Energia nuklearna. Jesienią 1942 r. udali się do Goodyear klientów, którzy chcieli coś w rodzaju balonu na ogrzane powietrze, takiego jak te, które amerykańska firma zaczęła produkować kilkadziesiąt lat wcześniej i które były również używane w sterowcach. Po prostu nie chcieli, żeby był kulisty lub zaokrąglony, ale sześcienny.
Wygląda na to, że technicy Goodyear byli dość zakłopotani. Prawdopodobnie zastanawiali się „Jak latałby balon w kształcie kostki?”, być może próbując przekonać kupujących do zmiany zdania. W rzeczywistości ci klienci nie dbali o lot. W rzeczywistości pochodzili z University of Chicago i pracowali nad ściśle tajnym projektem kierowanym przez Enrico Fermiego, mającym na celu opracowanie pierwszej łańcuchowej reakcji rozszczepienia jądrowego, znanej jako Chicago Pile-1.
Nie chcieli latać...
Zrozumiałe jest zatem, że nie mogli podać zbyt wielu szczegółów na temat powodów swojego zakupu, że nie tylko nigdy nie musieliby latać po niebie, ale pozostaliby w przestrzeni podziemnej, pełniąc rolę osłony dla zawiera około 45.000 50 bloków grafitu i XNUMX ton między tlenkiem uranu a metalicznym uranem, które tworzyły stos.
Akumulator, który zaczął działać dokładnie 80 lat temu. O godzinie 15:25, 2 grudnia 1942 roku, o godzinie 23:25 we Włoszech, w laboratorium znajdującym się pod trybunami stadionu do futbolu amerykańskiegolub Stagg Field z University of Chicago – wtedy nieużywany – świat uczył się opanowywać energię Fizja jądrowa dzięki fundamentalnemu wkładowi włoskiego fizyka. Niecałe trzy lata później, energia ta zostałaby tragicznie wykorzystana w bombach atomowych na Hiroszimę i Nagasaki a po wojnie do celów pokojowych w reaktorach rozszczepialnych, które obecnie wytwarzają około 10% światowej energii elektrycznej.
Enrico Fermi i idea Ameryki
Na pierwszy rzut oka mogłoby się wydawać, że Enrico Fermi zdecydował się wylądować w Stanach Zjednoczonych wyłącznie dla kwestia finansowania przyznawane uniwersytetom i instytutom badawczym. Z pewnością u zarania XX wieku świat naukowy tętnił życiem. Skonsolidowane, w pierwszych dwóch dekadach, tzw stara teoria kwantowa, koncepcje mechaniki kwantowej nabierały kształtu od drugiej połowy lat 1920. Odkrycia naukowe jedno po drugim i ludzki umysł rzutowały na bezwzględne badanie nieskończenie małych.
Instytut przy Via Panisperna, w sercu Rzymu, kierowany przez Enrico Fermiego i współpracujący z takimi współpracownikami jak Segrè, Amaldi, Pontecorvo, Majorana, Rasetti, D'Agostino, potrzebował bardzo drogiego sprzętu, aby kontynuować rywalizację na najwyższym poziomie badawczym. Badanie radioaktywności pierwiastków przy prawidłowej intuicji bombardowania jąder neutronami wymagało posiadania akceleratora cząstek zdolnego do generowania ich w wiązkach o odpowiedniej energii i dużym natężeniu.
Wszystko zaczęło się od sztucznej radioaktywności
Proces naukowy, który doprowadził do wyniku 2 grudnia, rozpoczął się około piętnaście lat wcześniej, w 1926 r., wraz z powołaniem Fermiego przez Uniwersytet Rzymski na pierwszą włoską katedrę fizyki teoretycznej. Tam Fermi dał początek chłopięcej grupie Via Panisperna i kierował ich badaniami nad fizyką jądrową, która powstawała tam dzięki pracy wielu europejskich fizyków. Zainspirowany odkryciem sztucznej radioaktywności przez Irène Curie i Fréderéric Joliot, Fermi przeprowadził w połowie lat 1930. serię innowacyjnych eksperymentów, za które w 1938 r. otrzymał Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki. Rok, który zakończył się dwoma wydarzeniami, które miały zasadnicze znaczenie w tym, co wydarzyło się w Chicago 80 lat temu.
