核兵器の歴史

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出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2024/01/08 15:51 UTC 版)

概要

原子爆弾と呼ばれる核分裂を利用した兵器は、最初ケベック協定を背景としたアメリカ、イギリス、カナダの協力によるマンハッタン計画によって開発された。そしてその計画によって開発された核兵器は、第二次世界大戦の終わりに広島と長崎で実際に使用された。ソ連はその後独自の核兵器開発計画を進め、1949年に原爆を開発した。その後両国は、より強力な水素爆弾又は熱核爆弾と呼ばれる核兵器を開発した。

冷戦期間中を通じて、米ソ両国は数千の核兵器を備蓄し、核弾頭を備えた世界のどこをも狙うことができるミサイルを多数配備した。50年代から60年代にかけて他3国が核兵器を開発した。21世紀初頭、少なく見積もっても9つの国が使用可能な核兵器を所持しているとされている。核兵器の脅威と新たな国への核拡散を防ぐために、国際的な交渉が数多くなされている。

これまで、少なくとも4回の大きな偽の核警報が発令されていて、最近では1995年に起こっている^[1]。それらは、アメリカとロシア両方の早期警戒手続き (early warning protocols) による核攻撃の可能性を招いている^[2]。

1930年代の政治と物理

ウラン235に中性子が衝突させられると、ウランはバリウム141とクリプトン92へ核分裂し、1個から3個の熱中性子を放出する。そのとき同時に莫大なエネルギーも放出する。

詳細は「物理学の歴史」、「第二次世界大戦」、および「核分裂の発見」を参照

20世紀の最初の10年に、原子の性質について物理学上の革命的な発見がなされた。1898年に、フランスの物理学者のピエール・キュリーと、そのポーランド人の妻マリ・キュリーによってピッチブレンド (閃ウラン鉱) 内から放射性物質が発見され、彼らはその放射性物質をラジウムと名付けた^[3]。この発見を知った科学者と一般の人たち両方は、我々のまわりにある物質が、莫大な量の見えないエネルギーを有していることを知り、これを利用できるかもしれないと考えるようになった。

1911年にアーネスト・ラザフォードによって行われた実験によって、原子のほとんどの質量は、原子核と呼ばれる原子の中心部に存在しているということ、原子は陽子という正の電化を持った粒子と、そのまわりを囲む電子を含むことが示された^[4]^[5]。1932年に、ジェームス・チャドウィックは、原子核にはもう一つの基本的な要素、中性子を含むことを発見した^[6]。同年、ジョン・コッククロフトとアーネスト・ウォルトンは、原子を世界で初めて"分割"し、元素を別の元素に人工的に変換する実験を行なった^[7]。そして1933年、レオ・シラードは、中性子を用いた連鎖反応のアイデアを構想し、原子爆弾の理論的な可能性を提案した^[8]。シラードの取得した原子力の利用に関する特許は、1936年、秘密裏にイギリス海軍に譲渡された。実際に核兵器を開発したわけではないものの、このことをもってシラードを学術的な原子爆弾の父と呼ぶものも居る。

1934年、マリ・キュリーの娘イレーヌ・ジョリオ＝キュリーとその夫フレデリックは、アルミニウムへα線を照射することによって、人工放射性同位元素の製造に成功し、翌年二人はノーベル賞を得た^[9]。また同年、イタリア人物理学者のエンリコ・フェルミは中性子をウランへ照射することで、同様に放射性同位体が得られることを雑誌のネイチャーで報告している^[10]。

1938年の12月、ドイツ人化学者のオットー・ハーンとフリッツ・シュトラスマンはウランへ中性子を照射した後、ウランよりも原子量の小さいバリウムが発見されたと科学雑誌に発表した^[11]。同時に、二人はスウェーデンで働く物理学者のリーゼ・マイトナーにこの結果を手紙で相談した。マイトナーとその甥オットー・ロベルト・フリッシュは、すぐにこの結果が、核分裂 (このときはそうは呼ばれていなかったが) によるものだと解釈した^[12]。 1939年1月13日に、フリッシュはこれを実験で確かめている^[13]。この実験の見学希望者の中に、ウィリアム・A・アーノルドというアイルランド系アメリカ人生物学者がおり、彼の言葉からバクテリアの細胞分裂になぞらえてこの現象を"分裂 (fission) "と名付けたという^[14]。

オットーとストラスマンの実験に対するマイトナーとフリッツの解釈は、すぐに公表前から大西洋を渡り、アメリカのプリンストン大学教授ニールス・ボーアのもとへ届けられた。プリンストンで働くコロンビア大学教授のイジドール・イザーク・ラービとウィリス・ラムの2人は、核分裂のニュースを聞き、それをコロンビア大学へ持ち帰った。そこで、ラービは数カ月前ノーベル賞を受けたばかりのエンリコ・フェルミにそのニュースを伝えたという。フェルミは核分裂が起こったという結果の正しさを確信した。その後すぐにボーアはフェルミに会うためにプリンストンへ向った。フェルミの教授室には彼が居なかったので、ボーアはプリンストン大学のサイクロトロンエリアへと降りていった。ボーアはそこで中性子の研究中の大学院生ハーバート・アンダーソンを見付けると、そこでウランの原子核の分裂と、その説明モデルについて語ったという^[15]。

ウランへ中性子を照射したときに起きる核分裂によって放出されるエネルギーを計測する必要がある、とコロンビア大学の多くの科学者は考えていた。1939年の1月25日に、コロンビア大学の実験チームは大学内のピューピンホール（Pupin Hall）の地下で、アメリカ初の核分裂実験を実施した^[16]。

ナチスが1938年にチェコスロバキアへ、次いで1939年にポーランドへ侵攻し、第二次世界大戦が勃発すると、ヨーロッパのトップ物理学者たちは差し迫った危機を避け、アメリカへと渡っていった。枢軸国側、連合国側両方の科学者たちは、核分裂を利用した兵器の実現可能性について自覚していたものの、その時点ではどのように実現されるのかまったく分かっていなかった。にもかかわらず、第二次大戦の初期の数年のうちに、物理学者たちは不意に核物理学について公表することを差し控えるようになった。敵対する側がどんなアドバンテージも得られないようにするための自主検閲であった。

1940年に英米で発表された日本の研究

1940年5月3日付けの理研の仁科芳雄と東京帝国大学理学部化学科の木村健二郎等の論文に、ウラン238に高速中性子を照射した実験において、今では核兵器の爆発によって生成することが知られているネプツニウム237^[17] を生成した^[18] ことが記され、同年、米国の物理学誌フィジカル・レビューに掲載された^[19]。また、同実験では、１回の核分裂で10個以上の中性子が放出され核分裂連鎖反応(超臨界)を伴うことが知られている対称核分裂による生成物^[20] が生成されたことが、『Fission Products of Uranium produced by Fast Neutrons(高速中性子によって生成された核分裂生成物)』と題して、同年7月6日付けの英国の学術雑誌ネイチャーに掲載された^[21]^[22]。