุดในการออกแบบระเบิด

 

สหรัฐอเมริกาและสหราชอาณาจักรยังมีปฏิบัติการร่วมกันที่สำคัญอีกอย่างหนึ่งคือ พันธกิจแอลซอส (Alsos Mission) เพื่อมุ่งเข้ายึดเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์เชิงทดลองของเยอรมนี โดยค้นหาคน เอกสารบันทึก วัสดุต่างๆ อีกทั้งยังต้องป้องกันไม่ใช้สหภาพโซเวียตเข้าถึงสิ่งต่างๆ ที่ว่ามานี้ได้ก่อน

พันธกิจแอลซอสเกิดขึ้นเมื่อวันที่ 22 เมษายน ค.ศ.1945 ก่อนที่นาซีเยอรมนีจะยอมแพ้อย่างเป็นทางการเมื่อวันที่ 7 พฤษภาคม ในปีเดียวกัน

ต่อมาวันที่ 11 มิถุนายน ค.ศ.1945 Met Lab ได้นำเสนอรายงานแฟรงก์ (Frank Report) ตั้งชื่อตามหัวหน้าโครงการคือ เจมส์ แฟรงก์ สาระสำคัญคือข้อเสนอที่ว่าสหรัฐอเมริกาไม่ควรใช้อาวุธนิวเคลียร์เพื่อให้ญี่ปุ่นยอมแพ้ และคำทำนายว่าจะเกิดการแข่งขันกันสร้างอาวุธนิวเคลียร์เนื่องจากสหรัฐอเมริกาไม่สามารถเก็บความลับเอาไว้ได้ตลอดไป

การทดสอบระเบิดอะตอมลูกแรกของโลกที่ทรินิตี้ไซต์เกิดขึ้นเมื่อวันที่ 16 กรกฎาคม ค.ศ.1945 ตามที่ได้เล่าไว้ในบทความ ‘สุกสว่างพ่างเพี้ยงสุริยันกว่าพันดวง’ ก่อนหน้านี้แล้ว

ก่อนการทิ้งระเบิดที่ญี่ปุ่นได้มีการประกาศปฏิญญาพ็อตส์ดัม (Potsdam Declaration) เมื่อวันที่ 26 กรกฎาคม ค.ศ.1945 โดยเตือนญี่ปุ่นถึง “การทำลายล้างอย่างเบ็ดเสร็จอย่างฉับพลัน”

วันที่ 6 สิงหาคม ระเบิด Little Boy ถูกทิ้งลงที่เมืองฮิโรชิมา…

วันที่ 9 สิงหาคม ระเบิด Fat Man ถูกทิ้งลงที่เมืองนางาซากิ…

ญี่ปุ่นประกาศยอมแพ้ในวันที่ 15 สิงหาคม ค.ศ.1945 (หรือวันที่ 14 สิงหาคม ในสหรัฐอเมริกา)

ในปีถัดมาสหรัฐอเมริกาประกาศกฎหมาย Atomic Energy Act เมื่อวันที่ 1 สิงหาคม ค.ศ.1946

วันที่ 15 สิงหาคม ค.ศ.1947 ได้ยกเลิก Manhattan Engineer District นับเป็นการสิ้นสุดโครงการแมนแฮตตันอย่างเป็นทางการ

 

สะดวก ฉับไว คุ้มค่า สมัครสมาชิกนิตยสารมติชนสุดสัปดาห์ได้ที่นี่https://t.co/KYFMEpsHWj

— MatichonWeekly มติชนสุดสัปดาห์ (@matichonweekly) July 27, 2022