Бомба, уничтожившая Хиросиму — «Малыш» — была бомбой деления U-235. Ее взрывная мощность равнялась примерно 15 килотоннам взрывчатого вещества. Если вы сделаете огромную кучу тротила размером с офисное здание среднего размера, у вас получится «бомба» более мощная, чем та, которую сбросили в 1945 году. Но это не та бомба, которую можно сбросить на врага или выстрелить ею туда же, но тем не менее это бомба.
Бомбы деления были очень мощные по сравнению с обычными бомбами середины 1940-х годов. Но проблема делящейся массы в том, что когда через нее протекает цепная реакция, это накладывает на бомбу верхний предел примерно в 500 килотонн. Чтобы стать больше, нужен синтез.
Введите водородную бомбу
Водородные бомбы используют силу реакции деления, чтобы запустить реакцию термоядерного синтеза. Царь-бомба, самое крупное подобное оружие, взорванное на данный момент, имеет мощность около 50 мегатонн, но теоретически можно взорвать до 100 мегатонн. Мощность водородной бомбы зависит только от количества термоядерного топлива, которое она несет, и материалов, используемых для взрыва. Однако эти вещи занимают место, и поэтому «Царь-бомба» представляла собой теоретический максимум, поскольку это верхний предел того, что можно без проблем прикрепить к самолету или ракете.
Таким образом, Царь-бомба является пригодным для использования оружием, и, вероятно, самая мощная из возможных водородных бомб (даже несмотря на то, что она не очень практична). Нет особой причины, по которой вы не могли бы построить водородную бомбу большего размера, но в какой-то момент она становится бесполезной в качестве оружия, точно так же, как гора тротила размером с небольшое здание не может быть использована в качестве оружия.
Таким образом, разница между «Малышом» и огромной кучей тротила заключается не в мощности, а в плотности энергии. Аналогичным образом, разница между «Царь-бомбой» и грудой из 3333 бомб, сброшенных на Хиросиму, также заключается в плотности энергии.
Итак, есть ли что-нибудь, из чего мы могли бы сделать бомбу, обладающую еще большей плотностью энергии, чем термоядерная боеголовка? Безусловно, да.
Бомба из антивещества
Стоит отметить, что на данный момент мы находимся в сфере научной фантастики. Человечество пока не обладает ни средствами для производства сколько-нибудь значимого количества антиматерии, ни возможностями для ее хранения, но мы знаем, что она существует, и мы знаем, что ее хранение возможно, по крайней мере, теоретически.
В реакции деления атом распадается и высвобождается крошечный процент энергии связи ядра. В реакции синтеза два маленьких атома сливаются в более крупный, и общая энергия связи большего ядра меньше, чем общая энергия связи двух меньших, и эта разница высвобождается в виде свободной энергии. В обоих случаях небольшой процент массы ядерного топлива выделяется в виде энергии согласно уравнению Эйнштейна, E=mc^2.
В случае с антивеществом ВСЯ масса топлива из антивещества и вещества, с которой оно взаимодействует, преобразуется в энергию. Это значительно более плотная энергия, чем реакции синтеза или деления. Полграмма антиматерии соединится с половиной грамма материи, высвободив около 21,5 килотонн энергии. Это означает, что капля водорода из антивещества имеет такую же взрывную мощность, как и бомба, уничтожившая Хиросиму. Это означает, что эквивалент Царь-бомбы из антивещества поместился бы в обычном стеклянном стакане.
Это, конечно, теоретически. Мы еще далеки от производства миллиграммов, а тем более килограммов антиматерии, и для ее безопасного и надежного сдерживания потребуются экзотические магнитные системы сдерживания размером со здание.
И хотя мы вряд ли решим эти проблемы завтра, они могут быть решены когда-нибудь. Хорошая новость в том, что, когда этот день наступит, ответом на неизбежный вопрос «можем ли мы создать еще более мощную бомбу» будет «нет». Реакция антивещества/материи — это теоретический верхний предел плотности энергии в соответствии с нашим нынешним пониманием законов физики.