Our website does not support Internet Explorer.

To get the best experience on our website and of our content, please use a more modern browser like Edge, Chrome, Safari or similar.

75 jaar geleden: Atoombom deed woestijnzand smelten tot glas

In het geheim huren de VS 125.000 wetenschappers en arbeiders in om een wapen te bouwen dat een eind moet maken aan de Tweede Wereldoorlog. Op 16 juli 1945 staren natuurkundigen en militairen vol ontzag naar de horizon van New Mexico – voor het eerst wordt de kracht van kernenergie vrijgelaten.

Joe Raedle/Getty Images

Het aftellen was begonnen, en 20 minuten later zouden de leden van het team achter ‘The Doomsday Bomb’ vernemen of hun unieke prestatie vrucht had afgeworpen. Iedereen vreesde het ergste.

In de dagen voor de ontploffing van de eerste atoombom gingen wetenschappers allerlei weddenschappen met elkaar aan. Velen dachten dat de bom helemaal niet zou werken, anderen dat hij heel New Mexico kon vernietigen.

Er werd ook geld op ingezet dat hij de dampkring zou doen ontbranden en een eind zou maken aan de mensheid.

Verspreide groepjes soldaten, officieren en wetenschappers stonden op 25 kilometer van de bom te praten. De meesten hadden de hele nacht gewacht en stampten nu in het woestijnzand om warm te blijven.

Om de haverklap richtten ze hun blik op het zuidoosten – in de richting van ‘The Gadget’. En ze hadden een lasbril voor het geval dat ze recht in de explosie zouden kijken.

Relais en snoeren aan de buitenkant van The Gadget, de eerste atoombom, zorgden ervoor dat de springladingen rond de plutoniumkern in dezelfde fractie van een seconde vrijkwamen.

© Corbis/Getty Images

‘Bril op,’ commandeerde een officier aan zijn ondergeschikten.

‘De groeten,’ luidde de repliek van een van de natuurkundigen. ‘Al is dit het laatste wat ik zie, ik moet en zal dit zien!’

Eindelijk lichtten rode signaalraketten op boven de woestijn. Nog even en het team zou weten of het werk geslaagd was.

Wereld gaat een nieuw tijdperk in

Het experiment volgde op tientallen jaren onderzoek. De natuurkundigen Pierre en Marie Curie stelden rond 1900 al vast dat de atoomkern ladingen energie zou kunnen afgeven. Ze wisten dat een kern bestond uit dicht opeengepakte neutronen en protonen met hun onderling verbindende energie.

En bij het scheiden van die deeltjes zou de energieontlading miljoenen keren zo groot zijn als wanneer een stof op conventionele wijze wordt verbrand. De kernen werden echter als stabiel en ondeelbaar beschouwd, dus de Curies wisten niet hoe ze de energiebron in de praktijk konden gebruiken.

Tot 1930 werd er niet veel vooruitgang geboekt. Zelfs natuurkundige Albert Einstein dacht niet dat de atoomkern zich sneller van zijn energie zou kunnen ontdoen dan door natuurlijke radioactieve straling.

Pas in 1932 wisten de Brit John Cockcroft en de Ier Ernest Walton een atoom te splijten, maar er kwam niet genoeg energie vrij om een kettingreactie te veroorzaken.

Video: Grote broer van de atoombom vaagde eiland in de Stille Oceaan weg.

In 1952 deden de VS een proef met de eerste waterstofbom ter wereld, Ivy Mike. Kijk hier hoe de vuurbol van 150 miljoen graden opstijgt.

De doorbraak kwam in december 1938. De Duitsers Otto Hahn en Fritz Strassman ontdekten dat ze uraniumatomen konden splijten. En kort daarna merkten Franse natuurkundigen dat er daarbij neutronen uit de kern van uraniumatomen vrijkwamen.

Nu was het de vraag of deze ‘vrij zwevende’ neutronen de uraniumatomen eromheen konden splijten, waardoor er een explosieve kettingreactie op gang zou komen. In het wankele politieke klimaat van Europa zagen veel politici daar militaire kansen in.

Op 1 september 1939 viel Hitler Polen binnen en begon de Tweede Wereldoorlog – en op diezelfde dag publiceerde de Deense natuurkundige Niels Bohr een bescheiden artikel in het wetenschappelijke tijdschrift The Physical Review.

