Awan dari bom atom di Nagasaki dari Koyagi-jima pada tahun 1945 adalah salah satu dari ledakan nuklir pertama yang terjadi di dunia ini. Setelah puluhan tahun damai, Korea Utara meledakkan bom lagi. Kredit: Hiromichi Matsuda.

Sains tahu jika suatu negara sedang menguji bom nuklir

Gempa bumi? Ledakan nuklir? Fisi atau fusi? Kita tahu, bahkan jika para pemimpin dunia berbohong.

"Korea Utara telah mengajarkan pelajaran besar kepada semua negara di dunia, terutama negara-negara nakal kediktatoran atau apa pun: jika Anda tidak ingin diserang oleh Amerika, dapatkan beberapa senjata nuklir." -Michael Moore

Di panggung internasional, ada beberapa hal yang lebih menakutkan bagi dunia daripada kemungkinan perang nuklir. Banyak negara memiliki bom - beberapa dengan bom hanya fisi, yang lain telah mencapai fusi nuklir yang mematikan - tetapi tidak semua orang secara terbuka menyatakan apa yang mereka miliki. Beberapa meledakkan perangkat nuklir sementara menyangkalnya; yang lain mengklaim memiliki bom fusi ketika mereka tidak memiliki kemampuan. Berkat pemahaman yang mendalam tentang sains, Bumi, dan bagaimana gelombang tekanan melewatinya, kita tidak perlu bangsa yang jujur ​​untuk mencari tahu kisah nyata.

Foto Kim Jong-Un, dirilis hanya beberapa minggu sebelum ledakan nuklir Korea Utara terbaru. Ini menunjukkan pemimpin bangsa di peternakan Lele di lokasi yang dirahasiakan di Korea Utara. Kredit gambar: KNS / AFP / Getty Images.

Pada bulan Januari 2016, pemerintah Korea Utara mengklaim bahwa mereka meledakkan Bom Hidrogen, yang mereka janjikan untuk digunakan terhadap agresor yang mengancam negara mereka. Meskipun outlet berita menunjukkan foto-foto awan jamur di samping pelaporannya, itu bukan bagian dari uji coba nuklir modern; itu rekaman arsip. Radiasi yang dilepaskan ke atmosfer berbahaya, dan akan menjadi pelanggaran yang jelas terhadap Traktat Nuklir-Uji-Larangan Komprehensif 1996. Jadi apa yang umumnya dilakukan negara, jika mereka ingin menguji senjata nuklir, adalah mereka melakukannya di mana tidak ada yang bisa mendeteksi radiasi: jauh di bawah tanah.

Di Korea Selatan, pelaporan tentang situasinya mengerikan, tetapi tidak akurat, karena awan jamur yang diperlihatkan sudah berumur puluhan tahun dan rekaman yang tidak berhubungan dengan tes Korea Utara. Kredit gambar: Yao Qilin / Xinhua Press / Corbis.

Anda dapat meledakkan bom di mana pun Anda suka: di udara, di bawah air di laut atau laut, atau di bawah tanah. Ketiga hal ini pada prinsipnya dapat dideteksi, meskipun energi ledakan "diredam" oleh media apa pun yang dilaluinya.

  • Udara, sebagai yang paling padat, melakukan pekerjaan terburuk untuk meredam suara. Badai petir, letusan gunung berapi, peluncuran roket, dan ledakan nuklir tidak hanya memancarkan gelombang suara yang peka terhadap telinga kita, tetapi gelombang infrasonik (panjang gelombang panjang, frekuensi rendah) yang - dalam kasus ledakan nuklir - begitu energik sehingga detektor di seluruh dunia akan dengan mudah mengetahuinya.
  • Air lebih padat, dan meskipun gelombang suara bergerak lebih cepat di media air daripada di udara, energi menghilang lebih jauh dari jarak jauh. Namun, jika bom nuklir diledakkan di bawah air, energi yang dilepaskan sangat besar sehingga gelombang tekanan yang dihasilkan dapat dengan mudah diambil oleh detektor hidroakustik yang telah digunakan banyak negara. Selain itu, tidak ada fenomena alam akuatik yang dapat dikacaukan dengan ledakan nuklir.
  • Jadi jika suatu negara ingin mencoba dan "menyembunyikan" uji coba nuklir, taruhan terbaik mereka adalah melakukan uji coba di bawah tanah. Sementara gelombang seismik yang dihasilkan bisa sangat kuat dari ledakan nuklir, alam memiliki metode yang lebih kuat untuk menghasilkan gelombang seismik: gempa bumi! Satu-satunya cara untuk membedakan mereka adalah dengan melakukan triangulasi lokasi yang tepat, karena gempa bumi hanya sangat, sangat jarang terjadi pada kedalaman 100 meter atau kurang, sementara uji coba nuklir (sejauh ini) selalu terjadi hanya pada jarak kecil di bawah tanah.

