Вынаходніцтва ядзернага рэактара было адным з вызначальных момантаў 20-га стагоддзя. Рассвет атамнай эпохі, магчыма, пачаўся з дэтанацыяй першай ядзернай зброі, але зародкі гэтага моманту і вялізных сацыяльна-палітычных змен, якія рушылі за ім, былі закладзены гадамі раней такімі навукоўцамі, як Энрыка Фермі.

Малады вундэркінд

Энрыка Фермі, які нарадзіўся ў Рыме ў 1901 годзе, зацікавіўся фізікай і матэматыкай у падлеткавым узросце, калі знайшоў стары 900-старонкавы фаліянт з матэматыкай, класічная механіка, астраномія, оптыка і акустыка, як яны разумеліся на момант публікацыі ў 1840 годзе. Гэта бурнае захапленне заўважыў сябар яго бацькі Адольфа Амідэі, які ведаўдастаткова навукі, каб прызнаць бляск маладога хлопчыка. Амідэі ахарактарызаваў Фермі як «вундэркінда, прынамсі ў дачыненні да геаметрыі» і ўзяў на сябе абавязак развіваць інтэлект Фермі, прапаноўваючы настаўніцтва і мноства кніг.

Малады Энрыка Фермі ў 1917 г.

Аўтар выявы: G. Cerri, Грамадскі набытак, праз Wikimedia Commons

Чаканні Амідэі хутка спраўдзіліся. Фермі скончыў сярэднюю школу ў ліпені 1918 года, цалкам прапусціўшы трэці год, і атрымаў стыпендыю Scuola Normale Superiore у Пізе. Атрымаўшы лаўрэа (доктарскую ступень) у незвычайна маладым узросце 20 гадоў, Фермі распачаў выдатную акадэмічную кар'еру. У 1926 годзе ён адкрыў статыстычныя законы (сёння вядомыя як «статыстыка Фермі»), якія кіруюць часціцамі, падпарадкаванымі прынцыпу выключэння Паўлі (цяпер вядомыя як ферміёны). Праз год ён быў абраны прафесарам тэарэтычнай фізікі ў Рымскім універсітэце.

Да канца яго знаходжання ў Рыме яго наватарскае даследаванне атамнага ядра прынесла шэраг важных прарываў, не ў апошнюю чаргу яго прапанова 1934 г. аб тым, што нейтроны (якія былі адкрыты Джэймсам Чэдвікам двума гадамі раней) могуць быць выкарыстаны для расшчаплення атамаў. У 1938 годзе Фэрмі, якому яшчэ было ўсяго 37 гадоў, атрымаў Нобэлеўскую прэмію па фізыцы за «дэманстрацыю існаваньня новых радыеактыўных элемэнтаў, якія ўтвараюцца нэўтронным апраменьваньнем, і за зьвязанае зь ім адкрыцьцёядзерныя рэакцыі, выкліканыя павольнымі нейтронамі”.

Уцёкі з фашысцкай Італіі

Атрыманне Нобелеўскай прэміі з'яўляецца дастаткова важным момантам у жыцці любога чалавека, але яно набыло асаблівае значэнне ў гісторыі Энрыка Фермі. Калі ён атрымаў прэмію ў 1938 годзе, напярэдадні Другой сусветнай вайны, рэжым Беніта Мусаліні абмежаваў паездкі для італьянцаў, чыя праца лічылася жыццёва важнай для нацыянальнай бяспекі. Але ўзнагарода Фермі была настолькі важнай, што яму далі дазвол наведаць Швецыю, каб атрымаць сваю прэмію.

Будучы членам фашысцкай партыі, Фермі расчараваўся ў 1938 годзе і быў яркім крытыкам расавых рэформаў. уведзены ў тым годзе. З аднаго боку, жонка Фермі, Лаура, была габрэйкай і, верагодна, сутыкнулася з пераследам. Атрымаўшы магчымасць паехаць у Швецыю, ён узяў з сабой Лауру і іх двух дзяцей. Яны ніколі не вярнуліся.

Беніта Мусаліні, лідэр фашысцкага Каралеўства Італіі

Аўтар выявы: невядомы аўтар, грамадскі набытак, праз Wikimedia Commons

Атрымаўшы Нобелеўская прэмія ў Стакгольме, Швецыя, Фермі і яго сям'я адправіліся ў Нью-Ёрк, дзе яму адразу ж прапанавалі пасады ў пяці універсітэтах. Ён прыняў працу ў Калумбійскім універсітэце і працягнуў вывучэнне нейтронаў. Але гэта быў напружаны час для тых, хто працаваў у галіне атамнай фізікі. Ледзь паспеўшы асвоіцца ў новым жыцці, праца Фермі была ўзрушана навінамі з Германіі. У раннУ 1939 г. Ота Ган і Фрыц Штрасман выявілі элемент барый пасля бамбардзіроўкі ўрану нейтронамі, вынік, які паказаў магчымасць дзялення ядра.