Hij schreef dat het met de juiste dosis uranium-235, een zeldzame variant van het element, mogelijk was om onvermoede ladingen energie vrij te maken.

Drie problemen om op te lossen

Al voor de oorlog uitbrak, vluchtten veel van ’s werelds beste natuurkundigen Duitsland uit. In 1940 waarschuwden ze de Britten dat Duitsland zeker aan een zware bom werkte, en die waarschuwing ging door naar alle bondgenoten.

Al snel deed de halve wereld onderzoek naar de nieuwe superbom.

De productie van de atoombom vond plaats in de hele VS. De fabriek in Oak Ridge, Tennessee, leverde uranium-235 aan.

© Bettmann/Getty Images

De uitdaging was drieledig: uitzoeken wat de ‘juiste hoeveelheid uranium-235’ van Bohr was, dan het verkrijgen ervan en ten slotte het bouwen van de mechanica van de bommen.

Het duurst was het verkrijgen van uranium-235. Ruim 99 procent van al het uranium op aarde is uranium-238; slechts 0,71 procent is uranium-235. En het sorteren van de varianten kostte bergen energie.

Rekenfout voorkomt nazibom

De Duitsers bouwden nu vliegensvlug een reactor. De Duitse vooraanstaande wetenschapper Werner Heisenberg richtte zich op één procedé op basis van zwaar water.

De productie daarvan vergt enorm veel energie, maar de Duitsers hoopten aan goedkope waterkracht in het bezette Noorwegen te komen. Door een geallieerde sabotage van de Noorse zwaarwaterfabriek in Rjukan kregen de Duitsers er echter niet genoeg van binnen.

Bovendien dachten ze dat er honderden kilo’s uranium-235 nodig waren en dat was veel te begrotelijk. Het nucleaire programma van de nazi’s brokkelde dus langzaam maar zeker af, maar dat wisten de geallieerden niet; ze vreesden dat de nazi’s toch als eerste een bom zouden maken.

Groter dan auto-industrie van VS

De Amerikanen gingen ervan uit dat de Duitse onderzoekers twee jaar op hen voor liepen, en president Roosevelt besloot dan ook in 1941 het grootste wetenschappelijke project ter wereld tot dan toe te beginnen.

In het diepste geheim zette hij 2,5 miljard dollar opzij voor ‘The Manhattan Project’, dat werd gecoördineerd vanuit een discreet kantoor op Manhattan in New York.

Natuurkundige en generaal: een wonderlijk duo

De ene was een ongedisciplineerde theoreticus, de andere een pragmatische officier. Samen wisten ze het enorme Manhattanproject op koers te houden.

Het kantoor huurde alle natuur- en scheikundigen, ingenieurs en studenten in dat het maar kon vinden.

Zelfs soldaten met basiskennis van de natuurkunde kregen een treinkaartje en een bevel met het stempel ‘secret’ in hun hand om zich te melden bij een van de vele kolossale fabrieken die in dunbevolkte gebieden verrezen. Er gingen in totaal ruim 125.000 mensen aan de slag.

Ondanks de omvang lukte het om het project geheim te houden. Deels doordat slechts een handvol mensen die omvang kende, en deels doordat de ontwikkeling van de atoombom op zo veel plaatsen in het land plaatsvond dat buitenstaanders zich er moeilijk een beeld van konden vormen.

Academici, studenten en soldaten moesten nauw samenwerken in de vele geheime fabrieken.

© Scanpix/Corbis

De geheime fabrieken sloten contracten met duizenden werknemers met daarbij de boodschap dat ze niet te horen kregen ‘wat het algemene doel van het werk was, maar dat er iedere avond biefstuk op tafel zou staan’.

Vanwege de oorlog en het groeiende patriottisme stelden mensen niet al te veel kritische vragen als het leger aanklopte.

Toen het project op volle toeren draaide, was het groter dan de totale Amerikaanse auto-industrie en slurpte het 10 procent van alle elektriciteit van het land op.

Bank leent 6000 ton zilver uit

Het eerste cruciale subdoel van het project werd bereikt op de squashbaan in de kelder onder de universiteit van Chicago.

Daar slaagde de Italiaanse natuurkundige Enrico Fermi er in december 1942 in om een kleine kernreactor te bouwen, de kettingreactie op gang te brengen en weer stop te zetten. De proef was echter te klein om kettingreacties te berekenen voor de echte bom.

