शिकागो पाइल -1: एनरिको फर्मी आणि अणुयुग (अणुशक्ती)

अणुऊर्जा. 1942 च्या शरद ऋतूत ते गेले चांगले वर्ष ज्या ग्राहकांना एक प्रकारचा हॉट एअर बलून हवा होता, जसे की अमेरिकन कंपनीने काही दशकांपूर्वी उत्पादन सुरू केले होते आणि जे एअरशिपसाठी देखील वापरले जात होते. त्यांना कोणत्याही परिस्थितीत ते गोलाकार किंवा गोलाकार नको होते, परंतु घन.

असे दिसते की गुडइयर टेक खूपच स्टंप होते. त्यांना कदाचित "क्यूब बलून कसा उडेल?" असा प्रश्न पडला असेल, कदाचित खरेदीदारांना त्यांचे मत बदलण्यासाठी पटवून देण्याचा प्रयत्न केला असेल. वास्तविक, त्या ग्राहकांना फ्लाइटची पर्वा नव्हती. खरेतर, ते शिकागो विद्यापीठातून आले आणि त्यांनी एनरिको फर्मीच्या नेतृत्वाखालील पहिल्या साखळी अणुविखंडन अभिक्रियाच्या विकासासाठी टॉप-सिक्रेट प्रकल्पावर काम केले, ज्याला म्हणून ओळखले जाते. शिकागो पाईल-1.

त्यांना उडायचे नव्हते...

म्हणूनच, हे समजण्यासारखे आहे की ते त्यांच्या खरेदीच्या कारणांबद्दल जास्त तपशील देऊ शकत नाहीत, इतकेच नाही की त्यांना कधीही आकाशातून उड्डाण करावे लागले नसते, परंतु ते एक आवरण म्हणून काम करण्यासाठी भूमिगत जागेत राहिले असते. सुमारे 45.000 ग्रेफाइट ब्लॉक्स आणि युरेनियम ऑक्साईड आणि मेटॅलिक युरेनियम यांच्यातील 50 टन ज्याने ढिग बनवला आहे.

बरोबर 80 वर्षांपूर्वी कार्यान्वित झालेली बॅटरी. 15 डिसेंबर 25 रोजी दुपारी 2:1942 वाजता, इटलीमध्ये, अमेरिकन फुटबॉल स्टेडियमच्या स्टँडखाली असलेल्या प्रयोगशाळेत रात्री 23:25 वाजताकिंवा स्टॅग फील्ड शिकागो विद्यापीठातून - त्यावेळी वापरलेले नव्हते - जग उर्जेवर प्रभुत्व मिळवण्यास शिकत होते आण्विक काल्पनिक गोष्ट इटालियन भौतिकशास्त्रज्ञाच्या मूलभूत योगदानाबद्दल धन्यवाद. तीन वर्षांहून कमी कालावधीनंतर, हिरोशिमा आणि नागासाकीच्या अणुबॉम्बमध्ये या ऊर्जेचा दु:खद वापर केला जाईल आणि, युद्धानंतर, विखंडन अणुभट्ट्यांमध्ये शांततापूर्ण हेतूंसाठी जे आज जगातील सुमारे 10% वीज तयार करतात.

एनरिको फर्मी आणि अमेरिकेची कल्पना

पहिल्या दृष्टीक्षेपात असे दिसते की एनरिको फर्मीने केवळ युनायटेड स्टेट्स ऑफ अमेरिकामध्ये उतरण्याचा निर्णय घेतला वित्तपुरवठ्याचा प्रश्न विद्यापीठे आणि संशोधन संस्थांना पुरस्कृत केले जाते. निश्चितच, XNUMX व्या शतकाच्या सुरुवातीस, वैज्ञानिक जगामध्ये खळबळ उडाली होती. एकत्रित, पहिल्या दोन दशकात, ज्याला म्हणतात जुना क्वांटम सिद्धांत, 1920 च्या उत्तरार्धात क्वांटम मेकॅनिक्सच्या संकल्पना आकार घेत होत्या. एकामागून एक वैज्ञानिक शोध आणि मानवी मन अनंत लहान गोष्टींच्या निर्दयी तपासणीमध्ये प्रक्षेपित झाले.

एनरिको फर्मी दिग्दर्शित आणि सेग्रे, अमॅल्डी, पॉन्टेकोरव्हो, माजोराना, रासेट्टी, डी'अगोस्टिनो यांसारख्या सहकार्यांसह रोमच्या मध्यभागी असलेल्या वाया पनीस्पेरना येथील संस्थेला संशोधनाच्या सर्वोच्च स्तरावर स्पर्धा सुरू ठेवण्यासाठी खूप महागड्या उपकरणांची आवश्यकता होती.. न्यूट्रॉनसह बॉम्बर्डिंग न्यूक्लीयच्या अचूक अंतर्ज्ञानासह घटकांच्या रेडिओएक्टिव्हिटीची तपासणी करण्यासाठी त्यांना पुरेशी ऊर्जा आणि उच्च तीव्रतेच्या बीममध्ये निर्माण करण्यास सक्षम कण प्रवेगक आवश्यक आहे.