Untuk tujuan ini, negara-negara yang telah memverifikasi Perjanjian Larangan Uji Nuklir telah mendirikan stasiun seismik di seluruh dunia untuk mengendus tes nuklir apa pun yang terjadi.

Sistem pemantauan uji coba nuklir internasional, menampilkan lima jenis uji utama dan lokasi masing-masing stasiun. Semua mengatakan, ada 337 stasiun aktif saat ini. Kredit gambar: CTBTO.

Ini adalah tindakan pemantauan seismik yang memungkinkan kita untuk menarik kesimpulan tentang seberapa kuat ledakan itu, serta di mana di Bumi - dalam tiga dimensi - itu terjadi. Peristiwa seismik Korea Utara yang terjadi pada tahun 2016 terdeteksi di seluruh dunia; ada 337 stasiun pemantauan aktif di Bumi yang peka terhadap peristiwa seperti ini. Menurut Survei Geologi Amerika Serikat (USGS), ada peristiwa yang terjadi di Korea Utara pada 6 Januari 2016, yang setara dengan gempa berkekuatan 5.1, yang terjadi di kedalaman 0,0 kilometer. Berdasarkan besarnya Gempa Bumi dan gelombang seismik yang terdeteksi, kami dapat merekonstruksi jumlah energi yang dikeluarkan oleh peristiwa tersebut - sekitar setara dengan 10 kiloton TNT - dan menentukan apakah ini kemungkinan merupakan peristiwa nuklir atau tidak.

Berkat sensitivitas stasiun pemantauan, kedalaman, besarnya, dan lokasi ledakan yang menyebabkan Bumi berguncang pada 6 Januari 2016, dapat dibangun dengan baik. Kredit gambar: Survei Geologi Amerika Serikat, melalui http://earthquake.usgs.gov/earthquakes/eventpage/us10004bnm#general_map.

Kunci sebenarnya, di luar bukti mendalam tentang besarnya dan kedalaman gempa, berasal dari jenis gelombang seismik yang dihasilkan. Secara umum, ada gelombang-S dan gelombang-P, di mana S berarti sekunder atau geser, sedangkan P berarti primer atau tekanan. Gempa bumi diketahui menghasilkan gelombang-S yang sangat kuat dibandingkan dengan gelombang-P, sementara uji coba nuklir menghasilkan gelombang-P yang jauh lebih kuat. Sekarang, Korea Utara mengklaim ini adalah bom hidrogen (fusi), yang jauh lebih mematikan daripada bom fisi. Sedangkan energi yang dilepaskan oleh senjata fusi berbasis Uranium atau Plutonium biasanya berada pada urutan 2-50 kiloton TNT, sebuah bom H (atau bom Hidrogen) dapat memiliki pelepasan energi yang seribu kali lebih besar, dengan catatan ditahan oleh uji coba Uni Soviet pada tahun 1961 atas Tsar Bomba, dengan energi TNT senilai 50 Megatons dilepaskan.

Ledakan Tsar Bomba 1961 adalah ledakan nuklir terbesar yang pernah terjadi di Bumi, dan mungkin merupakan contoh paling terkenal dari senjata fusi yang pernah dibuat. Kredit gambar: Andy Zeigert / flickr.

