De útfining fan de kearnreaktor wie ien fan de definiearjende mominten fan de 20e ieu. It begjin fan it atoomtiidrek is miskien ynlutsen mei de detonaasje fan it earste kearnwapen, mar de sieden foar dat momint en de grutte sosjaal-politike feroaringen dy't folgen waarden jierren earder genaaid troch wittenskippers lykas Enrico Fermi.

In jong wûnder

Borne yn Rome yn 1901, Enrico Fermi syn belangstelling foar natuerkunde en wiskunde waard wekker yn syn iere teenager doe't hy fûn in âlde 900-side tome dat presintearre wiskunde, klassike meganika, astronomy, optyk en akoestyk sa't se waarden begrepen op it stuit fan syn 1840 publikaasje. Dizze groeiende fassinaasje waard opmurken troch in freon fan syn heit, Adolfo Amidei, dy't wistgenôch oer wittenskip om de glâns fan 'e jonge jonge te erkennen. Amidei beskreau Fermi as "in wûnderbern, alteast mei respekt foar mjitkunde" en naam it op himsels om Fermi's yntellekt te kultivearjen, it oanbieden fan mentorskip en in protte boeken.

Jonge Enrico Fermi yn 1917

Ofbyldkredyt: G. Cerri, Iepenbier domein, fia Wikimedia Commons

De ferwachtings fan Amidei waarden gau realisearre. Fermi studearre ôf oan 'e middelbere skoalle yn july 1918, nei't er it tredde jier hielendal oerslein hie, en wûn in mienskip fan 'e Scuola Normale Superiore fan Pisa. Nei't er syn laurea (doktorsgraad) krige op 'e ûngewoan jonge leeftyd fan 20, begon Fermi in formidabele akademyske karriêre. Yn 1926 ûntduts er de statistyske wetten (hjoed bekend as de 'Fermi-statistiken') dy't de dieltsjes regelje ûnder it útslutingsprinsipe fan Pauli (no bekend as Fermions). In jier letter waard er keazen ta heechlearaar teoretyske natuerkunde oan de Universiteit fan Rome.

Tsjin it ein fan syn amtstermyn yn Rome hie syn baanbrekkende stúdzje fan 'e atoomkearn in oantal wichtige trochbraken opsmiten, net it minst syn foarstel út 1934 dat neutroanen (dy't twa jier earder troch James Chadwick ûntdutsen wiene) brûkt wurde koene om atomen te splitsen. Yn 1938 krige Fermi, noch mar 37, de Nobelpriis foar de Natuerkunde foar syn "demonstraasjes fan it bestean fan nije radioaktive eleminten produsearre troch neutronbestraling, en foar syn relateare ûntdekking fankearnreaksjes feroarsake troch trage neutroanen”.

Untsnapping út it faksistyske Itaalje

It ûntfangen fan in Nobelpriis is in wichtich genôch momint yn elk syn libben, mar it kaam ekstra betsjutting te hawwen yn it ferhaal fan Enrico Fermi. Doe't hy de priis waard takend yn 1938, op 'e rin fan' e Twadde Wrâldoarloch, beheinde Benito Mussolini's rezjym reizen foar Italianen waans wurk fan wêzentlik waard achte foar nasjonale feiligens. Mar de erkenning fan Fermi wie wichtich genôch dat hy tastimming krige om Sweden te besykjen om syn priis te ûntfangen.

Nei't er lid wie fan 'e Fascistyske Partij, wie Fermi yn 1938 ûntefreden wurden en hy wie in lûde kritikus fan 'e rassiale herfoarmingen yntrodusearre dat jier. Foar ien ding, Fermi syn frou, Laura, wie Joadsk en wierskynlik te krijen mei ferfolging. De kâns ferliend om nei Sweden te reizgjen, naam hy Laura en har twa bern mei. Se kamen noait werom.

