Vynález jaderného reaktoru byl jedním z rozhodujících okamžiků 20. století. Úsvit atomového věku byl sice zahájen odpálením první jaderné zbraně, ale zárodky tohoto okamžiku a obrovských společensko-politických změn, které následovaly, byly zasety již mnoho let předtím vědci jako Enrico Fermi.

Fermi, italský fyzik, který v té době pracoval v Americe jako klíčová postava projektu Manhattan, učinil zásadní objev v roce 1942, kdy na squashovém hřišti Chicagské univerzity vytvořil první člověkem vytvořenou řetězovou jadernou reakci. Fermiho reaktor byl klíčovým testem, který umožnil pokrok v projektu Manhattan a vedl k testu Trinity (prvnímu odpálení jaderné zbraně).v Novém Mexiku) o tři roky později a samozřejmě následné bombardování Hirošimy a Nagasaki, které ukončilo druhou světovou válku.

Mladý zázrak

Enrico Fermi se narodil v Římě v roce 1901 a jeho zájem o fyziku a matematiku se probudil v raném mládí, když našel starý 900stránkový svazek, který představoval matematiku, klasickou mechaniku, astronomii, optiku a akustiku tak, jak byly chápány v době svého vydání v roce 1840. Tohoto vzrůstajícího zaujetí si všiml přítel jeho otce Adolfo Amidei, který se vyznal ve vědě natolik, žeAmidei popsal Fermiho jako "zázračné dítě, přinejmenším co se týče geometrie" a ujal se pěstování Fermiho intelektu, nabízel mu mentoring a spoustu knih.

Mladý Enrico Fermi v roce 1917

Obrázek: G. Cerri, Public domain, via Wikimedia Commons

Amideiho očekávání se rychle naplnila. Fermi ukončil střední školu v červenci 1918, když zcela vynechal třetí ročník, a získal stipendium na Scuola Normale Superiore v Pise. Po získání titulu laurea (doktora) v neobvykle mladém věku 20 let zahájil Fermi impozantní akademickou kariéru. V roce 1926 objevil statistické zákony (dnes známé jako "Fermiho zákony") a v roce 1926 se stal profesorem v oboru fyziky.statistiky"), které řídí částice podléhající Pauliho vylučovacímu principu (dnes známé jako fermiony). O rok později byl zvolen profesorem teoretické fyziky na univerzitě v Římě.

Do konce svého působení v Římě přinesl svým průkopnickým studiem atomového jádra řadu důležitých objevů, v neposlední řadě návrh z roku 1934, že neutrony (které byly objeveny Jamesem Chadwickem o dva roky dříve) lze využít ke štěpení atomů. V roce 1938 obdržel Fermi, kterému bylo teprve 37 let, Nobelovu cenu za fyziku za "prokázání existence nových radioaktivních prvků".prvků vznikajících při ozařování neutrony a za související objev jaderných reakcí vyvolaných pomalými neutrony".

Útěk z fašistické Itálie

Obdržení Nobelovy ceny je v životě každého člověka významným okamžikem, ale v příběhu Enrica Fermiho to mělo mimořádný význam. Když mu byla v roce 1938, na prahu druhé světové války, cena udělena, režim Benita Mussoliniho omezoval cestování Italů, jejichž práce byla považována za životně důležitou pro národní bezpečnost. Fermiho ocenění však bylo natolik důležité, že dostal povolení navštívit Itálii.Švédsko, aby převzal svou cenu.

Fermi, který byl členem fašistické strany, se v roce 1938 zklamal a byl hlasitým kritikem rasových reforem zavedených v tomto roce. Fermiho manželka Laura byla Židovka a pravděpodobně jí hrozilo pronásledování. Fermi dostal možnost vycestovat do Švédska a vzal Lauru a jejich dvě děti s sebou. Nikdy se nevrátili.

Benito Mussolini, vůdce fašistického Italského království.

