Jadrová energia. Na jeseň 1942 išli do Goodyear zákazníkov, ktorí chceli akýsi teplovzdušný balón, aké americká spoločnosť začala vyrábať o niekoľko desaťročí skôr a ktoré sa používali aj na vzducholode. Len ju v žiadnom prípade nechceli guľovú alebo zaoblenú, ale kubickú.
Zdá sa, že technici spoločnosti Goodyear boli poriadne zaskočení. Pravdepodobne sa pýtali: „Ako by lietal kockový balón?“, možno sa snažili presvedčiť kupujúcich, aby zmenili názor. Tí zákazníci sa vlastne o let nestarali. V skutočnosti prišli z Chicagskej univerzity a pracovali na prísne tajnom projekte vedenom Enricom Fermim na vývoj prvej reťazovej jadrovej štiepnej reakcie, známej ako Chicago Pile-1.
Nechceli lietať...
Je preto pochopiteľné, že nemohli uviesť príliš veľa podrobností o dôvodoch ich kúpy, že nielenže by nikdy nemuseli lietať po oblohe, ale zostali by v podzemnom priestore, kde by slúžili ako kryt. obsahujú približne 45.000 50 grafitových blokov a XNUMX ton medzi oxidom uránu a kovovým uránom, ktoré tvorili hromadu.
Batéria, ktorá bola uvedená do prevádzky presne pred 80 rokmi. O 15:25 2. decembra 1942, 23:25 v Taliansku, v laboratóriu umiestnenom pod tribúnami štadióna amerického futbalualebo Stagg Field z University of Chicago – v tom čase sa nepoužíval – sa svet učil ovládať energiu z Jadrová štiepenie vďaka zásadnému prínosu talianskeho fyzika. O necelé tri roky neskôr, že energia by bola tragicky využitá pri atómových bombách v Hirošime a Nagasaki a po vojne na mierové účely v štiepnych reaktoroch, ktoré dnes vyrábajú asi 10 % svetovej elektriny.
Enrico Fermi a myšlienka Ameriky
Na prvý pohľad by sa zdalo, že Enrico Fermi sa rozhodol pristáť v Spojených štátoch amerických výlučne kvôli otázka financovania udeľuje univerzitám a výskumným ústavom. Iste, na úsvite XNUMX. storočia bol vedecký svet búrlivý. Upevnilo sa v prvých dvoch desaťročiach to, čo je tzv stará kvantová teória, koncepty kvantovej mechaniky sa formovali od druhej polovice 1920. rokov XNUMX. storočia Vedecké objavy jeden za druhým a ľudská myseľ sa premietala do neľútostného skúmania nekonečne malého.
Inštitút na Via Panisperna v srdci Ríma, ktorý riadil Enrico Fermi a so spolupracovníkmi ako Segrè, Amaldi, Pontecorvo, Majorana, Rasetti, D'Agostino, potreboval veľmi drahé vybavenie, aby mohol pokračovať v súťaži na najvyššej úrovni výskumu.. Sondovanie rádioaktivity prvkov so správnou intuíciou bombardovania jadier neutrónmi si vyžadovalo urýchľovač častíc schopný ich generovať v lúčoch primeranej energie a vysokej intenzity.
Všetko to začalo umelou rádioaktivitou
Vedecký proces, ktorý viedol k výsledku z 2. decembra, sa začal asi o pätnásť rokov skôr, v roku 1926, Fermiho zvolaním Rímskej univerzity na prvé talianske katedry teoretickej fyziky. Fermi tam zrodil chlapčenskú skupinu Via Panisperna a riadil ich výskum jadrovej fyziky, ktorá tam vznikla vďaka práci mnohých európskych fyzikov. Stimulovaný objavom umelej rádioaktivity Irène Curie a Fréderéricom Joliotom, Fermi v polovici tridsiatych rokov 1930. storočia uskutočnil sériu inovatívnych experimentov, ktoré mu v roku 1938 vyniesli Nobelovu cenu za fyziku. Rok, ktorý sa skončil dvoma udalosťami, ktoré by v tom, čo sa stalo v Chicagu pred 80 rokmi.
