Đúng 75 năm trước, ngày 6-8-1945, Hoa Kỳ đã ném xuống Hiroshima quả bom nguyên tử đầu tiên, kết thúc Thế chiến thứ hai. Nhưng năng lượng nguyên tử đã được Einstein khám phá vào năm 1902 với công thức trứ danh E=MC2, và chất phóng xạ đã được Henry Becquerel phát hiện từ trước đó nữa, vào năm 1896. Vì cớ gì mà các nhà bác học Đức cứ loay hoay mãi, không tạo ra được quả bom nguyên tử đầu tiên, để cho nước Mỹ qua mặt và lên ngôi bá chủ thế giới? Bài viết sau đây của nhà báo Tom Siegfried tiết lộ bí ẩn lịch sử ly kỳ này.
Bom nguyên tử đã nhanh chóng kết thúc Thế chiến thứ hai, nhưng lại khởi đầu cho một kiểu xung đột khác: Chiến tranh lạnh đe dọa tiêu diệt cả loài người bằng vũ khí hạt nhân. Vì thế, có thể hiểu được rằng vào ngày kỷ niệm 75 năm quả bom đầu tiên tàn phá Hiroshima (6-8-1945) nhiều người có khuynh hướng nhắm vào những biến cố địa-chính trị xảy ra sau đó mấy chục năm. Nhưng cũng cần phải nghĩ đến câu chuyện khoa học ly kỳ dẫn đến sự ra đời của quả bom nguyên tử.
Thật không dễ xác định câu chuyện bắt đầu từ đâu. Phân hạch hạt nhân – nguồn gốc năng lượng của quả bom – được khám phá vào năm 1938, chưa đầy 7 năm trước sự kiện Hiroshima. Nhưng khoa học nằm sau năng lượng hạt nhân lại xuất phát từ mấy chục năm trước đó. Có thể nói là năm 1905, khi Einstein tiết lộ cho thế giới biết công thức lừng danh E=Mc2. Hay đúng hơn là năm 1896, lúc Henri Becquerel khám phá ra chất phóng xạ. Nó tiết lộ một loại năng lượng mới khổng lồ ẩn nấp bên trong những hạt cực nhỏ tạo ra vật chất, những thành phần làm nên nguyên tử.
Dù thế nào, khi khoa học bắt đầu hiểu được thế giới nằm bên dưới nguyên tử, không sức mạnh nào có thể ngăn chặn được sự hiểu biết của con người về năng lượng nguyên tử. Nhưng con đường đi từ khoa học cơ bản cho đến quả bom không phải là con đường thẳng! Chẳng có cái gì rõ ràng cho thấy là năng lượng hạt nhân có thể được sử dụng trong quân sự hay bất cứ chuyện gì khác có giá trị.
Viết trên tạp chí Science News Bulletin vào năm 1921, nhà vật lý học Robert Millikan nói rằng 1 gram radium, khi phân hủy thành chì sẽ phát ra năng lượng cao gấp 300.000 lần đốt cháy 1 gram than. “Nhưng đừng lo!”, ông nói. Bởi vì gom khắp thế giới cũng chưa tìm đủ được một “hạt bắp” chất radium! Nhưng hãy coi chừng: có thể nói trước rằng nguồn năng lượng này cũng có thể tích chứa trong các nguyên tử không phóng xạ!
Năm 1923, biên tập viên Edwin Slosson của tạp chí Science News-letter (tiền thân của tạp chí Science News hiện nay) cũng lưu ý rằng “mọi nguyên tố đều tích chứa năng lượng như thế nếu ta biết cách giải phóng nó”. Nhưng ông cũng phải công nhận: “Các nhà khoa học còn chưa có thể làm được điều này, ngoại trừ việc có năng lượng lớn hơn từ một nguồn khác!” Khi đó, các nhà vật lý học cho rằng năng lượng khổng lồ của nguyên tử được tích trữ trong hạt nhân của nó: khám phá của Ernest Rutherford năm 1911. Nhưng thu được nó để sử dụng là chuyện không tưởng, ít nhất là đối với Ernest Rutherford, khi ông nói vào năm 1933: “Bất cứ ai muốn khai thác năng lượng hạt nhân này đều giống như kẻ nói chuyện với mặt trăng!”.
Nhưng trước đó một năm, công cụ để khai thác được năng lượng hạt nhân đã được tìm thấy bởi một người Anh tên là James Chadwick (1891-1974)! Đó là hạt neutron còn nhỏ hơn nguyên tử! Không mang điện tích, nó là viên đạn lý tưởng để bắn vào hạt nhân, mà không bị điện trường âm của vành hay dương của lõi nguyên tử tống ra ngoài. Khi bị hạt neutron bắn trúng, hạt nhân sẽ bị chấn động ngay rồi vỡ tung! Thí nghiệm này đã từng được Enrico Fermi tại Ý thực hiện trên hạt nhân uranium, khiến cho nó bị vỡ ra. Nhưng ông lại không biết, mà nghĩ rằng mình chỉ tạo ra được một hạt mới nặng hơn với số lượng 93 (proton) trong khi uranium chỉ có 92!
