LA PRIMA RICERCA NUCLEARE
Il raggiungimento dell’obiettivo monumentale di dividere il nucleo di un atomo, noto come fissione nucleare, è venuto attraverso lo sviluppo di scoperte scientifiche che si estendevano per diversi secoli. A partire dal 1789, quando lo scienziato tedesco Martin Klaproth scoprì l’elemento denso e metallico che chiamò uranio, l’esplorazione dell’energia atomica e delle radiazioni arrivò ad affascinare le menti scientifiche., Mentre Marie Curie stava conducendo la sua ricerca innovativa sull’uranio alla fine del diciannovesimo secolo, scoprì che l’elemento era naturalmente radioattivo. Curie ha creato il termine “radioattivo” per descrivere l’emissione di particelle elettromagnetiche da atomi disintegranti. La scoperta di Curie della radioattività negli elementi ha cambiato per sempre la natura della scienza atomica. Partendo da questa ricerca, il fisico britannico Ernest Rutherford nel 1911 formulò un modello dell’atomo in cui gli elettroni a bassa massa orbitavano attorno a un nucleo carico che conteneva la maggior parte della massa dell’atomo.,
SCOPERTA TEDESCA DELLA FISSIONE
Il 1930 vide un ulteriore sviluppo nel campo. Il fisico ungherese – tedesco Leo Szilard concepì la possibilità di reazioni di fissione nucleare autosufficienti, o una reazione a catena nucleare, nel 1933. L’anno successivo, il fisico italiano Enrico Fermi inconsapevolmente diviso neutroni all’interno di uranio, mentre conduceva i propri esperimenti. Sulla scia di questi sviluppi, il fisico austro – svedese Lise Meitner, lavorando con il chimico tedesco Otto Hahn, fu tra i primi a raggiungere il successo della fissione dell’uranio., Tuttavia, l’antisemitismo del partito nazista costrinse Meitner, che era ebreo, a fuggire e stabilirsi in Svezia. Mentre era in Svezia, Meitner identificò e chiamò il processo di fissione nucleare.
Le scoperte di Meitner divennero un punto di svolta nello sviluppo delle armi nucleari, ma quando il mondo si spostò di nuovo in guerra, furono i tedeschi a detenere la potenziale chiave per l’energia nucleare. Mentre Hahn scelse di rimanere in Germania e continuò a sviluppare le sue ricerche durante la seconda guerra mondiale, gli scienziati di tutta Europa fuggirono costantemente., Szilard, ebreo, emigrò negli Stati Uniti nel 1938 per evitare la persecuzione. Fermi e sua moglie, Laura Capon, anche lasciato l’Europa alla fine del 1938 per sfuggire crescente fascismo in Italia. Capon, che era anche ebreo, viaggiato con Fermi a New York City, dove sia applicato per la residenza permanente.
GLI STATI UNITI INTERVENGONO
Quando la notizia della scoperta della fissione da parte di Hahn e Meitner raggiunse Szilard nella sua casa di New York all’inizio del 1939, Szilard iniziò a lavorare per confermare le loro scoperte. Szilard trovò aiuto nel collaboratore Walter Zinn, e insieme ricrearono l’esperimento di Hahn., Riconoscendo il significato di quel momento, Szilard ha dichiarato: “Quella notte, c’erano pochissimi dubbi nella mia mente che il mondo era diretto verso il dolore.”Szilard iniziò a lavorare con Fermi per costruire un reattore nucleare alla Columbia University, ma mentre lo facevano, Szilard temeva che gli scienziati in Germania, che stavano aiutando lo sforzo bellico nazista, stavano costruendo i propri reattori.
Nel luglio 1939, Szilard contattò il famoso fisico teorico ebreo tedesco Albert Einstein nella sua casa di Long Island, New York, per discutere dei progressi tedeschi nello sviluppo nucleare., Insieme, Szilard e Einstein redassero una lettera al presidente degli Stati Uniti Franklin D. Roosevelt. Nella lettera, datata 2 agosto 1939, l’avvertimento era chiaro: “Questo nuovo fenomeno porterebbe anche alla costruzione di bombe, ed è concepibile—anche se molto meno certo—che si possano così costruire bombe estremamente potenti di un nuovo tipo.”La lettera non raggiunse Roosevelt fino a ottobre, ma una volta appreso dei potenziali rischi presentati dalle armi nucleari, rispose formando il Comitato consultivo sull’uranio, che tenne la sua prima riunione il 21 ottobre 1939.,
Colpo in testa dell’esperimento Pile-1 di Fermi costruito sotto Stagg Field all’Unversity di Chicago 1942. Immagine gentilmente concessa dal Los Alamos National Laboratory.
IL PROGETTO MANHATTAN
Sebbene formato nel 1939, il Comitato consultivo sull’uranio si mosse lentamente all’inizio. Tuttavia, l’attacco giapponese a Pearl Harbor il 7 dicembre 1941, spinse il Comitato in azione. Con gli Stati Uniti formalmente in guerra, la questione dello sviluppo dell’uranio e la potenziale costruzione di una bomba atomica guadagnarono rinnovato interesse., Questo interesse aumentò ancora di più quando un rapporto pubblicato da scienziati britannici nel marzo 1941 confermò la possibilità di costruire una bomba a base di uranio, dando agli scienziati americani la convalida che cercavano. Nonostante questo entusiasmo, la limitazione delle risorse divenne rapidamente evidente e spinse i leader del comitato a rivolgersi ai militari per chiedere aiuto.