Historický kontext
Napriek významným finančným prostriedkom, ktoré štát poskytol ústavu, tieto im neumožnili získať urýchľovače častíc kompatibilné s cieľmi chlapcov z Via Panisperna.. Štát, pravdaže. Pretože zanedbanie talianskej spoločensko-politickej stopy 30. rokov minulého storočia by bolo veľmi vážnou logickou chybou. Radikálny zlom, ktorý zavŕšilo reakčné hnutie vedené Benitom Mussolinim v predchádzajúcom desaťročí v Taliansku zdevastovanom prvou svetovou vojnou.
Neohrozená dominancia Národnej fašistickej strany a ideologická spriaznenosť s Národnosocialistickou nemeckou robotníckou stranou Adolfa Hitlera, keď sa v roku 1933 chopil moci v rozzúrenom Nemecku. Vyhliadky na diplomatické rozhovory sa pochopiteľne zrútili pod eróziou zle skrývaných svetských treníc konfliktov a budúcnosti projekty nových diktátorov. Toto je zakorenené európske prostredie, kde veda stojí ako katedrála v púšti. Slamkou, ktorá zlomila ťave chrbát, bolo pre Enrica Fermiho vyhlásenie rasových zákonov v roku 1938, ktoré videlo Lauru Caponovú, jeho židovskú manželku, medzi priamo dotknutými..
Štedrý deň, kľúčový deň cestovania
Na Štedrý večer sa Fermi a jeho rodina nalodili na franskú loď do Spojených štátov, prinútení opustiť Taliansko rasovými zákonmi fašizmu. Loď, ktorá, mimochodom, niekoľkokrát preplávala nepokojnými vodami XNUMX. svetovej vojny: priviesť do Spojených štátov fyzika, ktorý by bol jedným z protagonistov projektu Manhattan, prepraviť britské jednotky na rôzne vojnové fronty a hostiť Churchilla a britskú delegáciu v roku 1945 počas rokovaní na Jalte. A vždy počas vianočných sviatkov Lise Meitner, brilantná rakúska fyzička, ktorá ako Židovka musela utiecť z Nemecka do Švédska.
Enrico Fermi, Laura a Niels Bohr pristáli v New Yorku 2. januára 1939. Tak sa začala spolupráca s Kolumbijskou univerzitou, kde Fermi pracoval ako súčasť jadrového výskumného tímu. Za objav Nemcov O. Hahna a F. Strassmanna o štiepnej a/alebo štiepnej povahe ťažkých prvkovFermi sa naplno pustil do štúdia neutrónovej ekonomiky pri štiepnych reakciách rôznych izotopov uránu.
atómová hromada
Fermi potvrdil hypotézu, ktorú vyslovil L. Szilard v roku 1933, o možnosti mať sériu jadrových reťazových reakcií. Štiepenie izotopu U 235 Generuje v priemere 2,8 rýchlych neutrónov s energiou medzi 10 k eV a 10 MeV. Správne termalizované (spomalené) prostredníctvom rozptylu tepla pri kolíziách s jadrami moderátora zvyšuje pravdepodobnosť štiepenia iných jadier U 235. Pre odloženie štúdie dynamiky jadrových štiepnych reakcií pre budúci článok tu postačí uviesť, že výskumníci mali možnosť postaviť batériu, ktorá by obsahovala takéto reťazce samoudržiavajúcich reakcií.
Jadrová reakcia, ktorá v porovnaní s bežnou chemickou spaľovacou reakciou uvoľnila energiu asi 10 miliónov krát väčšiu a ktorej vojenský potenciál okamžite pocítili v Spojených štátoch aj v nacistickom Nemecku. Aj vďaka Fermiho intuícii napredoval americký program oveľa rýchlejšie a zásadnou etapou bol práve vývoj atómovej batérie.