Kontekst historyczny
Mimo znacznych funduszy przyznanych Instytutowi przez państwo, nie pozwoliły one na pozyskanie akceleratorów cząstek zgodnych z celami chłopców z Via Panisperna. Stan, rzeczywiście. Ponieważ zaniedbanie włoskiego śladu społeczno-politycznego z lat 30. byłoby bardzo poważnym błędem logicznym. Radykalny przełom dopełnił reakcyjny ruch kierowany przez Benito Mussoliniego w poprzedniej dekadzie we Włoszech zdewastowanych przez pierwszą wojnę światową.
Niekwestionowana dominacja Narodowo-Faszystowskiej Partii i ideologiczne pokrewieństwo z Narodowo-Socjalistyczną Niemiecką Partią Robotniczą Adolfa Hitlera, kiedy przejął on władzę w rozwścieczonych Niemczech w 1933 roku. Perspektywy rozmów dyplomatycznych, co zrozumiałe, załamały się pod wpływem erozji źle skrywanych świeckich tarć dotyczących konfliktów i przyszłości projekty nowych dyktatorów. To jest zakorzenione europejskie otoczenie, w którym nauka stoi jak katedra na pustyni. Kroplą, która przelała czarę, było dla Enrico Fermiego ogłoszenie praw rasowych w 1938 r., w wyniku których Laura Capon, jego żydowska żona, znalazła się wśród osób bezpośrednio dotkniętych..
Wigilia, kluczowy dzień w podróży
W Wigilię Bożego Narodzenia Fermi i jego rodzina zaokrętowali się na frankoński liniowiec płynący do Stanów Zjednoczonych, zmuszeni do opuszczenia Włoch przez rasistowskie prawa faszyzmu. Nawiasem mówiąc, statek, który kilkakrotnie pływał po wzburzonych wodach II wojny światowej: sprowadzenie do Stanów Zjednoczonych fizyka, który byłby jednym z bohaterów Projektu Manhattan, transportującego wojska brytyjskie na różne fronty wojenne i goszczącego Churchilla i delegację brytyjską w 1945 roku podczas rozmów w Jałcie. I zawsze w okresie świątecznym Lise Meitner, genialna austriacka fizyk, która jako Żydówka musiała uciekać z Niemiec do Szwecji.
Enrico Fermi, Laura i Niels Bohr wylądowali w Nowym Jorku 2 stycznia 1939 roku. Tak rozpoczęła się współpraca z Columbia University, gdzie Fermi miał pracować jako członek zespołu badań jądrowych. Za odkrycie Niemców O. Hahna i F. Strassmanna na temat rozszczepialnego i/lub rozszczepialnego charakteru pierwiastków ciężkich, Fermi w pełni zajął się badaniem gospodarki neutronowej w reakcjach rozszczepienia różnych izotopów uranu.
stos atomowy
Fermi potwierdził hipotezę wysuniętą przez L. Szilarda w 1933 r. o możliwości wystąpienia serii jądrowych reakcji łańcuchowych. Rozszczepienie izotopu U 235 Generuje średnio 2,8 neutronów szybkich o energii od 10 k eV do 10 MeV. Odpowiednio ztermalizowany (spowolniony) poprzez rozpraszanie ciepła podczas zderzeń z rdzeniami moderatora, zwiększa szansę na spowodowanie rozszczepienia innych rdzeni U 235. Odkładając badanie dynamiki reakcji rozszczepienia jądrowego na późniejszy artykuł, wystarczy w tym miejscu stwierdzić, że badacze mieli możliwość zbudowania baterii, która pomieściłaby takie łańcuchy samopodtrzymujących się reakcji.
Reakcja nuklearna, która w porównaniu ze zwykłą reakcją chemicznego spalania uwolniła energię około 10 milionów razy większą i której potencjał militarny został natychmiast wykryty zarówno w Stanach Zjednoczonych, jak iw nazistowskich Niemczech. Również dzięki intuicji Fermiego program amerykański rozwijał się znacznie szybciej, a zasadniczym etapem było właśnie opracowanie baterii atomowej.