De volgende stap was dan ook om meer en veel grotere reactoren te bouwen. Maar het was moeilijk om aan voldoende koper te komen voor de leidingen.

Van de nationale bank van de VS, die bankbiljetten drukte en munten sloeg, kreeg het project echter 6000 ton zilver te leen.

Zilver geleidt uitstekend en kan het koper vervangen in magnetische spoelen en elektrische geleiders.

Denktank ligt in een woestijn

De fabrieken stonden er niet alleen voor. De belangrijkste natuurkundigen en ingenieurs van het project verbleven in caravans bij het plaatsje Los Alamos in een desolate, hooggelegen woestijn in de staat New Mexico. Slechts een onverharde kronkelweg leidde naar het hart van het Manhattanproject.

De beste ingenieurs en natuurkundigen verbleven op een geheime plek bij Los Alamos in de woestijn van New Mexico.

© Corbis/Getty Images

In afzondering van de buitenwereld moesten deze knappe koppen berekenen hoeveel uranium-235 ze nodig hadden en hoe ze de bom moesten bouwen.

In 1943 werkten er 250 wetenschappers in Los Alamos. Twee jaar later waren dat er rond de 3500 – en velen hadden hun vrouw en kinderen meegenomen.

Er ontstond een levendige minigemeenschap waar in allerijl tijdelijke gebouwen werden opgetrokken in het stoffige landschap onder de altijd blauwe lucht.

Tussen de barakken in hingen lange lijnen met wasgoed en schone luiers. Terwijl de vrouwen voor het reilen en zeilen van de kolonie zorgden, werkten de mannen de klok rond in de laboratoria met kolven, geigertellers en formules.

Toch was er tijd voor vermaak. Zo gingen de bewoners meermaals per week naar cocktailparty’s om nieuwe gasten te verwelkomen.

Er werden zo veel baby’s geboren dat de kraamafdeling van het spartaanse ziekenhuis overbelast raakte. Theateravonden en filmvertoningen zorgden tussen de feesten door voor het amusement.

Maar hoe zorgeloos ook, het leven was en bleef geheim, en de gezinnen waren in feite opgesloten. En dat alle inkomende en uitgaande post werd gecensureerd, moesten ze maar slikken.

Bouwen aan twee bomtypen

De onderzoekers werkten vanaf het begin aan twee atoombommen: één op basis van uranium en één op basis van plutonium, een zeer radioactieve stof.

Plutonium werd in 1940 vervaardigd aan de universiteit van Californië. Het was goedkoper en sneller te produceren dan uranium-235, maar wel instabiel. Daarom was de mechanica van de plutoniumbom veel ingewikkelder.

VS bouwden twee bomtypen

De natuurkundigen van het Manhattan-project maakten twee soorten atoombommen. De primaire bom bevatte uranium-235 en was vrij simpel van constructie. Maar het was moeilijk om aan uranium te komen, en daarom ontwierpen de onderzoekers ook een veel complexere plutoniumbom.

© Claus Lunau

Little Boy: Botsing van uraniumbrokken

  • Springlading ontploft

    De radar registreert dat de atoombom de gewenste hoogte boven de grond heeft. Dan ontploft er een conventionele springlading achter een bekervormige brok uranium.

  • Uranium komt vrij

    De brok uranium schiet door een metalen buis.

  • Er ontstaat een kettingreactie

    De bekervormige brok uranium koppelt zich aan een kokervormige brok uranium. Ze bereiken samen de kritische massa van circa 50 kilo, waarbij de uraniumatomen beginnen te splijten. Een kettingreactie ontstaat en de bom ontploft.

© Claus Lunau

Fat Man: Springlading perst plutonium samen

  • Springladingen ontploffen

    Springladingen rondom de kern van de bom ontploffen op de gewenste hoogte.

  • Plutonium wordt samengeperst

    De druk perst een dikke aluminiumschil samen rond een bol van plutonium in het midden.

  • Neutronen worden uitgezonden

    Midden in de plutoniumbol bevindt zich een zogeheten neutroneninitiator, waarvan de chemische samenstelling nog altijd militair geheim is. De druk van het plutonium eromheen perst de neutroneninitiator samen, waardoor hij neutronen begint uit te zenden.

