Awan dari bom atom di Nagasaki dari Koyagi-jima pada tahun 1945 adalah salah satu letupan nuklear pertama yang berlaku di dunia ini. Setelah puluhan tahun berdamai, Korea Utara meletupkan bom lagi. Kredit: Hiromichi Matsuda.

Sains tahu jika sebuah negara sedang menguji bom nuklear

Gempa? Letupan nuklear? Pembelahan atau pelakuran? Kita tahu, walaupun pemimpin dunia berbohong.

"Korea Utara telah memberikan pelajaran besar kepada semua negara di dunia, terutama negara-negara yang diktator atau apa sahaja: jika anda tidak mahu diserang oleh Amerika, dapatkan beberapa senjata nuklear." -Michael Moore

Di pentas antarabangsa, ada beberapa perkara yang lebih menakutkan bagi dunia daripada kemungkinan adanya perang nuklear. Banyak negara memiliki bom - beberapa dengan bom fisi, yang lain telah mencapai peleburan nuklear yang mematikan - tetapi tidak semua orang secara terbuka menyatakan apa yang mereka miliki. Ada yang meletupkan alat nuklear sambil menafikannya; yang lain mengaku memiliki bom fusion ketika mereka tidak memiliki kemampuan. Berkat pemahaman mendalam tentang sains, Bumi, dan bagaimana gelombang tekanan melaluinya, kita tidak memerlukan bangsa yang benar untuk mengetahui kisah sebenarnya.

Foto Kim Jong-Un, dikeluarkan hanya beberapa minggu sebelum letupan nuklear Korea Utara yang paling baru. Ini menunjukkan pemimpin negara di ladang Lele di lokasi yang tidak didedahkan di Korea Utara. Kredit gambar: KNS / AFP / Getty Images.

Pada bulan Januari 2016, pemerintah Korea Utara mendakwa bahawa mereka meletupkan Bom Hidrogen, yang mereka janjikan untuk digunakan terhadap penyerang yang mengancam negara mereka. Walaupun kedai berita menunjukkan gambar awan cendawan di samping pelaporannya, itu bukan sebahagian daripada ujian nuklear moden; itu adalah rakaman arkib. Radiasi yang dilepaskan ke atmosfera berbahaya, dan merupakan pelanggaran jelas terhadap Perjanjian Larangan Uji Nuklear Komprehensif 1996. Oleh itu, apa yang biasanya dilakukan oleh negara-negara, jika mereka ingin menguji senjata nuklear, adakah mereka melakukannya di mana tidak ada yang dapat mengesan radiasi: bawah tanah.

Di Korea Selatan, laporan mengenai situasi itu mengerikan, tetapi tidak tepat, kerana awan cendawan yang ditunjukkan sudah berusia puluhan tahun dan rakaman yang tidak berkaitan dengan ujian Korea Utara. Kredit gambar: Yao Qilin / Xinhua Press / Corbis.

Anda boleh meletupkan bom di mana sahaja yang anda mahukan: di udara, bawah air di lautan atau laut, atau di bawah tanah. Ketiga-tiganya dapat dikesan secara prinsip, walaupun tenaga letupan akan "teredam" oleh apa sahaja medium yang dilaluinya.

  • Udara, yang paling tidak padat, melakukan pekerjaan terburuk dalam meredam suaranya. Ribut petir, letusan gunung berapi, pelancaran roket dan letupan nuklear bukan sahaja memancarkan gelombang suara yang sensitif pada telinga kita, tetapi gelombang infrasonik (panjang gelombang panjang, frekuensi rendah) yang - sekiranya berlaku letupan nuklear - begitu bertenaga sehingga pengesan di seluruh dunia akan mudah mengetahuinya.
  • Air lebih padat, dan walaupun gelombang bunyi bergerak lebih cepat di medium air daripada yang mereka lakukan di udara, tenaga menghilang lebih jauh dari jarak. Namun, jika bom nuklear diletupkan di bawah air, tenaga yang dilepaskan sangat besar sehingga gelombang tekanan yang dihasilkan dapat dengan mudah diambil oleh pengesan hidroakustik yang telah digunakan oleh banyak negara. Selain itu, tidak ada fenomena alam akuatik yang dapat dikelirukan dengan letupan nuklear.
  • Oleh itu, jika sebuah negara ingin mencuba dan "menyembunyikan" ujian nuklear, pertaruhan terbaik mereka adalah melakukan ujian di bawah tanah. Walaupun gelombang seismik yang dihasilkan dapat menjadi sangat kuat dari letupan nuklear, alam mempunyai kaedah penjanaan gelombang seismik yang lebih kuat: gempa bumi! Satu-satunya cara untuk membezakan mereka adalah dengan melakukan segitiga lokasi yang tepat, kerana gempa hanya sangat jarang terjadi pada kedalaman 100 meter atau kurang, sementara ujian nuklear (setakat ini) selalu terjadi hanya jarak jauh di bawah tanah.

