Nuklearna energija. Jeseni 1942 so odšli v Goodyear kupci, ki so želeli nekakšen toplozračni balon, kakršnega je ameriško podjetje začelo izdelovati nekaj desetletij prej in so se uporabljali tudi za zračne ladje. Samo v nobenem primeru ga niso želeli sferičnega ali zaobljenega, ampak kubičnega.
Videti je, da so bili Goodyearovi tehniki precej obupani. Verjetno so se spraševali "Kako bi letel kockasti balon?", morda skušali prepričati kupce, da si premislijo. Pravzaprav tem strankam ni bilo mar za let. Pravzaprav sta prišla z Univerze v Chicagu in delala na strogo zaupnem projektu, ki ga je vodil Enrico Fermi za razvoj prve verižne jedrske fisijske reakcije, znane kot Chicago Pile-1.
Niso mislili leteti ...
Zato je razumljivo, da niso mogli navesti preveč podrobnosti o razlogih za nakup, da ne le, da jim nikoli ne bi bilo treba leteti po nebu, ampak bi ostali v podzemnem prostoru in služili kot ohišje za vsebujejo približno 45.000 grafitnih blokov in 50 ton med uranovim oksidom in kovinskim uranom, ki so sestavljali kup.
Baterija, ki je začela delovati pred natanko 80 leti. Ob 15 25. decembra 2 ob 1942 v Italiji, v laboratoriju pod tribunami stadiona ameriškega nogometa.ali Stagg Field z Univerze v Chicagu - takrat ni bil uporabljen - svet se je učil obvladovati energijo Jedrska fisija zahvaljujoč temeljnemu prispevku italijanskega fizika. Manj kot tri leta pozneje, ta energija bi bila tragično izkoriščena v atomskih bombah Hirošime in Nagasakija po vojni pa v miroljubne namene v fisijskih reaktorjih, ki danes proizvedejo približno 10 % svetovne električne energije.
Enrico Fermi in ideja Amerike
Na prvi pogled bi se zdelo, da se je Enrico Fermi odločil pristati v Združenih državah Amerike izključno zaradi vprašanje financiranja podeljuje univerzam in raziskovalnim inštitutom. Vsekakor je bil na začetku XNUMX. stoletja znanstveni svet razburjen. Konsolidirana, v prvih dveh desetletjih se tako imenuje stara kvantna teorija, koncepti kvantne mehanike so se oblikovali od druge polovice dvajsetih let 1920. stoletja.Znanstvena odkritja so se vrstila eno za drugim in človeški um se je projiciral v neusmiljeno raziskovanje neskončno majhnega.
Inštitut na Via Panisperna v središču Rima, ki ga je vodil Enrico Fermi in s sodelavci, kot so Segrè, Amaldi, Pontecorvo, Majorana, Rasetti, D'Agostino, je potreboval zelo drago opremo, da bi še naprej tekmoval na najvišji ravni raziskav.. Preizkušanje radioaktivnosti elementov s pravilno intuicijo obstreljevanja jeder z nevtroni je zahtevalo potrebo po pospeševalniku delcev, ki bi jih lahko generiral v žarkih ustrezne energije in visoke intenzivnosti.
Vse se je začelo z umetno radioaktivnostjo
Znanstveni proces, ki je pripeljal do rezultata 2. decembra, se je začel približno petnajst let prej, leta 1926, ko je Univerza v Rimu sklicala Fermija na prvo italijansko katedro za teoretično fiziko. Tam je Fermi rodil fantovsko skupino Via Panisperna in usmerjal njihovo raziskovanje jedrske fizike, ki je tam nastajala po zaslugi dela številnih evropskih fizikov. Na spodbudo z odkritjem umetne radioaktivnosti Irène Curie in Fréderérica Joliota je Fermi sredi tridesetih let 1930. stoletja izvedel vrsto inovativnih poskusov, ki so mu leta 1938 prinesli Nobelovo nagrado za fiziko. Leto, ki se je končalo z dvema dogodkoma, ki bi bila pomembna v tem, kar se je zgodilo v Chicagu pred 80 leti.