  • Er ontstaat een kettingreactie

    De neutronen splijten het plutonium en de kettingreactie begint. De bom ontploft.

Ondanks aardig wat wrijvingen tussen leger en onderzoekers, wetenschappelijke tegenslagen en grote problemen bij het aanschaffen van materialen voor de fabrieken kreeg het team in slechts 27 maanden voor elkaar wat andere landen niet was gelukt.

In de zomer van 1945 produceerden de enorme fabrieken samen circa 50 kilo uranium-235 en zo veel plutonium dat er twee atoombommen van gemaakt konden worden, die vanwege hun uiterlijk de bijnamen ‘Little Boy’ en ‘Fat Man’ kregen. Het doelwit van de atoombommen: Japanse burgers.

In de zomer van 1945 ontploften er drie atoombommen

Hoewel er maar een kleine hoeveelheid plutonium werd geproduceerd, besloten de onderzoekers een deel ervan te gebruiken voor een testbom.

Ze waren er namelijk niet zeker van of de plutoniumbom zou werken. De testbom, The Gadget genoemd, was qua structuur gelijk aan Fat Man.

Dat Little Boy met zijn dodelijke lading uranium-235 tot ontploffing zou komen, werd niet in twijfel getrokken; zijn technologie was vrij simpel.

Woestijnzand wordt glas

De natuurkundigen wisten de testbom in drie dagen in elkaar te zetten. Hij werd op een 20 meter hoge stalen toren geplaatst om de impact van een uit een vliegtuig gegooide bom na te bootsen.

Het plan was om hem in de nacht van 15 op 16 juli 1945 om 4.00 uur te laten ontploffen, maar vanwege regen en onweer werd het 5.10 uur.

De bom explodeerde 20 meter boven de grond en sloeg er een 3 meter diepe krater in.

© Corbis/Getty Images

Op een goede afstand van het testgebied stonden twee bunkers. Van hieruit volgden officieren en onderzoekers de kernproeven.

Onder hen waren ook de wetenschappelijke leider van het Manhattanproject, Robert Oppenheimer, en de militaire leider, Leslie R. Groves.

Ze lagen plat op de grond en net als alle andere toeschouwers van de explosie droegen ze een veiligheidsbril.

Om 5.29.45 kwam de bom tot ontploffing en even baadde de omgeving in een krijtwit licht. De toeschouwers werden verblind, ook al sloten ze hun ogen.

Enkele seconden lang werden de bergen verlicht door de vuurbal, en een orkaan van gloeiend hete lucht ging alle kanten op.

Na 40 seconden volgden een drukgolf en een knal die tot op 320 kilometer afstand te horen was.

Een 12 kilometer hoge paddenstoel steeg op en het woestijnzand smolt tot een glazige, radioactieve brij.

Twee maanden na de explosie keerden Robert Oppenheimer en generaal Groves terug naar de restanten van de 20 meter hoge toren waar de testbom in zat. Het zand was gesmolten tot glas.

© Getty Images

‘Hij werkt,’ stelde Robert Oppen­heimer droogjes vast. Door de explosie schoot hem een paar uur later een hindoeïstische tekst te binnen: ‘Ik ben de dood geworden, de vernietiger van werelden.’

Hoe veel mensen de lichtflits en paddenstoelwolk ook zagen en de knal hoorden, het leger wist de oorzaak geheim te houden.

In een persbericht van slechts 50 woorden werd beweerd dat de ontploffing had plaatsgevonden in een afgelegen munitiedepot.

‘Bij de explosie is niemand gewond geraakt,’ verzonnen de mannen van het leger.

Hitler is dood, op naar Japan

In Europa was de strijd al voorbij, maar in de Stille Oceaan woedde de oorlog tussen de VS en Japan nog volop. De Amerikanen zagen in dat de Japanners nooit zouden capituleren.

Tijdens de Slag om Okinawa, 1500 kilometer van het Japanse vasteland vandaan, raakten de Amerikanen in april, mei en juni 12.500 man kwijt; aan Japanse zijde vielen 100.000 slachtoffers.

De troepen van de keizer zouden vechten tot hun laatste snik, en de Amerikanen zagen de slagen tijdens een invasie in Japan huiverend tegemoet.

Hiroshima werd ontzien bij de Amerikaanse bombardementen op Japanse steden. Maar op 6 augustus 1945 om 8.15 uur liet het vliegtuig B-29 Enola Gay de bom Little Boy vallen. 43 seconden later explodeerde hij circa 580 meter boven de grond. 140.000 mensen kwamen om.