Untuk tujuan ini, negara-negara yang telah mengesahkan Perjanjian Larangan Uji Nuklear telah mendirikan stesen seismik di seluruh dunia untuk mengendus setiap ujian nuklear yang terjadi.

Sistem pemantauan ujian nuklear antarabangsa, memperlihatkan lima jenis ujian utama dan lokasi setiap stesen. Semua diberitahu, terdapat 337 stesen aktif pada masa ini. Kredit gambar: CTBTO.

Tindakan pemantauan seismik inilah yang memungkinkan kita membuat kesimpulan tentang betapa kuatnya letupan, dan juga di mana di Bumi - dalam tiga dimensi - ia berlaku. Kejadian seismik Korea Utara yang berlaku pada tahun 2016 dikesan di seluruh dunia; terdapat 337 stesen pemantauan aktif di seluruh Bumi yang sensitif terhadap kejadian seperti ini. Menurut Kajian Geologi Amerika Syarikat (USGS), ada kejadian yang berlaku di Korea Utara pada 6 Januari 2016, yang setara dengan gempa berkekuatan 5.1 skala Richter, yang terjadi pada kedalaman 0.0 kilometer. Berdasarkan besarnya gempa bumi dan gelombang seismik yang dikesan, kita berdua dapat menyusun semula jumlah tenaga yang dilepaskan oleh peristiwa itu - sekitar setara dengan 10 kiloton TNT - dan menentukan sama ada ini kemungkinan peristiwa nuklear atau tidak.

Berkat kepekaan stesen pemantauan, kedalaman, magnitud, dan lokasi letupan yang menyebabkan Bumi bergegar pada 6 Januari 2016, dapat dilaksanakan dengan baik. Kredit gambar: Kajian Geologi Amerika Syarikat, melalui http://earthquake.usgs.gov/earthquakes/eventpage/us10004bnm#general_map.

Kunci sebenarnya, di luar bukti keadaan besarnya dan kedalaman gempa, berasal dari jenis gelombang seismik yang dihasilkan. Secara umum, terdapat gelombang-S dan gelombang-P, di mana S bermaksud sekunder atau ricih, sementara P bermaksud primer atau tekanan. Gempa diketahui menghasilkan gelombang S yang sangat kuat berbanding gelombang P, sementara ujian nuklear menghasilkan gelombang P yang lebih kuat. Sekarang, Korea Utara mendakwa ini adalah bom hidrogen (gabungan), yang jauh lebih mematikan daripada bom pembelahan. Manakala tenaga yang dikeluarkan oleh senjata gabungan berasaskan Uranium atau Plutonium biasanya berada pada urutan 2-50 kiloton TNT, sebuah bom H (atau bom Hidrogen) dapat memiliki pelepasan tenaga yang seribu kali lebih besar, dengan catatan diadakan oleh ujian Uni Soviet tahun 1961 terhadap Tsar Bomba, dengan tenaga TNT 50 Megaton dilepaskan.

Letupan Tsar Bomba tahun 1961 adalah letupan nuklear terbesar yang pernah berlaku di Bumi, dan mungkin merupakan contoh senjata gabungan yang paling terkenal yang pernah dibuat. Kredit gambar: Andy Zeigert / flickr.

