A invenção do reator nuclear foi um dos momentos marcantes do século XX. O início da era atômica pode ter sido inaugurado com a detonação da primeira arma nuclear, mas as sementes para aquele momento e as enormes mudanças sócio-políticas que se seguiram foram costuradas anos antes por cientistas como Enrico Fermi.

Na verdade, Fermi, um físico italiano então trabalhando na América como figura chave no Projeto Manhattan, fez seu avanço vital em 1942, produzindo a primeira reação humana em cadeia nuclear em uma quadra de squash na Universidade de Chicago. O reator de Fermi foi o teste crucial que permitiu o avanço do Projeto Manhattan, levando ao Teste da Trindade (a primeira detonação de uma arma nuclearno Novo México) três anos depois e, é claro, os atentados à bomba de Hiroshima e Nagasaki que acabaram com a Segunda Guerra Mundial.

Um jovem prodígio

Nascido em Roma em 1901, o interesse de Enrico Fermi pela física e pela matemática foi despertado em sua adolescência, quando encontrou um velho livro de 900 páginas que apresentava matemática, mecânica clássica, astronomia, ótica e acústica como eram entendidas na época de sua publicação em 1840. Este fascínio crescente foi notado por um amigo de seu pai, Adolfo Amidei, que sabia o suficiente sobre ciência paraAmidei descreveu Fermi como "um prodígio, pelo menos no que diz respeito à geometria" e tomou a si mesmo a tarefa de cultivar o intelecto de Fermi, oferecendo mentoria e abundância de livros.

O jovem Enrico Fermi em 1917

Crédito da imagem: G. Cerri, domínio público, via Wikimedia Commons

As expectativas de Amidei foram rapidamente concretizadas. Fermi formou-se no ensino médio em julho de 1918, tendo saltado completamente o terceiro ano, e ganhou uma bolsa de estudos da Scuola Normale Superiore de Pisa. Tendo recebido seu laureado (doutorado) aos 20 anos de idade, invulgarmente jovem, Fermi iniciou uma formidável carreira acadêmica. Em 1926 ele descobriu as leis estatísticas (hoje conhecidas como "Fermiestatísticas') que regem as partículas sujeitas ao princípio de exclusão de Pauli (agora conhecido como Fermions). Um ano depois foi eleito Professor de Física Teórica na Universidade de Roma.

No final do seu mandato em Roma, o seu estudo pioneiro do núcleo atómico tinha dado uma série de importantes descobertas, nomeadamente a sua proposta de 1934 de que os neutrões (que tinha sido descoberta por James Chadwick dois anos antes) pudessem ser usados para dividir átomos. Em 1938, Fermi, ainda com apenas 37 anos, recebeu o Prémio Nobel da Física pelas suas "demonstrações da existência de novos átomos radioactivoselementos produzidos pela irradiação de neutrões, e pela sua descoberta relacionada de reacções nucleares provocadas por neutrões lentos".

Fuga da Itália fascista

Receber um Prémio Nobel é um momento suficientemente importante na vida de qualquer pessoa, mas veio a ter um significado extra na história de Enrico Fermi. Quando ele recebeu o prémio em 1938, na cúspide da Segunda Guerra Mundial, o regime de Benito Mussolini restringiu as viagens dos italianos cujo trabalho era considerado vital para a segurança nacional. Mas o elogio de Fermi foi suficientemente importante para que lhe fosse dada permissão para visitarSuécia para receber o seu prémio.

Tendo sido membro do Partido Fascista, Fermi havia se desencantado em 1938 e era um crítico vocal das reformas raciais introduzidas naquele ano. Por um lado, a esposa de Fermi, Laura, era judia e provavelmente enfrentou perseguição. Concedeu a chance de viajar para a Suécia, levou Laura e seus dois filhos com ele. Eles nunca mais voltaram.