© Bettmann/Getty Images

Al enkele maanden voorafgaand aan de ontploffing vlogen de bommenwerpers rond boven de staat Utah met kopieën van Fat Man en Little Boy.

Een paar weken na de kernproeven gaf de Amerikaanse president Harry S. Truman het bevel de eerste bom te gooien; hij hoopte dat het ultieme wapen ervoor zou zorgen dat de Japanners zich zonder slag of stoot zouden overgeven.

De bommenwerper was al klaar toen het bevel arriveerde. Op dezelfde dag dat de explosie plaatsvond, werd Little Boy in een destroyer geladen, die de bom naar een Amerikaanse basis op het Pacifische eiland Tinian bracht. De tweede atoombom, Fat Man, werd ook naar het eiland vervoerd.

Op 6 augustus 1945 ging B-29-bommenwerper Enola Gay op Hiroshima af. Na het zien van de lichtflits kwamen duizenden inwoners om. Nog eens duizenden mensen aan de rand van de stad stierven een langzame en pijnlijke dood, vooral door ernstige brandwonden.

140.000 mensen kwamen om en 70.000 van de 76.000 gebouwen van de stad werden in puin gelegd. De vernietiging was zo totaal dat alle communicatie stilviel.

Pas de volgende dag ontdekte de Japanse regering wat er was gebeurd. Maar Japan gaf zich nog steeds niet over, en drie dagen later wierp Amerika Fat Man op de stad Nagasaki. Nog eens 80.000 mensen stierven.

De krantenredacties wisten het wel: de atoombom bracht de wereld vrede.

Op 15 augustus hoorden de Japanners hun keizer op de radio:

‘De vijand beschikt over een nieuw en verschrikkelijk wapen met de macht om vele onschuldige levens te vernietigen,’ zo rechtvaardigde de keizer het ondenkbare – het rijk van de zon gaf zich onvoorwaardelijk over.

Nasleep: Wereld werd bedreigd door 78.000 atoombommen

Amerika probeerde de instructies voor de atoombom geheim te houden, maar dat is niet gelukt. Sovjetagenten kregen belangrijke documenten te pakken: het begin van de wapenwedloop.

Net na de Tweede Wereldoorlog was Amerika de enige natie met kernwapens. Maar al in 1949 meldden de Russen dat ze een atoombom hadden getest. De Koude Oorlog was begonnen, en de twee landen dreigden elkaar te vernietigen.

Op het hoogtepunt van de bewapening waren er in de VS 33.000 en in de Sovjet-Unie 45.000 kernkoppen.

Na ontwapeningsonderhandelingen zijn duizenden bommen vernietigd, en nu zijn er zo’n 13.900 kernwapens op aarde. Negen landen zouden atoombommen hebben: de VS, Rusland, China, Israël, Noord-Korea, India, Pakistan, Groot-Brittannië en Frankrijk.

Waterstofbom overtreft alles

De krachtigste door de mens veroorzaakte explosie ooit, die van de Russische waterstofbom Tsar Bomba, vond plaats in 1961. De explosie was 1500 keer zo krachtig als die van de bommen op Hiroshima en Nagasaki bij elkaar en de lichtflits was op 1000 kilometer afstand te zien.

Lees ook:

Geschiedenis

FUN FACT: Wist je eigenlijk dat ...

6 minuten
Wetenschapsgeschiedenis

UIT DE ARCHIEVEN: De strijd om de telefoon

18 minuten
human zombie
Wetenschapsgeschiedenis

UIT DE ARCHIEVEN: Artsen veranderden patiënten in zombies

7 minuten

Log in

Ongeldig e-mailadres
Wachtwoord vereist
Toon Verberg

Al abonnee? Heb je al een abonnement op ons tijdschrift? Klik hier

Nieuwe gebruiker? Krijg nu toegang!

Reset wachtwoord

Geef je mailadres op, dan krijg je een e-mail met aanwijzingen voor het resetten van je wachtwoord.
Ongeldig e-mailadres

Voer je wachtwoord in

We hebben een mail met een wachtwoord gestuurd naar

Nieuw wachtwoord

Enter a password with at least 6 characters.

Wachtwoord vereist
Toon Verberg