Mentre gli Stati Uniti iniziavano la loro campagna di island-hopping nel Pacifico, il Corpo degli Ingegneri dell’Esercito prese il sopravvento sullo sforzo di produrre armi atomiche sul fronte interno., Il 13 agosto 1942, il Corpo d’armata creò il Manhattan Engineer District, chiamato così per la posizione dei suoi uffici a New York City. Il mese successivo, il 17 settembre, il colonnello Leslie R. Groves fu nominato a capo del progetto e ricevette una promozione a generale di brigata. Entro due giorni dalla sua nomina, Groves prese decisioni rapide per portare avanti il progetto, selezionando tre siti primari per la fabbricazione di una bomba atomica.
Groves scelse per la prima volta Oak Ridge, Tennessee, come sito per l’arricchimento dell’uranio. Anche tra i siti principali del progetto era Los Alamos, New Mexico., Designato “Progetto Y”, Los Alamos era il sito del laboratorio di ricerca sulle armi del progetto Manhattan. Questo sito di Los Alamos sarebbe diventato il luogo per la costruzione delle bombe atomiche. L’ultimo sito primario Groves selezionato è stato Hanford, Washington, che ha designato per produrre plutonio dall’isotopo dell’uranio U-238. Sebbene il plutonio non sia un elemento naturale, gli scienziati hanno scoperto la sua produzione all’interno dei reattori di uranio. Il plutonio si dimostrò un metallo più radioattivo e aveva una maggiore possibilità di ottenere la fissione nucleare.,
Come Groves fatto queste mosse, una svolta nella ricerca nucleare sotto i campi da squash presso l’Università di Chicago ha creato un modello per la futura produzione di armi atomiche.
All’inizio del 1942, Fermi e Szilard, che avevano lavorato per costruire un reattore all’Università di Columbia, trasferirono i loro sforzi a Chicago. Dopo che la costruzione fu completata, il 2 dicembre di quell’anno, gli scienziati iniziarono a rimuovere le barre di controllo del calcio dal mucchio di uranio. Dopo la rimozione dell’asta di controllo finale, la pila è diventata critica., La reazione nucleare risultante divenne autosufficiente e continuò ad un ritmo crescente per alcuni minuti fino a quando Fermi ordinò lo spegnimento del reattore. Anche se la reazione ha prodotto solo energia sufficiente per alimentare una lampadina, questo momento ha segnato il primo caso nella storia di una reazione nucleare autosufficiente. L’evento diede anche agli scienziati nucleari un modello per la produzione di grandi quantità di plutonio, che alla fine sarebbe diventato la base del reattore B costruito ad Hanford.,
Dopo aver ricevuto l’approvazione formale dal presidente Roosevelt il 28 dicembre 1942, il progetto Manhattan si sviluppò in una massiccia impresa che si diffuse negli Stati Uniti. Con oltre 30 siti di progetto e oltre 100.000 lavoratori, il progetto Manhattan è arrivato a costare circa billion 2,2 miliardi. Anche se comprendeva una scala così massiccia, il progetto rimase in gran parte un segreto, e molte delle persone che lavoravano alla costruzione della bomba atomica non conoscevano pienamente lo scopo dietro il loro lavoro., Dopo l’esperimento di successo di Fermi a Chicago, sembravano esserci due possibili percorsi verso la costruzione di bombe atomiche: uranio e plutonio. Il progetto Manhattan costruì entrambi i tipi di bombe, con conseguente costruzione di Little Boy, una bomba all’uranio con metodo gun, e Fat Man, una bomba al plutonio con metodo implosione.
Fronte anteriore del reattore B Hanford. Immagine gentilmente concessa dal Governo degli Stati Uniti.
La responsabilità di portare queste bombe all’esistenza cadde sull’uomo Groves selezionato per dirigere il laboratorio segreto di armi a Los Alamos: J., Robert Oppenheimer. Un fisico teorico e professore di fisica presso l’Università della California, Berkeley, Oppenheimer è stato coinvolto presto nella ricerca scientifica che alla fine ha portato al progetto Manhattan. Sotto la direzione di Oppenheimer, gli operai del progetto Manhattan costruirono una bomba al plutonio.
La bomba al plutonio si basava sull’implosione del plutonio reattivo piuttosto che sul piercing del plutonio con un proiettile, che era comune nelle bombe con metodo a pistola e che funzionava meglio con l’uranio., Mentre il metodo della pistola era un metodo concettualmente più familiare ai suoi creatori, il metodo dell’implosione non lo era. A causa della natura senza precedenti di una tale bomba, Oppenheimer riteneva necessario un test. Groves inizialmente esitò perché il plutonio era sia costoso che raro. Tuttavia, Groves ceduto e approvato andare avanti con un test.