vroeg nucleair onderzoek

het bereiken van het monumentale doel van het splitsen van de kern van een atoom, bekend als kernsplijting, kwam door de ontwikkeling van wetenschappelijke ontdekkingen die zich over meerdere eeuwen uitstrekten. Vanaf 1789, toen de Duitse wetenschapper Martin Klaproth ontdekte het dichte, metalen element dat hij uranium noemde, exploratie van atoomenergie en straling kwam te fascineren wetenschappelijke geesten., Terwijl Marie Curie aan het eind van de negentiende eeuw baanbrekend onderzoek deed naar uranium, ontdekte ze dat het element van nature radioactief was. Curie creëerde de term “radioactief” om de emissie van elektromagnetische deeltjes van desintegrerende atomen te beschrijven. Curie ‘ s ontdekking van radioactiviteit in elementen veranderde voor altijd de aard van atomaire wetenschap. Voortbouwend op dit onderzoek formuleerde de Britse natuurkundige Ernest Rutherford in 1911 een model van het atoom waarin elektronen met een lage massa rond een geladen kern cirkelden die het grootste deel van de massa van het atoom bevatte.,

Duitse ontdekking van kernsplijting

de jaren 1930 zagen verdere ontwikkeling in het veld. De Hongaars-Duitse natuurkundige Leo Szilard bedacht de mogelijkheid van zelfonderhoudende kernsplijtingsreacties, of een nucleaire kettingreactie, in 1933. Het jaar daarop splitste de Italiaanse natuurkundige Enrico Fermi onbewust neutronen in uranium terwijl hij zijn eigen experimenten uitvoerde. Na deze ontwikkelingen was de Oostenrijks – Zweedse natuurkundige Lise Meitner, in samenwerking met de Duitse scheikundige Otto Hahn, een van de eersten die de succesvolle kernsplijting van uranium bereikte., Het antisemitisme van de Nazi-partij dwong Meitner, die joods was, echter te vluchten en zich in Zweden te vestigen. Terwijl in Zweden, Meitner geïdentificeerd en de naam van het proces van kernsplijting.Meitner ‘ s bevindingen werden een keerpunt in de ontwikkeling van kernwapens, maar toen de wereld opnieuw in oorlog kwam, waren het de Duitsers die de potentiële sleutel tot kernenergie bezaten. Terwijl Hahn ervoor koos om in Duitsland te blijven en zijn onderzoek verder te ontwikkelen gedurende de Tweede Wereldoorlog, vluchtten wetenschappers uit Heel Europa gestaag., Szilard, een Joodse man, migreerde in 1938 naar de Verenigde Staten om vervolging te voorkomen. Fermi en zijn vrouw, Laura Capon, verlieten ook Europa eind 1938 om te ontsnappen aan het groeiende fascisme in Italië. Capon, die ook Joods was, reisde met Fermi naar New York City, waar beide een permanente residentie aanvroegen.toen het nieuws van Hahn en Meitner ‘ s ontdekking van kernsplijting Szilard bereikte in zijn huis in New York begin 1939, begon Szilard te werken om hun bevindingen te bevestigen. Szilard vond hulp in medewerker Walter Zinn, en samen herschepten ze Hahn ‘ s experiment., Szilard, die de Betekenis van dat moment erkende, verklaarde: “die nacht was er zeer weinig twijfel in mijn gedachten dat de wereld op weg was naar verdriet.”Szilard begon met Fermi te werken aan de bouw van een kernreactor aan de Columbia-universiteit, maar toen ze dat deden, vreesde Szilard dat wetenschappers in Duitsland, die de Nazi-oorlog hielpen, op dezelfde manier hun eigen reactoren bouwden.in juli 1939 nam Szilard contact op met de prominente Joodse Duitse theoretisch natuurkundige Albert Einstein in zijn huis op Long Island, New York, om de Duitse vooruitgang in nucleaire ontwikkeling te bespreken., Samen stelden Szilard en Einstein een brief op aan de Amerikaanse President Franklin D. Roosevelt. In de brief van 2 augustus 1939 was de waarschuwing duidelijk: “dit nieuwe verschijnsel zou ook leiden tot de bouw van bommen, en het is denkbaar—zij het veel minder zeker—dat zo extreem krachtige bommen van een nieuw type kunnen worden gebouwd.”De brief bereikte Roosevelt pas in oktober, maar toen hij eenmaal hoorde van de potentiële risico’ s van nucleaire wapens, reageerde hij door het Raadgevend Comité voor Uranium te vormen, dat zijn eerste vergadering hield op 21 oktober 1939.,

