tidig kärnforskning
uppnå det monumentala målet att dela upp kärnan i en atom, känd som kärnklyvning, kom genom utvecklingen av vetenskapliga upptäckter som sträckte sig över flera århundraden. Från och med 1789, när den tyska forskaren Martin Klaproth upptäckte det täta metalliska elementet som han kallade uran, utforskning av atomenergi och strålning kom för att fascinera vetenskapliga sinnen., Som Marie Curie genomförde sin banbrytande forskning om uran i slutet av artonhundratalet, fann hon att elementet var naturligt radioaktivt. Curie skapade termen ”radioaktiv” för att beskriva utsläpp av elektromagnetiska partiklar från sönderfallande atomer. Curies upptäckt av radioaktivitet i element förändrade för alltid atomvetenskapens natur. Från denna forskning formulerade den brittiska fysikern Ernest Rutherford 1911 en modell av atomen där lågmasselektroner kretsade en laddad kärna som innehöll huvuddelen av atomens massa.,
tysk upptäckt av FISSION
1930-talet såg Ytterligare utveckling på fältet. Ungersk-tysk fysiker Leo Szilard tänkte på möjligheten att självbärande kärnfissionsreaktioner, eller en kärnkedjereaktion, 1933. Följande år, italiensk fysiker Enrico Fermi omedvetet dela neutroner inom uran medan de utför sina egna experiment. På hälarna på denna utveckling var österrikisk-Svenska fysikern Lise Meitner, som arbetade med tysk kemist Otto Hahn, bland de första som uppnådde framgångsrik fission av uran., Men nazistpartiets antisemitism tvingade Meitner, som var judisk, att fly och bosätta sig i Sverige. I Sverige identifierade Meitner och namngav processen för kärnklyvning.
Meitners resultat blev en tipppunkt i utvecklingen av kärnvapen, men när världen återigen flyttade in i krig var det tyskarna som höll den potentiella nyckeln till kärnkraft. Medan Hahn valde att stanna kvar i Tyskland och fortsatte att utveckla sin forskning under andra världskriget, flydde forskare över hela Europa stadigt., Szilard, en judisk man, flyttade till USA 1938 för att undvika förföljelse. Fermi och hans fru, Laura Capon, lämnade också Europa i slutet av 1938 för att undkomma växande Fascism i Italien. Capon, som också var judisk, reste med Fermi till New York City där båda ansökte om permanent uppehållstillstånd.
USA vidtar åtgärder
när nyheten om Hahn och Meitners upptäckt av fission nådde Szilard i sitt hem i New York i början av 1939 började Szilard arbeta för att bekräfta sina resultat. Szilard hittade hjälp i samarbetaren Walter Zinn, och tillsammans återskapade de Hahns experiment., Szilard erkände betydelsen av det ögonblicket, ” den natten var det väldigt lite tvivel i mitt sinne att världen var på väg mot sorg.”Szilard började arbeta med Fermi för att bygga en kärnreaktor vid Columbia University, men som de gjorde så fruktade Szilard att forskare i Tyskland, som hjälpte nazisternas krigsinsatser, på samma sätt byggde sina egna reaktorer.
i juli 1939 kontaktade Szilard den framstående judiska tyska teoretiska fysikern Albert Einstein i sitt hem på Long Island, New York, för att diskutera tyska framsteg inom kärnkraftsutveckling., Tillsammans utarbetade Szilard och Einstein ett brev till USA: s President Franklin D. Roosevelt. I brevet, daterat 2 augusti 1939, var varningen tydlig :” detta nya fenomen skulle också leda till byggandet av bomber, och det är tänkbart—men mycket mindre säkert—att extremt kraftfulla bomber av en ny typ kan konstrueras.”Brevet nådde inte Roosevelt fram till oktober, men när han fick reda på de potentiella riskerna som kärnvapen presenterade svarade han genom att bilda rådgivande kommittén för uran, som höll sitt första möte den 21 oktober 1939.,
Overhead bild av Fermi ’ s Lugg-1 experiment konstruerade under Stagg Fältet på Unversity of Chicago 1942. Bild med tillstånd av Los Alamos National Laboratory.
MANHATTAN-projektet
Även om det bildades 1939, flyttade rådgivande kommittén för uran långsamt först. Men Japans attack mot Pearl Harbor den 7 December 1941 drev kommittén till handling. Med USA formellt i krig fick frågan om uranutveckling och den potentiella konstruktionen av en atombomb förnyat intresse., Detta intresse ökade ännu högre eftersom en rapport från brittiska forskare i mars 1941 bekräftade möjligheten att bygga en uranbaserad bomb, vilket gav amerikanska forskare den validering de sökte. Trots denna entusiasm blev resursbegränsningen snabbt uppenbar och fick utskottsledare att vända sig till militären för hjälp.