Profil gelombang yang diterima di seluruh dunia memberitahu kami bahawa itu bukan gempa bumi. Jadi ya, Korea Utara mungkin meletupkan bom atom. Tetapi, apakah itu bom fusi atau bom pembelahan? Terdapat perbezaan besar antara keduanya:

  • Bom pembelahan nuklear mengambil elemen berat dengan banyak proton dan neutron, seperti isotop Uranium atau Plutonium tertentu, dan mengebomnya dengan neutron yang berpeluang ditangkap oleh inti. Apabila penangkapan berlaku, ia menghasilkan isotop baru yang tidak stabil yang akan berpisah menjadi nukleus yang lebih kecil, melepaskan tenaga, dan juga neutron bebas tambahan, yang memungkinkan terjadinya reaksi berantai. Sekiranya persediaan dilakukan dengan betul, sebilangan besar atom dapat mengalami reaksi ini, menjadikan bahan beratus-ratus miligram atau bahkan gram menjadi tenaga murni melalui Einstein E = mc².
  • Bom peleburan nuklear mengambil unsur cahaya, seperti hidrogen, dan di bawah tenaga, suhu dan tekanan yang luar biasa, menyebabkan unsur-unsur ini bergabung menjadi unsur yang lebih berat seperti helium, melepaskan lebih banyak tenaga daripada bom pembelahan. Suhu dan tekanan yang diperlukan sangat besar sehingga satu-satunya cara kita mengetahui bagaimana membuat bom fusi adalah mengelilingi pelet bahan bakar peleburan dengan bom pembelahan: hanya pelepasan tenaga yang luar biasa yang dapat mencetuskan reaksi peleburan nuklear yang kita perlukan. untuk melepaskan semua tenaga itu. Ini boleh menjadikan satu kilogram jirim menjadi tenaga tulen pada tahap pelakuran.
Kesamaan antara ujian pembelahan nuklear yang diketahui dan ujian pembelahan yang disyaki tidak dapat disangkal. Walaupun ada tuntutan yang dibuat, bukti menunjukkan sifat sebenar peranti ini. Perhatikan bahawa label Pn dan Pg ada di belakang, perincian yang mungkin hanya diketahui oleh ahli geofizik. Kredit gambar: Alex Hutko di Twitter, melalui https://twitter.com/alexanderhutko/status/684588344018206720/photo/1.

Dari segi hasil tenaga, tidak mungkin gempa Korea Utara disebabkan oleh bom gabungan. Sekiranya ada, ia adalah tenaga paling rendah, tindak balas pelakuran paling efisien yang pernah dibuat di planet ini, dan melakukannya dengan cara yang bahkan para ahli teori tidak pasti bagaimana ia boleh berlaku. Sebaliknya, terdapat banyak bukti bahawa ini tidak lebih daripada bom pembelahan, kerana hasil stesen gempa ini - yang disiarkan dan direkodkan oleh ahli seismologi Alexander Hutko - menunjukkan persamaan yang luar biasa antara bom pembelahan Korea Utara 2013 dan letupan 2016.

Perbezaan antara gempa bumi yang berlaku secara semula jadi, yang isyaratnya rata-rata ditunjukkan dengan warna biru, dan ujian nuklear, seperti yang ditunjukkan dalam warna merah, tidak menimbulkan kesamaran mengenai sifat kejadian tersebut. Kredit gambar: 'Sleuthing Seismic Signals', Kajian Sains dan Teknologi, Mac 2009.

Dengan kata lain, semua data yang kita miliki menunjukkan satu kesimpulan: hasil ujian nuklear ini adalah bahawa kita mempunyai reaksi pembelahan yang terjadi, tanpa sedikit pun reaksi reaksi peleburan. Tidak kira sama ada kerana fusion fusion dirancang dan gagal, atau kerana idea bahawa Korea Utara mempunyai bom fusion dirancang untuk menjadi penipu yang menakutkan, ini pasti bukan gempa bumi! Gelombang-S dan gelombang-P membuktikan bahawa Korea Utara meletupkan senjata nuklear, yang melanggar undang-undang antarabangsa, tetapi pembacaan seismik, walaupun lokasinya yang sangat jauh, memberitahu kami bahawa itu bukan bom fusi. Korea Utara memang memiliki teknologi nuklear era 1940-an, tetapi tidak lebih jauh. Semua ujian mereka hanyalah pembelahan, bukan gabungan. Walaupun pemimpin dunia berbohong, Bumi akan memberitahu kita yang sebenarnya.

Bermula Dengan Bang kini ada di Forbes, dan diterbitkan semula di Medium terima kasih kepada penyokong Patreon kami. Ethan telah mengarang dua buku, Beyond The Galaxy, dan Treknology: The Science of Star Trek dari Tricorder hingga Warp Drive.