हे सर्व कृत्रिम रेडिओएक्टिव्हिटीपासून सुरू झाले

2 डिसेंबरच्या निकालास कारणीभूत ठरणारी वैज्ञानिक प्रक्रिया सुमारे पंधरा वर्षांपूर्वी, 1926 मध्ये, रोम विद्यापीठाने सैद्धांतिक भौतिकशास्त्राच्या पहिल्या इटालियन अध्यक्षपदी फर्मीच्या दीक्षांत समारंभासह सुरू झाली. तेथे फर्मीने वाया पानिस्पर्ना मुलांच्या गटाला जन्म दिला आणि त्यांनी आण्विक भौतिकशास्त्रावरील संशोधन निर्देशित केले, जे अनेक युरोपियन भौतिकशास्त्रज्ञांच्या कार्यामुळे तेथे उदयास आले. इरेन क्युरी आणि फ्रेडेरिक जोलिओट यांच्या कृत्रिम किरणोत्सर्गीतेच्या शोधामुळे उत्तेजित, फर्मीने 1930 च्या मध्यात नाविन्यपूर्ण प्रयोगांची मालिका केली ज्यामुळे त्यांना 1938 मध्ये भौतिकशास्त्रातील नोबेल पारितोषिक मिळाले. एक वर्ष दोन घटनांसह संपले जे वाद्य होते. 80 वर्षांपूर्वी शिकागोमध्ये जे घडले होते.

ऐतिहासिक संदर्भ

राज्याने संस्थेला दिलेला महत्त्वाचा निधी असूनही, या संस्थेने त्यांना वाया पानिस्पर्ना येथून मुलांच्या उद्दिष्टांशी सुसंगत कण प्रवेगक मिळवू दिले नाहीत.. राज्य, खरंच. कारण 30 च्या दशकातील इटालियन सामाजिक-राजकीय पाऊलखुणा दुर्लक्षित करणे ही एक अतिशय गंभीर तार्किक चूक असेल. पहिल्या महायुद्धामुळे उद्ध्वस्त झालेल्या इटलीमध्ये मागील दशकात बेनिटो मुसोलिनीच्या नेतृत्वाखालील प्रतिगामी चळवळीमुळे मूलगामी ब्रेक झाला.

राष्ट्रीय फॅसिस्ट पक्षाचे निर्विवाद वर्चस्व आणि अॅडॉल्फ हिटलरच्या नॅशनल सोशलिस्ट जर्मन वर्कर्स पार्टीशी वैचारिक स्नेहसंबंध 1933 मध्ये संतप्त जर्मनीमध्ये जेव्हा त्याने सत्ता काबीज केली. राजनयिक चर्चेची शक्यता समजण्याजोगीपणे अस्पष्ट धर्मनिरपेक्ष संघर्ष आणि भविष्यातील संघर्षाच्या धूपाखाली कोसळली. नवीन हुकूमशहांचे प्रकल्प. वाळवंटातील कॅथेड्रलप्रमाणे विज्ञान उभे राहिलेले हे युरोपीय वातावरण आहे. उंटाची पाठ मोडणारा पेंढा म्हणजे एनरिको फर्मीसाठी, 1938 मध्ये वांशिक कायदे लागू करण्यात आले, ज्यामध्ये लॉरा कॅपॉन, त्याची ज्यू पत्नी, थेट प्रभावित झालेल्यांमध्ये दिसली..

ख्रिसमसच्या पूर्वसंध्येला, प्रवासासाठी महत्त्वाचा दिवस

ख्रिसमसच्या पूर्वसंध्येला, फर्मी आणि त्याचे कुटुंब युनायटेड स्टेट्ससाठी फ्रँकोनिया लाइनरवर निघाले, फॅसिझमच्या वांशिक कायद्यामुळे इटली सोडण्यास भाग पाडले. एक जहाज जे दुसऱ्या महायुद्धाच्या त्रासदायक पाण्यातून अनेक वेळा गेलेयुनायटेड स्टेट्समध्ये भौतिकशास्त्रज्ञ आणणे जो मॅनहॅटन प्रकल्पाच्या मुख्य पात्रांपैकी एक असेल, ब्रिटीश सैन्याला विविध युद्ध आघाड्यांवर नेईल आणि 1945 मध्ये याल्टा चर्चेदरम्यान चर्चिल आणि ब्रिटीश शिष्टमंडळाचे आयोजन करेल. आणि नेहमी ख्रिसमसच्या काळात लिसे मेटनर, एक हुशार ऑस्ट्रियन भौतिकशास्त्रज्ञ, जो ज्यू असल्याने, जर्मनीतून स्वीडनला पळून जावे लागले.