När USA började sin ö-hopping kampanj i Stilla havet, tog armékåren av ingenjörer över ansträngningen att producera atomvapen på hemmaplan., Den 13 augusti 1942 skapade armékåren Manhattan Engineer District, uppkallat efter platsen för sina kontor i New York City. Följande månad, den 17 September, utsågs överste Leslie R. Groves att leda projektet och fick en befordran till brigadgeneral. Inom två dagar efter hans utnämning fattade Groves snabba beslut att flytta projektet framåt och valde tre primära platser för tillverkning av en atombomb.
lundar först utvalda Oak Ridge, Tennessee, som platsen för urananrikning. Också bland de primära projektplatserna var Los Alamos, New Mexico., Betecknad ”Projekt Y” var Los Alamos platsen för Manhattan-projektets vapenforskningslaboratorium. Denna Los Alamos plats skulle bli platsen för byggandet av atombomber. Den sista primära platsen lundar utvalda var Hanford, Washington, som han utsett att producera plutonium från uranisotopen U-238. Även om plutonium inte är ett naturligt förekommande element upptäckte forskare sin produktion inom uranreaktorer. Plutonium visade sig vara en mer radioaktiv metall och hade en högre möjlighet att uppnå kärnklyvning.,
När lundar gjorde dessa drag, skapade ett genombrott i kärnforskning under squashbanorna vid University of Chicago en modell för framtida produktion av atomvapen.
tidigt 1942 flyttade Fermi och Szilard, som hade arbetat för att bygga en reaktor vid University Of Columbia, sina ansträngningar till Chicago. Efter byggandet var klar, den 2 December Det året började forskarna ta bort kalciumkontrollstavarna från uranhögen. Efter avlägsnandet av den slutliga styrstången gick högen kritisk., Den resulterande kärnreaktionen blev självbärande och fortsatte i ökande takt i några minuter tills Fermi beordrade reaktorn att stängas av. Även om reaktionen bara producerade tillräckligt med energi för att driva en glödlampa, markerade detta ögonblick första gången i historien om en självbärande kärnreaktion. Händelsen gav också kärnforskare en modell för produktion av stora mängder plutonium, vilket så småningom skulle bli grunden för den b-reaktor som byggdes på Hanford.,
Efter att ha fått formellt godkännande från president Roosevelt den 28 December 1942 utvecklades Manhattan-projektet till ett massivt företag som spred sig över USA. Med över 30 projektplatser och över 100 000 arbetare kom Manhattan-projektet att kosta cirka 2,2 miljarder dollar. Även om projektet omfattade en så stor skala, var projektet i stor utsträckning en hemlighet, och många av de som arbetade med byggandet av atombomben visste inte helt syftet bakom sina jobb., Efter Fermis framgångsrika experiment i Chicago verkade det finnas två möjliga vägar mot att bygga atombomber: uran och plutonium. Manhattan-projektet byggde båda typerna av bomber, vilket resulterade i byggandet av liten pojke, en pistol-metod uranbomb och Fat Man, en implosion-metod plutoniumbomb.
framsidan av B-reaktorn Hanford. Bild med tillstånd av USA: s regering.
ansvaret för att föra dessa bomber till existens föll till mannen lundar valt att leda hemliga vapen laboratorium i Los Alamos: J., Robert Oppenheimer. En teoretisk fysiker och professor i fysik vid University of California, Berkeley, Oppenheimer blev involverad tidigt i den vetenskapliga forskning som slutligen ledde till Manhattan-projektet. Under Oppenheimers ledning byggde Manhattan-projektarbetare en plutoniumbomb.
plutoniumbomben förlitade sig på implosionen av det reaktiva plutoniumet snarare än på piercing av plutoniumet med en kula, som var vanlig i vapen – metodbomber och som fungerade bättre med uran., Medan pistolmetoden var en mer välbekant metod konceptuellt för dess skapare, var implosionsmetoden inte. På grund av en sådan bombs oöverträffade natur kände Oppenheimer att ett test var nödvändigt. Groves tvekade ursprungligen eftersom plutonium var både dyrt och sällsynt. Men, lundar relented och godkänd framåt med ett test.