Benito Mussolini, o líder do Reino fascista da Itália

Crédito da imagem: Autor desconhecido, domínio público, via Wikimedia Commons

Tendo recebido o seu Prémio Nobel em Estocolmo, Suécia, Fermi e a sua família viajaram para Nova Iorque, onde lhe foram imediatamente oferecidas posições em cinco universidades. Aceitou um papel na Columbia e continuou o seu estudo dos neutrões. Mas era uma época muito ocupada para qualquer pessoa que trabalhasse em física atómica. Tendo tido pouco tempo para se instalar na sua nova vida, o trabalho de Fermi foi abalado por notícias da Alemanha. No início1939 Otto Hahn e Fritz Strassmann detectaram o elemento bário após bombardear urânio com nêutrons, um resultado que sinalizou a possibilidade de fissão nuclear.

Até certo ponto, a descoberta envergonhou Fermi, que havia descartado a possibilidade de fissão três anos antes, mas ele rapidamente reconheceu a importância da descoberta e suas enormes implicações. Impulsionado pela potencial realização de uma reação nuclear controlada em cadeia, ele começou a trabalhar em uma série de experimentos que levariam à criação do primeiro reator nuclear.

Fermi também foi rápido em reconhecer a potencial aplicação militar da descoberta dos químicos alemães e expressou suas preocupações em uma palestra no Departamento da Marinha em 18 de março de 1939. Alguns meses depois ele assinou uma carta (junto com Albert Einstein, Edward Teller e Eugene Wigner) escrita pelo físico Leo Szilard e dirigida ao Presidente Franklin D. Roosevelt. A carta advertia queA Alemanha poderia desenvolver bombas atômicas e sugeriu que os Estados Unidos deveriam iniciar seu próprio programa nuclear.

O arquiteto da era nuclear

Em fevereiro de 1940, a Marinha dos EUA concedeu à Universidade de Columbia US$ 6.000 de financiamento, a maior parte dos quais Fermi e Szilard gastaram na compra de grafite para a construção de um reator que eles esperavam poder verificar o trabalho de Hahn e Strassmann.

Ernest O. Lawrence, Fermi (meio), e Isidor Isaac Rabi

Crédito de Imagem: Arquivos Nacionais no College Park, domínio público, via Wikimedia Commons

Seguiram-se dois anos de experiências, com despesas consideravelmente superiores a 6 mil dólares e que implicaram a construção de numerosas "pilhas atómicas", mas foi só com a criação do Chicago Pile-1 no Stagg Field, um campo de futebol americano em grande parte inutilizado nos arredores de Chicago, que Fermi finalmente conseguiu uma reacção nuclear em cadeia.

Fermi e sua equipe se instalaram no local - um espaço sob as arquibancadas em Stagg Field que só ocasionalmente era usado como quadra de squash e handebol - porque, ao contrário da maioria das propriedades de propriedade da universidade, ficava na periferia de Chicago. Eles estavam interessados em evitar o risco de construir um reator operacional em uma área populosa.

Fermi supervisionou a construção de um reactor que consistia em urânio e óxido de urânio numa grelha cúbica embutida em grafite. Esta construção foi envolta num balão em forma de cubo de 25 pés para que o ar no interior pudesse ser substituído por dióxido de carbono. Tendo em conta a magnitude do projecto, foi um trabalho de construção bastante improvisado, realizado com a ajuda de 30 alunos que abandonaram o ensino secundário e queestavam ansiosos por ganhar algum dinheiro antes de serem recrutados para as forças armadas.

O momento crítico chegou em 2 de dezembro de 1942. Naquela manhã a experiência prosseguiu como de costume - as hastes de controle foram removidas da pilha uma a uma, obtendo resultados encorajadores do contador Geiger... Até que os procedimentos foram abruptamente interrompidos. A haste de controle automático tinha se reinserido devido ao seu nível de trip estar muito baixo. Na cúspide de um avanço histórico, Fermi decidiu pedir umPausa para almoço.

A experiência foi retomada após o almoço e logo se verificou o progresso provocador da manhã; o reator de Fermi atingiu a criticidade e a história foi mudada para sempre. A equipe abriu uma garrafa de Chianti e brindou com copos de papel.

O líder do projeto especial Arthur Compton foi notificado por James B. Conant, presidente do Comitê de Pesquisa de Defesa Nacional:

Compton: O navegador italiano desembarcou no Novo Mundo.

Conant: Como estavam os nativos?

Compton: Muito amigável