الطاقة النووية. في خريف عام 1942 ذهبوا إلى جوديير العملاء الذين أرادوا نوعًا من منطاد الهواء الساخن ، مثل تلك التي بدأت الشركة الأمريكية في إنتاجها قبل بضعة عقود والتي كانت تُستخدم أيضًا في المناطيد. إنهم فقط لا يريدون ذلك بشكل كروي أو مدور بأي حال من الأحوال ، ولكن بشكل مكعب.
يبدو أن تقنيات Goodyear كانت في حيرة من أمرها. ربما تساءلوا "كيف يمكن أن يطير بالون مكعب؟" ، ربما في محاولة لإقناع المشترين بتغيير رأيهم. في الواقع ، هؤلاء العملاء لم يهتموا بالرحلة. في الواقع ، لقد أتوا من جامعة شيكاغو وعملوا في مشروع سري للغاية بقيادة إنريكو فيرمي لتطوير أول تفاعل انشطاري نووي متسلسل ، والمعروف باسم شيكاغو بايل -1.
لم يقصدوا الطيران ...
لذلك ، من المفهوم أنهم لم يتمكنوا من تقديم الكثير من التفاصيل حول أسباب شرائهم ، وأنهم لن يضطروا مطلقًا إلى الطيران عبر السماء فحسب ، بل كانوا سيبقون في مكان تحت الأرض ليكونوا بمثابة غلاف لـ تحتوي على ما يقرب من 45.000 كتلة من الجرافيت و 50 طنًا بين أكسيد اليورانيوم واليورانيوم المعدني التي تتكون منها الكومة.
البطارية التي دخلت حيز التشغيل قبل 80 عامًا بالضبط. الساعة 15:25 مساءً في 2 ديسمبر 1942 ، الساعة 23:25 مساءً في إيطاليا ، في مختبر يقع تحت مدرجات ملعب كرة القدم الأمريكيةأو Stagg Field من جامعة شيكاغو - لم تكن مستخدمة في ذلك الوقت - كان العالم يتعلم إتقان طاقة الانشطار النووي بفضل المساهمة الأساسية للفيزيائي الإيطالي. بعد أقل من ثلاث سنوات ، سيتم استغلال هذه الطاقة بشكل مأساوي في القنابل الذرية لهيروشيما وناجازاكي وبعد الحرب ، للأغراض السلمية في المفاعلات الانشطارية التي تنتج اليوم حوالي 10٪ من كهرباء العالم.
إنريكو فيرمي وفكرة أمريكا
للوهلة الأولى ، يبدو أن إنريكو فيرمي قرر الهبوط في الولايات المتحدة الأمريكية فقط من أجل مسألة تمويل تُمنح للجامعات ومعاهد البحث. بالتأكيد ، في فجر القرن العشرين ، كان العالم العلمي يضج بالضجيج. توحيد ، في العقدين الأولين ، ما يسمى نظرية الكم القديمة كانت مفاهيم ميكانيكا الكم تتشكل من النصف الثاني من عشرينيات القرن الماضي.الاكتشافات العلمية واحدة تلو الأخرى ، والعقل البشري ينطلق في التحقيق القاسي في ما لا نهاية له من الصغر.
احتاج المعهد الموجود في Via Panisperna ، في قلب روما ، والذي يديره Enrico Fermi ومع متعاونين مثل Segrè و Amaldi و Pontecorvo و Majorana و Rasetti و D'Agostino ، إلى معدات باهظة الثمن لمواصلة المنافسة على أعلى مستوى من البحث. يتطلب فحص النشاط الإشعاعي للعناصر مع الحدس الصحيح لقصف النوى بالنيوترونات الحاجة إلى معجل جسيمات قادر على توليدها في حزم ذات طاقة كافية وكثافة عالية.
بدأ كل شيء بالنشاط الإشعاعي الاصطناعي
بدأت العملية العلمية التي أدت إلى نتيجة 2 ديسمبر قبل حوالي خمسة عشر عامًا ، في عام 1926 ، بدعوة فيرمي من قبل جامعة روما إلى أول كرسي إيطالي للفيزياء النظرية. هناك أنجب فيرمي مجموعة الأولاد فيا بانيسبيرنا وأدار أبحاثهم في الفيزياء النووية ، والتي ظهرت هناك بفضل عمل العديد من علماء الفيزياء الأوروبيين. بعد تحفيز اكتشاف النشاط الإشعاعي الاصطناعي بواسطة إيرين كوري وفريديريك جوليو ، أجرى فيرمي سلسلة من التجارب المبتكرة في منتصف الثلاثينيات من القرن الماضي والتي أكسبته جائزة نوبل في الفيزياء عام 1930. عام انتهى بحدثين كان من الممكن أن يكونا فعالين فيما حدث في شيكاغو قبل 1938 عامًا.