Chẳng ai đồng ý! Nhà hóa học vật lý người Đức Ida Noddack nói rằng chứng cớ không thuyết phục và có thể Fermi đã tạo ra những hạt mới nhẹ hơn vì là những mảnh vụn của uranium vỡ ra! Nhưng bà đang thách thức trí thông minh của nhân loại thời đó, khi nhà hóa học người Đức Otto Hans một năm sau đó viết rằng: “Ý tưởng đập vỡ nhân nguyên tử uranium thành những mảnh nhỏ hơn là hoàn toàn không tưởng với các quy luật của vật lý nguyên tử! Đập vỡ hạt nhân nguyên tử nặng thành những hạt nhẹ hơn là chuyện hoàn toàn bất khả thi”.
Thế nhưng Hans và nhà vật lý học người Áo Lise Meitner vẫn tiếp tục dùng hạt neutron “oanh tạc” vào uranium, tạo ra cái mà họ tin là những “nguyên tố mới”. Chẳng bao lâu sau, Lise Meitner từ Đức bỏ chạy sang Thụy Điển để trốn phát xít Đức đang truy sát người Do Thái. Otto Hans vẫn tiếp tục công việc với nhà hóa học Fritz Strassmann. Tháng 12-1938, họ tìm thấy một nguyên tố và nghĩ đó là radium vì không thể phân biệt được với barium. Thực ra, đó chính là barium. Họ không thể giải thích được lý do tại sao.
Otto Hans viết thư kể lại cho Meitner, ông này bàn bạc với người cháu tên Otto Frisch, nhà vật lý học đang nghiên cứu tại Viện Niels Bohr ở Copenhaguen, Đan Mạch. Lise Meitner và Frisch mường tượng điều đang xảy ra: hạt neutron đã phá vỡ được uranium! Barium là một trong những mảnh vụn kết quả. Frisch kể với Bohr và cùng lúc bàn bạc chuyện kiếm tàu vượt biên sang Mỹ, trốn chạy phát xít Đức. Ông này nghĩ ngay đến chuyện phá vỡ được hạt nhân, xác tín niềm tin hạt nhân nguyên tử giống như một giọt chất lỏng.
Khi đến được Hoa Kỳ, Bohr cộng tác với John Archibald Wheeler, thuộc Đại học Princeton và giải thích về quy trình “chẻ đôi” (fission) hạt nhân. Cả hai nhanh chóng phát hiện ra rằng uranium 235 dễ chẻ hơn loại uranium thô 238 lấy từ quặng mỏ. Phân tích của họ cho thấy nguyên tố số 94 chưa tìm thấy cũng có thể “chẻ” được rất dễ dàng! Kết quả nghiên cứu của họ được công bố trong một bài báo khoa học vào ngày 1-9-1939, đúng lúc Hitler tấn công vào Ba Lan. Thế chiến thứ hai bùng nổ.
Trong khoảng thời gian từ lúc Bohr đặt chân đến Hoa Kỳ vào tháng 1-1939 cho đến khi bài báo viết chung với Wheeler được công bố, tin tức về việc “chẻ đôi được hạt nhân nguyên tử” đã làm chấn động cộng đồng khoa học toàn cầu. Chẳng hạn, cuối tháng 1, danh từ fission (phân hạch) đã đến được Đại học Berkeley, nơi làm việc của nhà vật lý học hàng đầu nước Mỹ J. Robert Oppenheimer.
Trong số các giáo sư trẻ tại đây biết được từ ngữ fission có Glenn Seaborg. Năm 1941, ông này thấy rằng nguyên tố số 94 mà Bohr và Wheeler đã từng tiên đoán chính là plutonium. Seaborg kể lại trong một cuộc phỏng vấn vào năm 1997: “Thoạt tiên Oppenheimer không tin có thể chẻ được hạt nhân nguyên tử. Nhưng chỉ sau mấy phút, ông nghĩ ngay là có thể được! Nó làm cho tất cả mọi người đều kinh ngạc”.