Zgodovinski kontekst
Kljub pomembnim denarnim sredstvom, ki jih je država dodelila inštitutu, ta niso omogočila pridobitve pospeševalnikov delcev, združljivih s cilji fantov iz Vie Panisperne.. Država, res. Kajti zanemarjanje italijanskega družbenopolitičnega odtisa tridesetih let bi bila zelo huda logična napaka. Radikalen prelom, ki ga je v prejšnjem desetletju v Italiji, ki jo je opustošila prva svetovna vojna, dopolnilo reakcionarno gibanje pod vodstvom Benita Mussolinija.
Neizpodbijana prevlada Nacionalne fašistične stranke in ideološka sorodnost z Nacionalsocialistično nemško delavsko stranko Adolfa Hitlerja, ko je leta 1933 prevzel oblast v besni Nemčiji. Obeti za diplomatske pogovore so razumljivo propadli zaradi erozije slabo prikritih sekularnih trenj o konfliktih in prihodnosti. projekti novih diktatorjev. To je utrjeno evropsko okolje, kjer znanost stoji kot katedrala v puščavi. Kaplja čez čašo je bila za Enrica Fermija razglasitev rasnih zakonov leta 1938, ki je med neposredno prizadetimi videl Lauro Capon, njegovo judovsko ženo..
Božični večer, ključni dan za potovanje
Na božični večer so se Fermi in njegova družina vkrcali na ladjo Franconia proti ZDA, zaradi rasnih zakonov fašizma pa so morali zapustiti Italijo. Ladja, ki je, mimogrede, večkrat plula skozi razburkane vode druge svetovne vojne: v ZDA pripeljati fizika, ki bi bil eden od protagonistov projekta Manhattan, prevažati britanske enote na različne vojne fronte in gostiti Churchilla in britansko delegacijo leta 1945 med pogovori na Jalti. In vedno v božičnem času Lise Meitner, briljantna avstrijska fizičarka, ki je morala, ker je bila Judinja, pobegniti iz Nemčije na Švedsko.
Enrico Fermi, Laura in Niels Bohr so 2. januarja 1939 pristali v New Yorku. Tako se je začelo sodelovanje z univerzo Columbia, kjer bo Fermi delal kot del jedrske raziskovalne ekipe. Za odkritje Nemcev O. Hahna in F. Strassmanna o cepljivi in/ali cepljivi naravi težkih elementov, se je Fermi v celoti lotil preučevanja nevtronske ekonomije v cepitvenih reakcijah različnih izotopov urana.
atomski kup
Fermi je potrdil hipotezo, ki jo je postavil L. Szilard leta 1933, o možnosti niza jedrskih verižnih reakcij. Cepitev izotopa U 235 V povprečju ustvari 2,8 hitrih nevtronov z energijo med 10 k eV in 10 MeV. Pravilno termaliziran (upočasnjen) z odvajanjem toplote ob trkih z moderatorskimi jedri poveča možnost povzročitve cepitve drugih jeder U 235. Če študij dinamike jedrskih fisijskih reakcij odložimo za prihodnji članek, bo tukaj dovolj, če navedemo, da so raziskovalci imeli možnost zgraditi baterijo, ki bi hranila takšne verige samovzdrževalnih reakcij.
Jedrska reakcija, ki je v primerjavi z običajno kemično reakcijo zgorevanja sprostila približno 10-milijonkrat večjo energijo in katere vojaški potencial so takoj zaznali tako v ZDA kot v nacistični Nemčiji. Tudi po zaslugi Fermijeve intuicije je ameriški program napredoval veliko hitreje in temeljna faza je bil prav razvoj atomske baterije.