السياق التاريخي
على الرغم من الأموال المهمة التي منحتها الدولة للمعهد ، إلا أنها لم تسمح لهم بالحصول على مسرعات جسيمات متوافقة مع أهداف الأولاد من Via Panisperna. الدولة بالفعل. لأن إهمال البصمة الاجتماعية والسياسية الإيطالية في الثلاثينيات سيكون خطأ منطقيًا خطيرًا للغاية. الانهيار الجذري الذي حققته الحركة الرجعية بقيادة بينيتو موسوليني في العقد الماضي في إيطاليا التي دمرتها الحرب العالمية الأولى.
هيمنة الحزب الوطني الفاشي بلا منازع والتقارب الأيديولوجي مع حزب العمال الألماني الاشتراكي القومي لأدولف هتلر عندما استولى على السلطة في ألمانيا الغاضبة في عام 1933. انهارت آفاق المحادثات الدبلوماسية بشكل مفهوم في ظل تآكل الاحتكاكات العلمانية غير الخفية للنزاعات والمستقبل مشاريع الديكتاتوريين الجدد. هذا هو المكان الأوروبي الراسخ حيث يقف العلم مثل الكاتدرائية في الصحراء. القشة التي قصمت ظهر البعير كانت ، بالنسبة إلى إنريكو فيرمي ، إصدار القوانين العنصرية في عام 1938 ، والتي شهدت لورا كابون ، زوجته اليهودية ، من بين المتضررين بشكل مباشر..
عشية عيد الميلاد ، يوم أساسي للسفر
عشية عيد الميلاد ، صعد فيرمي وعائلته على متن سفينة فرانكونيا إلى الولايات المتحدة ، وأجبروا على مغادرة إيطاليا بسبب القوانين العنصرية للفاشية. بالمناسبة ، سفينة أبحرت عدة مرات عبر المياه المضطربة في الحرب العالمية الثانية: جلب الفيزيائي إلى الولايات المتحدة الذي كان من الممكن أن يكون أحد أبطال مشروع مانهاتن ، ونقل القوات البريطانية إلى جبهات حرب مختلفة واستضافة تشرشل والوفد البريطاني في عام 1945 أثناء محادثات يالطا. ودائما خلال فترة عيد الميلاد ، ليز مايتنر ، عالمة الفيزياء النمساوية اللامعة التي اضطرت ، لكونها يهودية ، إلى الفرار من ألمانيا إلى السويد.
وصل إنريكو فيرمي ولورا ونيلز بور إلى نيويورك في 2 يناير 1939. وهكذا بدأ التعاون مع جامعة كولومبيا حيث كان فيرمي يعمل كجزء من فريق البحث النووي. خلف ال اكتشاف الألمان O. Hahn و F. Strassmann بشأن الطبيعة الانشطارية و / أو الانشطارية للعناصر الثقيلة، انطلق فيرمي بالكامل في دراسة الاقتصاد النيوتروني في التفاعلات الانشطارية لنظائر اليورانيوم المختلفة.
الكومة الذرية
أكد فيرمي الفرضية التي طرحها إل تسيلارد في عام 1933 ، حول إمكانية وجود سلسلة من التفاعلات النووية المتسلسلة. انشطار النظير U 235 يولد ما معدله 2,8 نيوترون سريع ، من طاقة بين 10 كيلو إلكترون فولت و 10 إلكترون فولت. يتم تسخين (إبطاء) بشكل صحيح عن طريق تبديد الحرارة عند الاصطدام مع نوى الوسيط ، مما يزيد من فرصة التسبب في انشطار نوى U أخرى 235. بتأجيل دراسة ديناميكيات تفاعلات الانشطار النووي لمقال مستقبلي ، يكفي هنا أن نذكر أن الباحثين كان لديهم إمكانية بناء بطارية من شأنها أن تضم مثل هذه السلاسل من التفاعلات ذاتية الاستدامة.
تفاعل نووي ، بالمقارنة مع تفاعل احتراق كيميائي شائع ، أطلق طاقة أكبر بنحو 10 ملايين مرة ، وتم استشعار إمكاناته العسكرية على الفور في كل من الولايات المتحدة وألمانيا النازية. بفضل حدس فيرمي أيضًا ، تقدم البرنامج الأمريكي بشكل أسرع وكانت المرحلة الأساسية تحديدًا هي تطوير البطارية الذرية.