W rzeczywistości ma miejsce rreakcja łańcuchowa rozszczepienia jądrowego. Rozszczepienie jądra uranu jest indukowane przez zderzenie z nim neutronu. Rozpad uranu wytwarza lżejsze jądra i więcej neutronów, średnio od dwóch do trzech. Kiedy wystarczająca ilość uranu jest skoncentrowana w ograniczonej przestrzeni, można osiągnąć warunki krytyczne, w których średnio dla każdej reakcji rozszczepienia co najmniej jeden z wyprodukowanych neutronów powoduje kolejną fragmentację. W zależności od poziomu krytyczności proces może być samowystarczalny i wytwarzać energię w kontrolowany sposób – jak ma to miejsce w reaktorach cywilnych – lub rosnąć wykładniczo i nagle uwalniać ogromną moc, jak ma to miejsce w urządzeniach jądrowych.
Chicago-Stack 1, Energia jądrowa
Stos składał się z 5,6 ton uranu metalicznego i 36 ton pastylek tlenku uranu. Były one przeplatane 350 tonami bloków grafitowych o funkcjach moderujących i strukturalnych. Jedynym sposobem kontrolowania reakcji i osiągnięcia postawy krytycznej, która wskazuje na początek samopodtrzymującej się reakcji, jest regulacja skoku prętów sterujących w stosie.
Stos zostaje oddany do użytku 2 grudnia 1942 roku. Wczesnym popołudniem osiąga krytyczne ustawienie i wyłącza się kilka minut później przez ponowne włożenie wszystkich prętów sterujących.. W ten zimny dzień smutnych lat II wojny światowej, włoski nawigator przybył do nowego świata, Ale Pod naskórkiem amerykańskich badań jądrowych czaił się Projekt Manhattan.. Tak więc, równolegle do etycznego wykorzystania energii jądrowej do produkcji energii elektrycznej, jesteśmy świadkami immobilizacji plutonu w wojskowych głowicach jądrowych. Dwoje z nich, Mały chłopiec y Gruby mężczyzna, najpierw obrócili w pył Hiroszimę, a następnie Nagasaki.
Radość z odkrycia, które nieco później przerodziło się w tragedię
O godzinie 15:25 w dniu 2 grudnia, Chicago Pile-1 osiągnął stan krytyczny w całkowicie kontrolowany sposób, demonstrując wykonalność tego procesu. Eugene Wigner, jeden z obecnych fizyków, otworzył butelkę Chianti, aby uczcić to wydarzenie, oddając hołd włoskiemu pochodzeniu Fermiego. Czterdziestu dziewięciu obecnych naukowców podpisało słomiane opakowanie butelki, które nadal znajduje się na Uniwersytecie w Chicago. Ale – jak wspomina Leona Woods, uczestnicząca w projekcie fizyk, a następnie dwudziestotrzyletnia studentka – był to cichy toast, bo jak sam Wigner wyznał później:Wiedzieliśmy, że zaraz uwolnimy giganta«. Giganta, który za niewiele ponad kilka lat zakończyłby II wojnę światową tragicznym kosztem zniszczenia Hiroszimy i Nagasaki.
Nie nauka jest temu winna, tylko człowiek
Rocznica, 2 grudnia 1942 r., a więc pełna znaczenia: wielki eksperyment naukowy, który wywarł ogromny wpływ na współczesną historię. Historii nie można tworzyć za pomocą „jeśli”, ale jest prawdopodobne, że gdyby Stany Zjednoczone nie zbudowały stosu w Chicago, w pewnym momencie nazistowskie Niemcy mogłyby odnieść sukces, z łatwymi do wyobrażenia konsekwencjami dla świata.
Odkrycie najbardziej intymnych tajemnic materii było jednym z największych osiągnięć ludzkiego intelektu i bohatera, z Teoria względności i mechanika kwantowa, o ogromnej rewolucji w naszym rozumieniu świata, jaką w XX wieku przyniosła fizyka. Dziś dzięki fizyce jądrowej można leczyć choroby, badać ludzkie ciała i wytwarzać elektryczność przez rozszczepianie w cywilnych reaktorach bez uwalniania gazów cieplarnianych. Nie chodzi o naukę, która wniosła i nadal będzie wnosić ogromny wkład w dobro ludzkości i która tak często była narzędziem pokoju, ale o wykorzystanie jej wyników oraz poczucie odpowiedzialności i rozeznanie, które nigdy nie powinno zawieść ludzkości.