Sau giây phút kinh ngạc ban đầu, các nhà vật lý học đều nhanh chóng hiểu ra rằng phản ứng phân hạch là chìa khóa để mở kho chứa năng lượng khổng lồ bên trong nguyên tử. Nhà vật lý học Hans Bethe nói trong cuộc phỏng vấn vào năm 1997: “Nhiều người xác nhận rằng thực ra, khi oanh tạc uranium bằng neutron, đặc biệt là neutron tốc độ chậm, tiến trình xảy ra sẽ giải tỏa một năng lượng khủng khiếp. Chẳng bao lâu sau, ai ai cũng nghĩ đến ứng dụng nó cho quân sự”.
Trong một cuộc phỏng vấn vào năm 1985, Wheeler nói: “Đe dọa của chiến tranh đến càng lúc càng gần hơn. Không thể không nghĩ chuyện này (phân hạch) sẽ dẫn đến một biến cố lớn trong cuộc chiến. Đầu năm 1939, một hội nghị của các nhà vật lý học để bàn về fission đều đi đến thống nhất: chế tạo một quả bom hạt nhân là hoàn toàn khả dĩ!”
Lo sợ người Đức sẽ ra tay chế tạo bom hạt nhân sớm hơn đã khiến cho Einstein phải viết một bức thư gởi Tổng thống Franklin D. Roosevelt vào tháng 8-1939. Từ đó dẫn đến Dự án Manhattan. Rõ ràng là chế tạo một quả bom phân hạch đòi hỏi phải tạo ra một phản ứng dây chuyền. Quy trình phân hạch cần phải tự mình giải tỏa neutron để nó tiếp tục bắn vào những hạt uranium khác.
Vào tháng 12-1942, Enrico Fermi (1901-1954) lãnh đạo một nhóm nghiên cứu tại Đại học Chicago chứng minh có thể duy trì được phản ứng nổ dây chuyền bằng một khối lượng tới hạn (masse critique). Sau đó việc chế tạo quả bom nguyên tử được tiến hành tại Los Alamos, bang New Mexico, dưới quyền điều khiển của Robert Oppenheimer.
Thoạt tiên, các nhà khoa học không tin quả bom có thể hoàn nhanh để kịp sử dụng cho chiến tranh. Chẳng hạn, Bethe chỉ lo chú tâm vào radar: “Tôi xem toàn bộ dự án này chỉ là một việc làm lãng phí thời gian. Tôi nghĩ nó chẳng hữu ích gì cho cuộc chiến tranh”. Nhưng đến tháng 4-1943, Robert Oppenheimer đã tuyển được chính Bethe vào làm việc với mình tại Los Alamos! Đến lúc này, phần khoa học đã hoàn chỉnh và con đường thiết kế-chế tạo quả bom chỉ cần đi thẳng một mạch! Bethe kể: “Tất cả cái mà chúng tôi phải làm là tìm ra những khó khăn ngoài dự kiến”.
Cuối cùng, quả bom đầu tiên đã được cho nổ thử nghiệm tại Alamogordo vào tháng 7-1945, khoảng 3 tuần lễ trước khi quả bom ném xuống thành phố Hiroshima của Nhật Bản.
Đó là một thứ vũ khí khủng khiếp hơn bất cứ thứ gì khác mà nhân loại đã từng gặp phải hay tưởng tượng ra và khoa học phải chịu trách nhiệm. Nhưng chỉ có thể bởi vì khoa học đã hiểu được thiên nhiên sâu xa hơn trước đây. Ban đầu, không ai biết sự hiểu biết đó sẽ dẫn con người đi đến đâu.
Tuyệt đối không có ai nhìn thấy trước việc khám phá ra chất phóng xạ hay hạt nhân nguyên tử và cả hạt neutron sẽ dẫn đến khả năng chế tạo được vũ khí giết người hàng loạt. Thế nhưng khi đã hiểu được rồi thì việc chế tạo ra bom là không thể nào tránh được.
Sau khi Đức đầu hàng trong Thế chiến thứ hai, Đồng minh bắt giữ một số nhà khoa học hàng đầu của Đức, trong đó có cả Werner Heisenberg, người lãnh đạo dự án chế tạo bom của Hitler và đặt máy nghe lén họ nói chuyện với nhau! Rõ ràng người Đức thất bại vì họ không nghĩ là có thể được. Nhưng sau khi nghe tin quả bom ném xuống Hiroshima, Werner Heisenberg đã nhanh chóng nghĩ ra cách làm sao chế tạo được nó!
Một khi nhà khoa học biết chắc chuyện gì đó có thể xảy ra được, sẽ rất dễ dàng cho họ thực hiện. Trong trường hợp của bom nguyên tử, nghiên cứu cơ bản tìm kiếm những bí mật của thiên nhiên đã khởi động ra một chuỗi kiến thức mới không thể nào kiểm soát được. Vì thế, đám mây hình nấm là biểu tượng của một trong những thành công khủng khiếp nhất của khoa học.