في الواقع ، يحدث هذاتفاعل سلسلة الانشطار النووي. يحدث انشطار نواة اليورانيوم عن طريق اصطدام نيوترون بها. ينتج عن اضمحلال اليورانيوم نوى أخف وزنا والمزيد من النيوترونات ، في المتوسط بين اثنين وثلاثة. عندما تتركز كمية كافية من اليورانيوم في مساحة محدودة ، يمكن الوصول إلى ظروف حرجة ، حيث يؤدي كل تفاعل انشطاري ، في المتوسط ، على الأقل واحد من النيوترونات المنتجة إلى تجزئة أخرى. اعتمادًا على مستوى الحرجية ، يمكن أن تكون العملية مكتفية ذاتيًا وتنتج الطاقة بطريقة خاضعة للرقابة - كما يحدث في المفاعلات المدنية - أو تنمو بشكل أسي وفجأة تطلق طاقة هائلة ، كما يحدث في الأجهزة النووية.
شيكاغو ستاك 1 ، الطاقة النووية
يتكون الكومة من 5,6 طن من معدن اليورانيوم و 36 طنًا من كريات أكسيد اليورانيوم. تم استبدالها بـ 350 طنًا من كتل الجرافيت بوظائف معتدلة وهيكلية. الطريقة الوحيدة للتحكم في رد الفعل وتحقيق الموقف النقدي ، الذي يشير إلى بداية رد الفعل الذاتي ، هي عن طريق ضبط حركة قضبان التحكم في المكدس.
يبدأ تشغيل الكومة في 2 ديسمبر 1942. في وقت مبكر من بعد الظهر تصل إلى وضع حرج وتغلق بعد بضع دقائق عن طريق إعادة إدخال جميع قضبان التحكم.. في ذلك اليوم البارد من سنوات الحرب العالمية الثانية الحزينة ، وصل الملاح الإيطالي إلى العالم الجديد. لكن كان مشروع مانهاتن كامنًا تحت بشرة البحث العلمي النووي الأمريكي.. وهكذا ، بالتوازي مع الاستخدام الأخلاقي للطاقة النووية لإنتاج الكهرباء ، نشهد تجميد البلوتونيوم في الرؤوس الحربية النووية العسكرية. اثنين منهم، الولد الصغير y رجل سمين، قاموا أولاً بتحويل هيروشيما ثم ناغازاكي إلى غبار.
فرح لاكتشاف أنه بعد ذلك بقليل أصبح مأساة
في الساعة 15:25 يوم 2 ديسمبر ، وصلت Chicago Pile-1 إلى الأهمية الحرجة بطريقة خاضعة للسيطرة الكاملة ، مما يدل على جدوى العملية. قام Eugene Wigner ، أحد الفيزيائيين الحاضرين ، بفتح زجاجة من Chianti للاحتفال بالحدث ، تكريمًا لأصول Fermi الإيطالية. وقع تسعة وأربعون عالما حاضرا على غلاف قشة الزجاجة ، والذي لا يزال محفوظًا في جامعة شيكاغو. ولكن - كما تتذكر ليونا وودز ، عالمة الفيزياء التي شاركت في المشروع ثم طالبة تبلغ من العمر XNUMX عامًا - كانت نخبًا صامتًا ، لأنه ، كما أعلن فيجنر نفسه لاحقًا ، "كنا نعلم أننا على وشك إطلاق العنان لعملاق«. عملاق كان سينهي في أكثر من عامين بقليل الحرب العالمية الثانية على حساب التكلفة المأساوية لتدمير هيروشيما وناغازاكي.
العلم ليس المسؤول ، ولكن الإنسان
ذكرى 2 ديسمبر 1942 مليئة بالمعنى: تجربة علمية عظيمة ، كان لها تأثير هائل على التاريخ المعاصر. لا يمكن صنع التاريخ باستخدام "إذا" ، ولكن من المحتمل أنه إذا لم تقم الولايات المتحدة ببناء الكومة في شيكاغو ، فقد تكون ألمانيا النازية قد نجحت في وقت ما ، مع عواقب يمكن تخيلها بسهولة على العالم.
كان الكشف عن أسرار المادة من أعظم إنجازات العقل البشري والبطل ، مع النسبية وميكانيكا الكم، للثورة الهائلة في فهمنا للعالم التي أحدثتها الفيزياء في القرن العشرين. اليوم ، بفضل الفيزياء النووية ، يتم علاج الأمراض ، واستكشاف جسم الإنسان ، ويتم إنتاج الكهرباء عن طريق الانشطار في المفاعلات المدنية دون إطلاق غازات الدفيئة. لا يتعلق الأمر بالعلم ، الذي قدم وسيستمر في تقديم مساهمات هائلة لرفاهية البشرية والذي كان في كثير من الأحيان أداة للسلام ، بل يتعلق باستخدام نتائجه وهذا الشعور بالمسؤولية والتمييز لا ينبغي أبدا أن تفشل الإنسانية.