У некаторай ступені адкрыццё збянтэжыла Фермі, які тры гады адхіляў магчымасць дзялення раней, але ён хутка ўсвядоміў важнасць знаходкі і яе велізарныя наступствы. Падштурхнуты патэнцыйнай рэалізацыяй кіраванай ланцуговай ядзернай рэакцыі, ён пачаў працу над серыяй эксперыментаў, якія прывядуць да стварэння першага ядзернага рэактара.

Фермі таксама хутка заўважыў патэнцыйнае ваеннае прымяненне нямецкага рэактара. адкрыццё хімікаў і выказаў сваю занепакоенасць у лекцыі ў ваенна-марскім дэпартаменце 18 сакавіка 1939 г. Праз некалькі месяцаў ён падпісаў ліст (разам з Альбертам Эйнштэйнам, Эдвардам Тэлерам і Юджынам Вігнерам), напісаны фізікам Леа Шылардам і адрасаваны Прэзідэнт Франклін Д. Рузвельт. У лісце папярэджвалася, што Германія можа распрацаваць атамныя бомбы, і прапаноўвалася, каб Злучаныя Штаты пачалі сваю ўласную ядзерную праграму.

Архітэктар ядзернай эры

У лютым 1940 г. ваенна-марскі флот ЗША выдзеліў Калумбійскаму ўніверсітэту 6000 долараў ЗША, большую частку якіх Фермі і Сілард патрацілі на набыццё графіту для будаўніцтва рэактара, які, як яны спадзяваліся, можа пацвердзіць працу Хана і Штрасмана.

Эрнэст О. Лаўрэнцій, Фермі (пасярэдзіне) і ІсідарІсаак Рабі

Аўтар выявы: Нацыянальны архіў у Каледж-Парку, Грамадскі набытак, праз Wikimedia Commons

Наступілі два гады эксперыментаў, якія патрацілі значна больш за 6000 долараў ЗША і павялічылі за сабой пабудову шматлікіх атамных паль, але толькі пасля стварэння Chicago Pile-1 на Stagg Field, у асноўным невыкарыстоўваемай футбольнай пляцоўцы на ўскраіне Чыкага, Фермі нарэшце дасягнуў ланцуговай ядзернай рэакцыі.

Фермі і яго каманда спынілася на месцы - прастора пад трыбунамі на Stagg Field, якая толькі зрэдку выкарыстоўвалася ў якасці пляцоўкі для сквоша і гандбола - таму што, у адрозненне ад большасці ўніверсітэцкіх аб'ектаў, гэта было на ўскраіне Чыкага. Яны імкнуліся пазбегнуць рызыкі будаўніцтва дзеючага рэактара ў населенай мясцовасці.

Фермі кіраваў будаўніцтвам рэактара, які складаўся з урану і аксіду ўрану ў кубічнай рашотцы, убудаванай у графіт. Гэтая канструкцыя была заключана ў 25-футавы паветраны шар у форме куба, каб паветра ўнутры магло быць заменена вуглякіслым газам. Улічваючы маштаб праекта, гэта была даволі імправізаваная будаўнічая работа, якая выконвалася пры дапамозе 30 выпускнікоў сярэдняй школы, якія хацелі зарабіць трохі грошай перад прызывам у войска.

Крытычны момант наступіў 2 снежня 1942 г. У тую раніцу эксперымент праходзіў у звычайным рэжыме - кантрольныя стрыжні вымаліся са штабеля адзін за аднымпершы, атрымаўшы абнадзейлівыя вынікі ад лічыльніка Гейгера ... Пакуль разгляд не быў раптоўна спынены. Аўтаматычны стрыжань кіравання зноў усталяваўся з-за занадта нізкага ўзроўню спрацоўвання. На парозе гістарычнага прарыву Фермі вырашыў зрабіць абедзенны перапынак.

Эксперымент аднавіўся пасля абеду, і неўзабаве быў пацверджаны ранішні дражнільны прагрэс; Рэактар ​​Фермі дасягнуў крытычнага стану, і гісторыя змянілася назаўжды. Каманда адкрыла бутэльку к'янці і падсмажыла свой прарыў папяровымі шкляначкамі.

Кіраўнік спецыяльнага праекта Артур Комптан апавясціў Джэймса Б. Конанта, старшыню Камітэта даследаванняў нацыянальнай абароны:

Комптан: Італьянскі мараплавец прызямліўся ў Новым Свеце.

Конант: Як былі тубыльцы?

Комптан: Вельмі прыязныя