Science >> Wetenschap >  >> Fysica

Wat is Fall-out? Natuurkundige ontrafelt de wetenschap van de sciencefictionshow en de gruwelijke realiteit van nucleaire straling

‘Fallout’ toont een post-apocalyptische wereld, eeuwen nadat een kernoorlog de Verenigde Staten teisterde. Credit:Amazon MGM Studios-foto

De wereld eindigt op 23 oktober 2077 door een reeks radioactieve explosies – tenminste in de wereld van 'Fallout', een post-apocalyptische videogameserie die nu is aangepast tot een blockbuster tv-programma op Amazon's Prime Video.



De letterlijke gevolgen die daaruit voortvloeien, creëren een post-apocalyptische Verenigde Staten vol gemuteerde wangedrochten, bestraalde mensen die geesten worden genoemd en harde overlevenden die er middenin zitten. Het is het materiaal van klassieke sci-fi uit het Atomic Age, het soort pulpverhalen waar 'Fallout' inspiratie uit haalt voor zijn retro-futuristische versie van Amerika.

Maar er zit meer wetenschap in dit sciencefictionverhaal dan je zou denken, aldus Pran Nath, Matthews-hoogleraar natuurkunde aan de Northeastern University.

In de openingsmomenten van "Fallout" wordt Los Angeles getroffen door een reeks kernbommen. Hoewel het zich afspeelt in een duidelijk fictieve versie van La La Land – de robots en glinsterende, futuristische wolkenkrabbers in de verte zijn dodelijke weggeefacties – zijn de kernexplosies zelf schokkend realistisch.

Nath zegt dat er drie fases zijn als een nucleair apparaat valt.

"Als de kernexplosie plaatsvindt, wordt er vanwege de kettingreactie in zeer korte tijd veel energie en straling uitgezonden", zegt Nath. "In eerste instantie vindt er een enorme flits plaats, wat de kernreactie is die gammastraling produceert. Als je eraan wordt blootgesteld, zijn mensen in Hiroshima bijvoorbeeld in wezen verdampt, waardoor er schaduwen achterblijven."

Afhankelijk van hoe ver iemand van de explosie verwijderd is, zal zelfs bij degenen die gedeeltelijk beschermd zijn, hun lichaam snel opwarmen tot 50 graden Celsius, of 122 graden Fahrenheit, wat ernstige brandwonden veroorzaakt. De verbrande huid van de geesten in "Fallout" is niet geheel ongehoord (hoewel hun eeuwenlange levensduur de zaken enigszins oprekt).

De tweede fase is een schokgolf en hittegolf – wat Nath een ‘vuurbal’ noemt. De schokgolf in de eerste scène van "Fallout" verspreidt zich snel door de explosie, maar Nath zegt dat dit waarschijnlijk nog sneller en minder filmisch zou gebeuren. Het zou rond de geluidssnelheid reizen, ongeveer 1200 kilometer per uur.

De schokgolf oefent ook een enorme druk uit, "zo groot... dat betonnen gebouwen erdoor kunnen instorten." Het wordt gevolgd door een 'vuurbal' die elk gebouw in het ontploffingsgebied zou verbranden met een intense hittegolf.

"Het explosiegebied wordt gedefinieerd als het gebied waar de schokgolven en de vuurbal het meest intens zijn", zegt Nath. "Voor Hiroshima was dat tussen de 1 en 2 mijl. Eigenlijk is alles in dat ontploffingsgebied vernietigd."

Credit:Prime Video

De derde fase van de nucleaire ontploffing is de neerslag, die veel langer aanhoudt en zelfs bredere gevolgen heeft dan de explosie en de schokgolf. De nucleaire ontploffing creëert een paddenstoelwolk, die wel 16 kilometer hoog in de atmosfeer kan reiken. Aangedreven door de wind verspreidt de wolk radioactiviteit tot ver buiten het explosiegebied.

‘Bij een kernexplosie worden wel honderd verschillende radioactieve elementen geproduceerd’, zegt Nath. "Deze radioactieve elementen hebben een levensduur die enkele seconden kan duren, maar ook miljoenen jaren. … Het veroorzaakt vervuiling en schade aan het lichaam en verwondingen over een langere periode, waardoor kanker en leukemie ontstaan, en dit soort dingen." /P>

Een belangrijk onderdeel van de wereld van "Fallout" zijn de Vaults, enorme ondergrondse bunkers ter grootte van kleine stadjes waar de gelukkigste mensen zich in kunnen terugtrekken als de wereld eindigt. De Vaults liggen een aantal stappen hoger dan de meeste echte schuilkelders, maar Nath zegt dat dit soort bescherming nodig zou zijn als je veilig wilt blijven tegen het soort straling dat vrijkomt door kernwapens, met name gammastraling die een meter beton kan binnendringen.

"Als je verder weg bent en binnen en achter beton blijft, kun je zowel de eerste flits van de nucleaire explosie vermijden als waarschijnlijk ook de schokgolven en de hittegolf die daarop volgt, weerstaan, zodat de overlevingskansen groter worden", zegt Nath.

Maar hoe zit het met alle radioactieve mutanten die ronddwalen in de post-apocalyptische woestenij?

Het lijkt misschien alsof de kolossale, monsterlijke gemuteerde salamanders en gigantische kakkerlakken van "Fallout" een sciencefictionverzinsel zijn. Maar hiervoor bestaat een reële basis, zegt Nath.

"Er zijn verschillende soorten afwijkingen die optreden [bij straling]", zegt Nath. "Ze kunnen ook genetisch zijn. Straling kan mutaties veroorzaken, die vergelijkbaar zijn met spontane mutaties, bij dieren en mensen. In Tsjernobyl ontdekken ze bijvoorbeeld dieren die gemuteerd zijn."

In de uitsluitingszone van Tsjernobyl is de genetica van wilde honden radicaal veranderd. Wetenschappers veronderstellen dat de wolven in de buurt van Tsjernobyl zich mogelijk ontwikkeld hebben om beter bestand te zijn tegen straling, waardoor ze ‘kankerbestendig’ zouden kunnen worden, of op zijn minst minder last zouden kunnen hebben van kanker. En kikkers hebben zich aangepast om meer melanine in hun lichaam te hebben, een vorm van bescherming tegen straling, waardoor ze zwart worden.

"Fallout" neemt de gruwelijke realiteit van een nucleaire oorlog en geeft een duister komisch sciencefiction-garen, maar Nath zegt dat het belangrijk is om te onthouden hoe verwoestend deze krachten uit de echte wereld zijn.

Er wordt geschat dat maar liefst 146.000 mensen in Hiroshima en 80.000 mensen in Nagasaki zijn omgekomen door de gevolgen van de bommen die door de VS zijn afgeworpen. De huidige kernwapens zijn zoveel krachtiger dat er zeer weinig begrip bestaat van de impact die deze wapens kunnen hebben. Nath zegt dat de gevolgen de opwarming van de aarde zelfs kunnen verergeren.

"Thermonucleaire oorlog zou een mondiaal probleem zijn", zegt Nath.

Aangeboden door Northeastern University

Dit verhaal is opnieuw gepubliceerd met dank aan Northeastern Global News news.northeastern.edu.