Pravzaprav poteka rverižna reakcija jedrske fisije. Cepitev uranovega jedra povzroči trk nevtrona vanj. Pri razpadu urana nastanejo lažja jedra in več nevtronov, v povprečju dva do tri. Ko je v omejenem prostoru koncentrirana zadostna količina urana, lahko pride do kritičnih pogojev, ko za vsako cepitveno reakcijo v povprečju vsaj eden od proizvedenih nevtronov povzroči drugo drobljenje. Odvisno od stopnje kritičnosti je lahko proces samozadosten in proizvaja energijo na nadzorovan način - kot se dogaja v civilnih reaktorjih - ali pa eksponentno raste in nenadoma sprosti ogromno moči, kot se zgodi v jedrskih napravah.
Chicago-Stack 1, Jedrska energija
Kup je sestavljalo 5,6 tone kovinskega urana in 36 ton kroglic uranovega oksida. Te so se izmenjevale s 350 tonami grafitnih blokov z zmerno in strukturno funkcijo. Edini način za nadzor nad reakcijo in doseganje kritičnega odnosa, ki nakazuje začetek samozadostne reakcije, je prilagoditev hoda krmilnih palic v dimniku.
Pilot začne delovati 2. decembra 1942. Zgodaj popoldne doseže kritično nastavitev in se izklopi nekaj minut kasneje, tako da ponovno vstavi vse krmilne palice.. Tistega hladnega dne žalostnih let druge svetovne vojne, italijanski navigator prispel v novi svet. Ampak Pod povrhnjico ameriških jedrskih znanstvenih raziskav se je skrival projekt Manhattan.. Tako smo vzporedno z etično uporabo jedrske energije za proizvodnjo električne energije priča imobilizaciji plutonija v vojaških jedrskih konicah. dva izmed njih, Majhen fant y Debel človek, najprej so v prah spremenili Hirošimo in nato Nagasaki.
Veselje za odkritje, ki je malo kasneje postalo tragedija
Ob 15:25 2. decembra je Chicago Pile-1 dosegel kritičnost na popolnoma nadzorovan način, kar dokazuje izvedljivost procesa. Eugene Wigner, eden od prisotnih fizikov, je odmašil steklenico Chiantija, da bi proslavil dogodek in s tem počastil Fermijevo italijansko poreklo. Devetinštirideset prisotnih znanstvenikov se je podpisalo na slamični ovoj steklenice, ki ga še vedno hranijo na Univerzi v Chicagu. Toda – kot se spominja Leona Woods, fizičarka, ki je sodelovala pri projektu in takrat triindvajsetletna študentka – je bila to tiha zdravica, kajti, kot je kasneje sam Wigner izjavil, "Vedeli smo, da bomo sprostili velikana«. Velikan, ki bi čez nekaj več kot nekaj let končal drugo svetovno vojno za tragično ceno uničenja Hirošime in Nagasakija.
Ni kriva znanost, ampak človek
Obletnica, tista 2. decembra 1942, torej polna pomena: velik znanstveni eksperiment, ki je imel velik vpliv na sodobno zgodovino. Zgodovine ni mogoče pisati s "če", vendar je verjetno, da če Združene države ne bi zgradile kupa v Chicagu, bi nacistični Nemčiji na neki točki morda uspelo, z lahko predstavljivimi posledicami za svet.
Razkrivanje najintimnejših skrivnosti materije je bil eden največjih dosežkov človeškega intelekta in protagonista, z Relativnost in kvantna mehanika, o ogromni revoluciji v našem razumevanju sveta, ki jo je prinesla fizika v XNUMX. stoletju. Danes se po zaslugi jedrske fizike zdravijo bolezni, raziskuje človeško telo, električna energija pa se proizvaja s cepitvijo v civilnih reaktorjih brez sproščanja toplogrednih plinov. Ne gre za znanost, ki je in bo še naprej ogromno prispevala k blaginji človeštva in ki je bila tako pogosto instrument miru, temveč za uporabo njenih rezultatov ter občutek odgovornosti in razsodnosti, ki človeštvo ne bi smelo nikoli izneveriti.