Obrázek: Neznámý autor, Public domain, via Wikimedia Commons

Po převzetí Nobelovy ceny ve švédském Stockholmu odcestoval Fermi s rodinou do New Yorku, kde mu byla okamžitě nabídnuta místa na pěti univerzitách. Přijal místo na Kolumbijské univerzitě a pokračoval ve studiu neutronů. Pro každého, kdo se zabýval atomovou fyzikou, to však byla rušná doba. Sotva se Fermi stačil v novém životě zabydlet, jeho prací otřásly zprávy z Německa.1939 Otto Hahn a Fritz Strassmann objevili po bombardování uranu neutrony prvek baryum, což signalizovalo možnost jaderného štěpení.

Fermiho, který o tři roky dříve možnost štěpení zavrhl, tento objev do jisté míry uvedl do rozpaků, ale rychle si uvědomil význam tohoto zjištění a jeho obrovské důsledky. Hnán potenciální možností uskutečnění řízené řetězové jaderné reakce začal pracovat na sérii experimentů, které měly vést k vytvoření prvního jaderného reaktoru.

Fermi si také rychle uvědomil možné vojenské využití objevu německých chemiků a své obavy vyjádřil 18. března 1939 na přednášce na ministerstvu námořnictva. O několik měsíců později spolupodepsal dopis (spolu s Albertem Einsteinem, Edwardem Tellerem a Eugenem Wignerem), který napsal fyzik Leo Szilard a adresoval jej prezidentu Franklinu D. Rooseveltovi.Německo by mohlo vyvinout atomové bomby a navrhl, aby Spojené státy zahájily vlastní jaderný program.

Architekt jaderného věku

V únoru 1940 poskytlo americké námořnictvo Kolumbijské univerzitě finanční prostředky ve výši 6 000 dolarů, z nichž většinu Fermi a Szilard utratili za nákup grafitu pro stavbu reaktoru, o němž doufali, že by mohl ověřit práci Hahna a Strassmanna.

Ernest O. Lawrence, Fermi (uprostřed) a Isidor Isaac Rabi

Obrázek: National Archives at College Park, Public domain, via Wikimedia Commons

Následovaly dva roky pokusů, které si vyžádaly náklady přesahující 6 000 dolarů a stavbu mnoha "atomových hromad", ale teprve vytvořením Chicago Pile-1 na Stagg Field, z velké části nevyužívaném hřišti amerického fotbalu na okraji Chicaga, Fermi konečně dosáhl jaderné řetězové reakce.

Fermi a jeho tým se rozhodli pro místo - prostor pod tribunou hřiště Stagg Field, který byl jen příležitostně využíván jako hřiště na squash a házenou - protože na rozdíl od většiny univerzitních pozemků se nacházel na okraji Chicaga. Chtěli se vyhnout riziku, že by reaktor byl postaven v obydlené oblasti.

Fermi dohlížel na stavbu reaktoru, který se skládal z uranu a oxidu uranu v krychlové mřížce zasazené do grafitu. Tato konstrukce byla uzavřena v 25metrovém balonu ve tvaru krychle, takže vzduch uvnitř mohl být nahrazen oxidem uhličitým. Vzhledem k rozsahu projektu šlo o poměrně provizorní stavbu prováděnou za pomoci 30 středoškoláků, kteří se na stavbě podíleli.si chtěli vydělat nějaké peníze, než budou odvedeni do armády.

Kritický okamžik nastal 2. prosince 1942. Toho rána experiment probíhal jako obvykle - řídicí tyče byly jedna po druhé vyjmuty z hromady, což přineslo povzbudivé výsledky Geigerova čítače... Až do náhlého přerušení: automatická řídicí tyč se znovu vložila, protože její vypínací hladina byla nastavena příliš nízko. Na prahu historického průlomu se Fermi rozhodl svolat schůzku, která by se uskutečnila.přestávka na oběd.

Experiment pokračoval po obědě a ranní nadějný pokrok byl brzy potvrzen; Fermiho reaktor dosáhl kritičnosti a historie se navždy změnila. Tým otevřel láhev Chianti a připil si na svůj průlom papírovými kelímky.

Vedoucí zvláštního projektu Arthur Compton byl informován Jamesem B. Conantem, předsedou Národního výboru pro obranný výzkum:

Compton: Italský navigátor přistál v Novém světě.

Conant: Jací byli domorodci?

Compton: Velmi přátelský