Overhead shot van Fermi ‘ s Pile-1 experiment gebouwd onder Stagg Field op de Unversity of Chicago 1942. Figuur met dank aan Los Alamos National Laboratory.het MANHATTAN PROJECT werd in 1939 opgericht, maar het Raadgevend Comité voor Uranium bewoog aanvankelijk langzaam. De Japanse aanval op Pearl Harbor op 7 December 1941 bracht het Comité in actie. Toen de Verenigde Staten formeel in oorlog waren, kreeg de kwestie van de uraniumontwikkeling en de mogelijke bouw van een atoombom hernieuwde belangstelling., Deze belangstelling nam nog toe toen een rapport van Britse wetenschappers in maart 1941 de mogelijkheid bevestigde om een uraniumgebaseerde bom te bouwen, waardoor Amerikaanse wetenschappers de bevestiging kregen die ze zochten. Ondanks dit enthousiasme, werd de beperking van de middelen al snel duidelijk en bracht de leiders van het Comité ertoe zich tot het leger te wenden voor hulp.toen de Verenigde Staten begonnen met hun eilandhoppen in de Stille Oceaan, nam het Army Corps of Engineers de inspanning over om atomaire wapens te produceren aan het thuisfront., Op 13 augustus 1942 richtte het Army Corps het Manhattan Engineer District op, genoemd naar de locatie van zijn kantoren in New York City. De volgende maand, op 17 September, werd kolonel Leslie R. Groves aangesteld om het project te leiden en kreeg een promotie tot brigadegeneraal. Binnen twee dagen na zijn benoeming nam Groves snel beslissingen om het project vooruit te helpen door drie primaire locaties te selecteren voor de productie van een atoombom.Groves selecteerde eerst Oak Ridge, Tennessee, als locatie voor uraniumverrijking. Ook onder de primaire project sites was Los Alamos, New Mexico., Los Alamos, genaamd “Project Y”, was de locatie van het Manhattan Project ‘ s weapons research laboratory. Deze locatie in Los Alamos zou de locatie worden voor de bouw van de atoombommen. De laatste primaire site Groves geselecteerd was Hanford, Washington, die hij aangewezen om plutonium te produceren uit de uranium isotoop u-238. Hoewel plutonium geen natuurlijk element is, ontdekten wetenschappers de productie ervan in uraniumreactoren. Plutonium bleek een meer radioactief metaal te zijn en had een grotere kans om kernsplijting te bereiken.,naarmate Groves deze stappen zette, creëerde een doorbraak in nucleair onderzoek onder de squashbanen van de Universiteit van Chicago een model voor de toekomstige productie van atoomwapens.begin 1942 verhuisden Fermi en Szilard, die werkten aan de bouw van een reactor aan de Universiteit van Columbia, naar Chicago. Nadat de bouw was voltooid, op 2 December van dat jaar, begonnen de wetenschappers met het verwijderen van de calcium controlestaven van de uraniumstapel. Na het verwijderen van de laatste controlestang werd de stapel kritisch., De resulterende kernreactie werd zelfvoorzienend en bleef in een toenemend tempo voor een paar minuten totdat Fermi opdracht gaf de reactor uit te schakelen. Hoewel de reactie slechts genoeg energie produceerde om een gloeilamp van stroom te voorzien, markeerde dit moment het eerste geval in de geschiedenis van een zelfvoorzienende nucleaire reactie. Het evenement gaf ook nucleaire wetenschappers een model voor de productie van grote hoeveelheden plutonium, die uiteindelijk de basis zou worden van de B-Reactor gebouwd in Hanford.,na de formele goedkeuring van President Roosevelt op 28 December 1942, ontwikkelde het Manhattan Project zich tot een enorme onderneming die zich verspreidde over de Verenigde Staten. Met meer dan 30 projectlocaties en meer dan 100.000 werknemers, kostte het Manhattan Project ongeveer $2,2 miljard. Hoewel het project zo ‘ n grote omvang omvatte, bleef het grotendeels een geheim, en veel mensen die aan de bouw van de atoombom werkten, kenden het doel achter hun werk niet volledig., Na Fermi ‘ s succesvolle experiment in Chicago, bleken er twee mogelijke wegen te zijn naar het bouwen van atoombommen: uranium en plutonium. Het Manhattan Project bouwde beide soorten bommen, wat uiteindelijk resulteerde in de bouw van Little Boy, een gun-methode uraniumbom, en Fat Man, een implosie-methode plutoniumbom.

voorkant van de B-Reactor Hanford. Figuur met dank aan de Amerikaanse overheid.de verantwoordelijkheid voor het tot stand brengen van deze bommen lag bij de man Groves die geselecteerd waren om het geheime wapenlaboratorium in Los Alamos te leiden: J., Robert Oppenheimer. Oppenheimer was een theoretisch natuurkundige en hoogleraar natuurkunde aan de Universiteit van Californië-Berkeley en raakte al vroeg betrokken bij het wetenschappelijk onderzoek dat uiteindelijk leidde tot het Manhattan-Project. Onder leiding van Oppenheimer bouwden Manhattan Project arbeiders een plutoniumbom.de plutoniumbom was gebaseerd op de implosie van het reactieve plutonium in plaats van op het doorboren van het plutonium met een kogel, wat gebruikelijk was in bommen met een gun-method en dat beter werkte met uranium., Hoewel de gun-methode conceptueel een meer vertrouwde methode was voor de makers, was de implosie-methode dat niet. Vanwege de ongekende aard van zo ‘ n bom vond Oppenheimer een test nodig. Groves aarzelde aanvankelijk omdat plutonium zowel duur als zeldzaam was. Echter, Groves zwichtte en goedgekeurd vooruit met een test.