Profil gelombang yang diterima di seluruh dunia memberi tahu kami bahwa itu bukan gempa bumi. Jadi ya, Korea Utara mungkin meledakkan bom atom. Tapi, apakah itu bom fusi atau bom fisi? Ada perbedaan besar antara keduanya:

  • Bom fisi nuklir mengambil elemen berat dengan banyak proton dan neutron, seperti isotop Uranium atau Plutonium tertentu, dan membombardir mereka dengan neutron yang memiliki peluang untuk ditangkap oleh inti. Ketika penangkapan terjadi, ia menciptakan isotop baru yang tidak stabil yang akan berdisosiasi menjadi nukleus yang lebih kecil, melepaskan energi, dan juga neutron bebas tambahan, yang memungkinkan terjadinya reaksi berantai. Jika pengaturan dilakukan dengan benar, sejumlah besar atom dapat mengalami reaksi ini, mengubah ratusan miligram atau bahkan gram materi menjadi energi murni melalui Einstein E = mc².
  • Bom fusi nuklir mengambil unsur-unsur ringan, seperti hidrogen, dan di bawah energi luar biasa, suhu dan tekanan, menyebabkan unsur-unsur ini bergabung menjadi unsur yang lebih berat seperti helium, melepaskan lebih banyak energi daripada bom fisi. Temperatur dan tekanan yang diperlukan begitu besar sehingga satu-satunya cara kita menemukan cara membuat bom fusi adalah dengan mengelilingi pelet bahan bakar fusi dengan bom fisi: hanya pelepasan energi yang luar biasa yang dapat memicu reaksi fusi nuklir yang kita butuhkan untuk melepaskan semua energi itu. Ini dapat berubah hingga satu kilogram materi menjadi energi murni pada tahap fusi.
Kesamaan antara uji fisi nuklir yang diketahui dan uji fisi yang dicurigai tidak salah lagi. Terlepas dari apa yang dikemukakan, bukti menunjukkan sifat sebenarnya dari perangkat ini. Perhatikan bahwa label Pn dan Pg terbalik, detail yang mungkin hanya diperhatikan oleh ahli geofisika. Kredit gambar: Alex Hutko di Twitter, melalui https://twitter.com/alexanderhutko/status/684588344018206720/photo/1.

Dalam hal hasil energi, tidak mungkin gempa Korea Utara disebabkan oleh bom fusi. Jika ya, itu akan menjadi energi terendah, reaksi fusi paling efisien yang pernah dibuat di planet ini, dan melakukannya dengan cara yang bahkan para ahli teori pun tidak yakin bagaimana itu bisa terjadi. Di sisi lain, ada banyak bukti bahwa ini tidak lebih dari bom fisi, karena hasil stasiun seismik ini - diposting dan direkam oleh seismolog Alexander Hutko - menunjukkan kesamaan luar biasa antara bom fisi Korea Utara 2013 dan ledakan 2016.

Perbedaan antara gempa bumi yang terjadi secara alami, yang sinyal rata-ratanya ditunjukkan dengan warna biru, dan uji coba nuklir, seperti ditunjukkan dalam warna merah, tidak meninggalkan ambiguitas mengenai sifat dari peristiwa semacam itu. Kredit gambar: 'Sleuthing Seismic Signals', Ulasan Sains dan Teknologi, Maret 2009.

Dengan kata lain, semua data yang kita miliki menunjuk pada satu kesimpulan: hasil dari uji coba nuklir ini adalah bahwa kita memiliki reaksi fisi yang terjadi, tanpa ada indikasi reaksi fusi. Tidak peduli apakah itu karena tahap fusi dirancang dan gagal, atau karena gagasan bahwa Korea Utara memiliki bom fusi dirancang untuk menjadi tipu muslihat yang mengintimidasi, ini jelas bukan gempa bumi! Gelombang-S dan gelombang-P membuktikan bahwa Korea Utara meledakkan senjata nuklir, yang melanggar hukum internasional, tetapi pembacaan seismik, terlepas dari lokasi terpencil mereka yang luar biasa, memberi tahu kami bahwa itu bukan bom fusi. Korea Utara memang memiliki teknologi nuklir era 1940-an, tetapi tidak lebih jauh. Semua tes mereka hanyalah fisi, bukan fusi. Bahkan ketika para pemimpin dunia berbohong, Bumi akan memberi tahu kita yang sebenarnya.

Starts With A Bang sekarang ada di Forbes, dan diterbitkan ulang di Medium berkat para pendukung Patreon kami. Ethan telah menulis dua buku, Beyond The Galaxy, dan Treknology: The Science of Star Trek dari Tricorders ke Warp Drive.