Ядрена енергия. През есента на 1942 г. отиват в Goodyear клиенти, които искаха вид балон с горещ въздух, като тези, които американската компания беше започнала да произвежда няколко десетилетия по-рано и които също се използваха за дирижабли. Просто в никакъв случай не го искаха сферично или заоблено, а кубично.
Изглежда, че техниците на Goodyear са били доста объркани. Вероятно са се чудили „Как ще лети кубичен балон?“, вероятно опитвайки се да убедят купувачите да променят мнението си. Всъщност тези клиенти не се интересуваха от полета. Всъщност те идват от Чикагския университет и работят върху строго секретния проект, ръководен от Енрико Ферми за разработването на първата верижна реакция на ядрено делене, известна като Чикагска купчина-1.
Не са искали да летят...
Следователно е разбираемо, че те не можаха да дадат твърде много подробности за причините за покупката си, че не само че никога нямаше да им се наложи да летят през небето, но щяха да останат в подземно пространство, за да действат като обвивка на съдържат приблизително 45.000 50 графитни блока и XNUMX-те тона между уранов оксид и метален уран, съставляващи купчината.
Батерия, която влезе в експлоатация точно преди 80 години. В 15:25 ч. на 2 декември 1942 г., 23:25 ч. в Италия, в лаборатория, разположена под трибуните на стадиона за американски футболили Stagg Field от Чикагския университет - неизползван по това време - светът се учеше да овладява енергията на Ядрен деление благодарение на фундаменталния принос на италианския физик. По-малко от три години по-късно, тази енергия ще бъде трагично използвана в атомните бомби на Хирошима и Нагасаки и след войната за мирни цели в реакторите на делене, които днес произвеждат около 10% от световното електричество.
Енрико Ферми и идеята за Америка
На пръв поглед изглежда, че Енрико Ферми е решил да кацне в Съединените американски щати единствено за въпрос на финансиране присъдени на университети и изследователски институти. Разбира се, в зората на XNUMX-ти век научният свят беше оживен. Консолидирани, през първите две десетилетия, това, което се нарича старата квантова теория, концепциите на квантовата механика се оформят от втората половина на 1920 г. Научните открития едно след друго и човешкият ум се проектира в безмилостното изследване на безкрайно малкото.
Институтът на Via Panisperna, в сърцето на Рим, ръководен от Енрико Ферми и със сътрудници като Сегре, Амалди, Понтекорво, Майорана, Расети, Д'Агостино, се нуждаеше от много скъпо оборудване, за да продължи да се конкурира на най-високо ниво на изследване. Изследването на радиоактивността на елементите с правилната интуиция за бомбардиране на ядра с неутрони изискваше необходимостта от ускорител на частици, способен да ги генерира в лъчи с подходяща енергия и висок интензитет.
Всичко започна с изкуствената радиоактивност
Научният процес, който доведе до резултата от 2 декември, започна около петнадесет години по-рано, през 1926 г., със свикването на Ферми от Римския университет за първата италианска катедра по теоретична физика. Там Ферми дава началото на групата на момчетата от Via Panisperna и ръководи техните изследвания върху ядрената физика, която се заражда там благодарение на работата на много европейски физици. Стимулиран от откритието на изкуствената радиоактивност от Ирен Кюри и Фредерик Жолио, Ферми провежда серия от новаторски експерименти в средата на 1930-те години на миналия век, които му носят Нобелова награда за физика през 1938 г. Година, която завършва с две събития, които биха били от решаващо значение в случилото се в Чикаго преди 80 години.
Исторически контекст
Въпреки значителните средства, предоставени от държавата на института, те не им позволиха да получат ускорители на частици, съвместими с целите на момчетата от Via Panisperna. Държавата, наистина. Защото пренебрегването на италианския социално-политически отпечатък от 30-те години би било много сериозна логическа грешка. Радикалният пробив, завършен от реакционното движение, водено от Бенито Мусолини през предходното десетилетие в Италия, опустошена от Първата световна война.
Безспорното господство на Националната фашистка партия и идеологическата близост с Националсоциалистическата германска работническа партия на Адолф Хитлер, когато той завзе властта в разярена Германия през 1933 г. Перспективите за дипломатически преговори разбираемо се сринаха под ерозията на зле прикрити светски търкания на конфликти и бъдеще проекти на новите диктатори. Това е утвърдената европейска среда, където науката стои като катедрала в пустинята. Капката, която преля чашата на камилата, беше за Енрико Ферми обнародването на расовите закони през 1938 г., което видя Лаура Капон, неговата еврейска съпруга, сред пряко засегнатите..
Бъдни вечер, ключов ден за пътуване
В навечерието на Коледа Ферми и семейството му се качиха на лайнера на Франкония за Съединените щати, принудени да напуснат Италия от расовите закони на фашизма. Кораб, който между другото е плавал няколко пъти през размирните води на Втората световна война: довеждане в Съединените щати на физика, който би бил един от главните герои на проекта Манхатън, транспортиране на британски войски до различни военни фронтове и приемане на Чърчил и британската делегация през 1945 г. по време на преговорите в Ялта. И винаги по време на коледния период Лизе Майтнер, брилянтен австрийски физик, която, тъй като е еврейка, трябваше да избяга от Германия в Швеция.