एनरिको फर्मी, लॉरा आणि नील्स बोहर 2 जानेवारी 1939 रोजी न्यू यॉर्कमध्ये दाखल झाले. अशा प्रकारे कोलंबिया विद्यापीठाशी सहयोग सुरू झाला जिथे फर्मी आण्विक संशोधन संघाचा भाग म्हणून काम करेल. च्या मागे जर्मन ओ. हॅन आणि एफ. स्ट्रासमन यांचा जड घटकांच्या विखंडन आणि/किंवा विखंडन स्वरूपाचा शोध, फर्मीने युरेनियमच्या विविध समस्थानिकांच्या विखंडन प्रतिक्रियांमध्ये न्यूट्रॉन अर्थव्यवस्थेच्या अभ्यासात पूर्णपणे प्रक्षेपित केले.

अणूचा ढीग

फर्मी यांनी 1933 मध्ये L.Szilard द्वारे मांडलेल्या गृहीतकाची पुष्टी केली, ज्यामध्ये आण्विक साखळी प्रतिक्रियांची मालिका असण्याची शक्यता आहे. समस्थानिकेचे विखंडन U ²³⁵ ते सरासरी 2,8 वेगवान न्यूट्रॉन, 10 k eV आणि 10 MeV दरम्यान ऊर्जा निर्माण करते. मॉडरेटर कोअरच्या टक्करवर उष्णतेच्या विघटनाद्वारे योग्यरित्या थर्मलाइज्ड (मंद) केले जाते, ज्यामुळे इतर यू कोर विखंडन होण्याची शक्यता वाढते ²³⁵. भविष्यातील लेखासाठी आण्विक विखंडन अभिक्रियांच्या गतिशीलतेचा अभ्यास पुढे ढकलून, येथे हे सांगणे पुरेसे आहे की संशोधकांना अशी बॅटरी तयार करण्याची शक्यता होती ज्यामध्ये अशा प्रकारच्या स्वयं-टिकाऊ प्रतिक्रियांच्या साखळ्या असतील.

एक आण्विक अभिक्रिया ज्याने, सामान्य रासायनिक ज्वलन अभिक्रियाच्या तुलनेत, सुमारे 10 दशलक्ष पट जास्त ऊर्जा सोडली आणि ज्याची लष्करी क्षमता युनायटेड स्टेट्स आणि नाझी जर्मनीमध्ये लगेच जाणवली. फर्मीच्या अंतर्ज्ञानाबद्दल देखील धन्यवाद, अमेरिकन कार्यक्रम खूप वेगाने प्रगत झाला आणि एक मूलभूत टप्पा म्हणजे अणु बॅटरीचा विकास.

खरं तर, तो एक आर स्थान घेतेआण्विक विखंडन साखळी प्रतिक्रिया. युरेनियम न्यूक्लियसचे विखंडन त्याच्याशी न्यूट्रॉनच्या टक्करमुळे होते. युरेनियमच्या क्षयमुळे हलके न्यूक्ली आणि अधिक न्यूट्रॉन तयार होतात, सरासरी दोन ते तीन. जेव्हा युरेनियमची पुरेशी मात्रा मर्यादित जागेत केंद्रित केली जाते, तेव्हा गंभीर परिस्थिती गाठली जाऊ शकते, जिथे प्रत्येक विखंडन प्रतिक्रियेसाठी, सरासरी, किमान एक न्यूट्रॉन तयार केल्याने आणखी एक विखंडन होते. गंभीरतेच्या पातळीवर अवलंबून, प्रक्रिया स्वयं-टिकाऊ असू शकते आणि नियंत्रित मार्गाने ऊर्जा निर्माण करू शकते - जसे नागरी अणुभट्ट्यांमध्ये घडते- किंवा वेगाने वाढू शकते आणि अचानक प्रचंड शक्ती सोडते, जसे आण्विक उपकरणांमध्ये होते.

शिकागो-स्टॅक 1, अणुऊर्जा

या ढिगाऱ्यात 5,6 टन युरेनियम धातू आणि 36 टन युरेनियम ऑक्साईड गोळ्या होत्या. हे 350 टन ग्रेफाइट ब्लॉक्ससह मध्यम आणि संरचनात्मक कार्यांसह बदलले गेले. प्रतिक्रिया नियंत्रित करण्याचा आणि एक गंभीर वृत्ती प्राप्त करण्याचा एकमेव मार्ग आहे, जो स्वयं-टिकाऊ प्रतिक्रियेची सुरुवात दर्शवते, स्टॅकमधील कंट्रोल रॉड्सचा प्रवास समायोजित करणे.