V skutočnosti sa odohráva rreťazová reakcia jadrového štiepenia. Štiepenie jadra uránu je vyvolané zrážkou neutrónu s ním. Rozpad uránu produkuje ľahšie jadrá a viac neutrónov, v priemere medzi dvoma a tromi. Pri koncentrácii dostatočného množstva uránu v obmedzenom priestore možno dosiahnuť kritické podmienky, kedy pri každej štiepnej reakcii v priemere aspoň jeden z produkovaných neutrónov spôsobí ďalšiu fragmentáciu. V závislosti od úrovne kritickosti môže byť tento proces sebestačný a produkovať energiu kontrolovaným spôsobom - ako sa to deje v civilných reaktoroch - alebo môže rásť exponenciálne a náhle uvoľniť obrovskú energiu, ako sa to deje v jadrových zariadeniach.
Chicago-Stack 1, Jadrová energia
Hromada pozostávala z 5,6 tony kovového uránu a 36 ton peliet oxidu uránu. Tie sa striedali s 350 tonami grafitových blokov s moderačnými a štrukturálnymi funkciami. Jediným spôsobom, ako ovládať reakciu a dosiahnuť kritický postoj, ktorý indikuje začiatok samoudržiavacej reakcie, je nastavenie dráhy riadiacich tyčí v zásobníku.
Hromada je uvedená do prevádzky 2. decembra 1942. V skorých popoludňajších hodinách dosiahne kritické nastavenie a o niekoľko minút sa vypne opätovným vložením všetkých riadiacich tyčí.. V ten chladný deň smutných rokov druhej svetovej vojny, taliansky navigátor dorazil do nového sveta, ale Pod epidermou amerického jadrového vedeckého výskumu sa skrýval projekt Manhattan.. Paralelne s etickým využívaním jadrovej energie na výrobu elektriny sme teda svedkami imobilizácie plutónia vo vojenských jadrových hlaviciach. Dvaja z nich, Malý chlapec y Tlsťoch, najprv premenili na prach Hirošimu a potom aj Nagasaki.
Radosť zo zistenia, ktoré sa o niečo neskôr stalo tragédiou
15. decembra o 25:2 Chicago Pile-1 dosiahol kritický stav plne kontrolovaným spôsobom, čím demonštroval uskutočniteľnosť procesu. Eugene Wigner, jeden z prítomných fyzikov, odzátkoval fľašu Chianti na oslavu tejto udalosti, čím ctil Fermiho taliansky pôvod. Štyridsaťdeväť prítomných vedcov podpísalo slamený obal fľaše, ktorý je dodnes uložený na Chicagskej univerzite. Ale – ako spomína Leona Woods, fyzička, ktorá sa na projekte podieľala a vtedy dvadsaťtriročná študentka – bol to tichý prípitok, pretože, ako neskôr vyhlásil sám Wigner, „Vedeli sme, že sa chystáme vypustiť obra«. Obrov, ktorý by o niečo viac ako pár rokov ukončil druhú svetovú vojnu za tragickú cenu zničenia Hirošimy a Nagasaki.
Na vine nie je veda, ale človek
Výročie z 2. decembra 1942, teda plné zmyslu: veľký vedecký experiment, ktorý mal obrovský vplyv na súčasné dejiny. História sa nedá písať s „keby“, ale je pravdepodobné, že ak by Spojené štáty nepostavili tú hromadu v Chicagu, v určitom bode by nacistické Nemecko mohlo uspieť s ľahko predstaviteľnými dôsledkami pre svet.
Odhalenie najintímnejších tajomstiev hmoty bolo jedným z najväčších úspechov ľudského intelektu a hlavného hrdinu. Relativita a kvantová mechanikao obrovskej revolúcii v našom chápaní sveta, ktorú priniesla fyzika v XNUMX. storočí. Dnes sa vďaka jadrovej fyzike liečia choroby, skúma sa ľudské telo a elektrina sa vyrába štiepením v civilných reaktoroch bez uvoľňovania skleníkových plynov. Nie je to o vede, ktorá výrazne prispela a bude naďalej prispievať k blahu ľudstva a ktorá bola tak často nástrojom mieru, ale skôr o využití jej výsledkov a o zmysle pre zodpovednosť a rozlišovanie, ktoré ľudstvo by nikdy nemalo zlyhať.