Енрико Ферми, Лаура и Нилс Бор кацат в Ню Йорк на 2 януари 1939 г. Така започва сътрудничеството с Колумбийския университет, където Ферми ще работи като част от екипа за ядрени изследвания. Зад на откритие на германците О. Хан и Ф. Щрасман за делящата се и/или деляща се природа на тежките елементи, Ферми се зае напълно с изследването на неутронната икономика в реакциите на делене на различните изотопи на урана.
атомната купчина
Ферми потвърди хипотезата, издигната от L. Szilard през 1933 г., за възможността да има серия от ядрени верижни реакции. Деленето на изотопа U 235 Той генерира средно 2,8 бързи неутрона с енергия между 10 k eV и 10 MeV. Правилно термално (забавено) чрез разсейване на топлината при сблъсъци с модераторни ядра, увеличава шанса за предизвикване на делене на други U ядра 235. Отлагайки изучаването на динамиката на реакциите на ядрено делене за бъдеща статия, тук ще бъде достатъчно да кажем, че изследователите са имали възможността да построят батерия, която да побере такива вериги от самоподдържащи се реакции.
Ядрена реакция, която в сравнение с обикновена химическа реакция на горене, освобождава енергия около 10 милиона пъти по-голяма и чийто военен потенциал веднага се усеща както в Съединените щати, така и в нацистка Германия. Благодарение и на интуицията на Ферми, американската програма напредна много по-бързо и основен етап беше именно разработването на атомната батерия.
Всъщност се извършва a rверижна реакция на ядрено делене. Деленето на урановото ядро се предизвиква от сблъсъка на неутрон с него. Разпадането на урана произвежда по-леки ядра и повече неутрони, средно между два и три. Когато достатъчно количество уран е концентрирано в ограничено пространство, могат да се достигнат критични условия, при които за всяка реакция на делене, средно, поне един от произведените неутрони причинява друга фрагментация. В зависимост от нивото на критичност, процесът може да бъде самоподдържащ се и да произвежда енергия по контролиран начин - както се случва в гражданските реактори - или да расте експоненциално и внезапно да освободи огромна мощност, както се случва в ядрените устройства.
Чикаго-Стак 1, Ядрена енергия
Купчината се състоеше от 5,6 тона метален уран и 36 тона пелети от уранов оксид. Те бяха редувани с 350 тона графитни блокове с модериращи и структурни функции. Единственият начин да се контролира реакцията и да се постигне критично отношение, което показва началото на самоподдържащата се реакция, е чрез регулиране на хода на контролните пръти в стека.
Купчината влиза в експлоатация на 2 декември 1942 г. В ранния следобед тя достига критична настройка и се изключва няколко минути по-късно чрез повторно вкарване на всички контролни пръти.. В онзи студен ден от тъжните години на Втората световна война, италианският мореплавател пристигна в новия свят, но Под епидермиса на американските ядрени научни изследвания се криеше проектът Манхатън.. По този начин, успоредно с етичното използване на ядрената енергия за производство на електричество, ние сме свидетели на обездвижването на плутония във военните ядрени бойни глави. Два от тях, Малко момче y Дебел Мъж, първо превърнаха Хирошима, а след това Нагасаки в прах.
Радост за откритието, което малко по-късно се превърна в трагедия
В 15:25 на 2 декември Chicago Pile-1 достигна критичност по напълно контролиран начин, демонстрирайки осъществимостта на процеса. Юджийн Вигнер, един от присъстващите физици, отпуши бутилка Кианти, за да отпразнува събитието, почитайки италианския произход на Ферми. Четиридесет и девет присъстващи учени се подписаха върху опаковката на бутилката, която все още се съхранява в Чикагския университет. Но – както Леона Уудс, физик, участвала в проекта и тогава двадесет и три годишна студентка, си спомня – това беше тиха наздравица, защото, както самият Уигнър по-късно ще заяви, „Знаехме, че ще отприщим гигант«. Гигант, който след малко повече от няколко години щеше да сложи край на Втората световна война с трагичната цена на унищожаването на Хирошима и Нагасаки.
Не науката е виновна, а човекът
Една годишнина, тази от 2 декември 1942 г., следователно изпълнена със значение: голям научен експеримент, оказал огромно влияние върху съвременната история. История не може да се прави с „ако“, но е вероятно, че ако Съединените щати не бяха построили купчината в Чикаго, в един момент нацистка Германия можеше да успее с лесно представими последици за света.
Разкриването на най-съкровените тайни на материята е едно от най-големите постижения на човешкия интелект и протагонист, с Относителност и квантова механика, за огромната революция в нашето разбиране за света, предизвикана от физиката през XNUMX век. Днес, благодарение на ядрената физика, болестите се лекуват, човешкото тяло се изследва и електричеството се произвежда чрез делене в граждански реактори, без да се отделят парникови газове. Не става въпрос за науката, която е направила и ще продължи да дава огромен принос за благосъстоянието на човечеството и която толкова често е била инструмент на мира, а по-скоро за използването на нейните резултати и чувството за отговорност и проницателност, които човечеството никога не трябва да се проваля.