2 डिसेंबर 1942 रोजी हा ढीग कार्यान्वित होतो. दुपारच्या सुमारास तो गंभीर स्थितीत पोहोचतो आणि काही मिनिटांनंतर सर्व कंट्रोल रॉड्स पुन्हा लावून बंद होतो.. दुसऱ्या महायुद्धाच्या दुःखद वर्षांच्या त्या थंडीच्या दिवशी, इटालियन नेव्हिगेटर नवीन जगात आला. पण अमेरिकन आण्विक वैज्ञानिक संशोधनाच्या एपिडर्मिसच्या खाली मॅनहॅटन प्रकल्प लपलेला होता.. अशाप्रकारे, वीज निर्मितीसाठी आण्विक उर्जेच्या नैतिक वापराच्या समांतर, आम्ही लष्करी आण्विक वॉरहेड्समध्ये प्लूटोनियमचे स्थिरीकरण पाहत आहोत. त्यापैकी दोन, लहान मुलगा y जाडा माणूस, त्यांनी प्रथम हिरोशिमा आणि नंतर नागासाकी धूळ कमी केले.

थोड्या वेळाने एक शोकांतिका बनलेल्या शोधाचा आनंद

15 डिसेंबर रोजी 25:2 वाजता, शिकागो पाइल-1 पूर्णतः नियंत्रित पद्धतीने गंभीरतेवर पोहोचले, प्रक्रियेची व्यवहार्यता दर्शविते. उपस्थित भौतिकशास्त्रज्ञांपैकी एक, यूजीन विग्नर यांनी फर्मीच्या इटालियन मूळचा सन्मान करून कार्यक्रम साजरा करण्यासाठी चियान्टीची बाटली उघडली. शिकागो विद्यापीठात अजूनही ठेवलेल्या बाटलीच्या स्ट्रॉ रॅपरवर उपस्थित एकोणचाळीस शास्त्रज्ञांनी स्वाक्षरी केली. पण – लिओना वुड्स, या प्रकल्पात भाग घेतलेल्या भौतिकशास्त्रज्ञ आणि नंतर तेवीस वर्षांची विद्यार्थिनी आठवते – हे एक मूक टोस्ट होते, कारण, विग्नर स्वतः नंतर घोषित करेल, “आम्हाला माहित होते की आम्ही एक राक्षस सोडणार आहोत" हिरोशिमा आणि नागासाकीच्या विनाशाच्या दुःखद किंमतीवर दुसरे महायुद्ध दोन वर्षांहून अधिक काळ संपेल असा राक्षस.

दोष विज्ञानाचा नाही तर मानवाचा आहे

2 डिसेंबर 1942 चा वर्धापन दिन, त्यामुळे अर्थपूर्ण: एक महान वैज्ञानिक प्रयोग, ज्याचा समकालीन इतिहासावर प्रचंड प्रभाव पडला आहे. इतिहास "जर" ने बनवता येत नाही, परंतु अशी शक्यता आहे की जर युनायटेड स्टेट्सने शिकागोमध्ये ढिगारा बांधला नसता, तर कधीतरी नाझी जर्मनी यशस्वी झाले असते, ज्याचे जगासाठी सहज कल्पनीय परिणाम होतील.

पदार्थाची सर्वात घनिष्ठ रहस्ये उघड करणे ही मानवी बुद्धीची आणि नायकाची सर्वात मोठी उपलब्धी आहे. सापेक्षता आणि क्वांटम यांत्रिकी, XNUMX व्या शतकात भौतिकशास्त्राने घडवून आणलेल्या जगाबद्दलच्या आपल्या आकलनातील प्रचंड क्रांती. आज, आण्विक भौतिकशास्त्रामुळे, रोग बरे होतात, मानवी शरीराचा शोध घेतला जातो आणि हरितगृह वायू सोडल्याशिवाय नागरी अणुभट्ट्यांमध्ये विखंडन करून वीज तयार केली जाते. हे विज्ञानाबद्दल नाही, ज्याने मानवतेच्या कल्याणासाठी खूप मोठे योगदान दिले आहे आणि ते करत राहील आणि जे अनेकदा शांततेचे साधन आहे, तर त्याच्या परिणामांचा आणि जबाबदारीची जाणीव आणि विवेकबुद्धीचा उपयोग केला आहे. मानवतेने कधीही अपयशी होऊ नये.