Benito Mussolini, de lieder fan it faksistyske Keninkryk Itaalje

Ofbyldingskredyt: Unbekende auteur, Publyk domein, fia Wikimedia Commons

Having ûntfongen syn Nobelpriis yn Stockholm, Sweden, reizgen Fermi en syn húshâlding nei New York, dêr't er daliks posysjes oanbean waard oan fiif universiteiten. Hy akseptearre in rol by Columbia en gie troch mei syn stúdzje fan neutroanen. Mar it wie in drokke tiid foar elkenien dy't wurke yn atoomfysika. Nei't er amper tiid hie om yn syn nije libben te fêstigjen, waard Fermi syn wurk skodde troch nijs út Dútslân. Yn betiid1939 Otto Hahn en Fritz Strassmann ûntdutsen it elemint barium nei't se uranium bombardearje mei neutroanen, in resultaat dat de mooglikheid fan kearnspjalting sinjalearre.

Tot in bytsje ferlegen de ûntdekking Fermi, dy't de mooglikheid fan spjalting trije jier ôfwiisd hie. earder, mar hy erkende gau it belang fan 'e fynst en syn enoarme gefolgen. Oandreaun troch de mooglike realisaasje fan in kontrolearre nukleêre kettingreaksje begon hy te wurkjen oan in searje eksperiminten dy't liede soene ta de oprjochting fan 'e earste kearnreaktor.

Fermi wie ek fluch om de potensjele militêre tapassing fan 'e Dútske te erkennen. ûntdekking fan skiekundigen en spruts syn soargen út yn in lêzing by de marineôfdieling op 18 maart 1939. In pear moanne letter tekene hy in brief (tegearre mei Albert Einstein, Edward Teller en Eugene Wigner) skreaun troch de natuerkundige Leo Szilard en rjochte oan Presidint Franklin D. Roosevelt. De brief warskôge dat Dútslân atoombommen ûntwikkelje koe en suggerearre dat de Feriene Steaten har eigen nukleêre programma begjinne moatte.

De arsjitekt fan it nukleêre tiidrek

Yn febrewaris 1940, de US Navy takende Columbia University $6.000 oan finansiering, wêrfan Fermi en Szilard it measte bestege oan de oankeap fan grafyt foar de bou fan in reaktor dy't se hopen dat it wurk fan Hahn en Strassmann ferifiearje koe.

Ernest O. Lawrence, Fermi (midden), en IsidorIsaac Rabi

Image Credit: National Archives at College Park, Public domain, fia Wikimedia Commons

Twa jier fan eksperiminten folgen, dy't oanmerklik mear as $6,000 yn útjeften opdroegen en de bou fan in protte 'atomic piles', mar it wie net oant de oprjochting fan 'e Chicago Pile-1 by Stagg Field, in foar it grutste part net brûkte Amerikaansk fuotbalfjild oan 'e râne fan Chicago, dat Fermi úteinlik in nukleêre kettingreaksje berikte.

Fermi en syn ploech fêstige op 'e lokaasje - in romte ûnder de tribunes by Stagg Field dy't mar sa no en dan brûkt waard as in squash- en keatsbaan - om't, yn tsjinstelling ta de measte universitêre eigendommen, it wie oan 'e râne fan Chicago. Se wiene derop om it risiko te foarkommen fan it bouwen fan in operasjonele reaktor yn in befolke gebiet.

Fermi hold tafersjoch op de bou fan in reaktor dy't bestie út uranium en uranium okside yn in kubike rooster ynbêde yn grafyt. Dit konstruksje waard ynsletten yn in 25-foet kubusfoarmige ballon, sadat de loft binnen koe wurde ferfongen troch koaldiokside. Mei it each op de omfang fan it projekt wie it in frij provisoryske bouwurk útfierd mei de help fan 30 ôffallers fan middelbere skoallen dy't graach wat jild wolle fertsjinje foardat se yn it militêr opsteld waarden.

It krityske momint kaam op 2 desimber 1942. Dy moarns gie it eksperimint lykas gewoanlik troch - kontrôlestangen waarden ien foar ien út 'e peal helleien, eliciting bemoedigjende resultaten út de Geiger counter ... Oant prosedueres waarden abrupt stoppe. De automatyske bestjoeringsstaaf hie himsels wer ynfoege trochdat syn reisnivo te leech ynsteld wie. Op 'e rin fan in histoaryske trochbraak besleat Fermi om in lunchpauze op te roppen.

It eksperimint waard nei it middeisiten opnij en de tearjende hopelike foarútgong fan 'e moarn waard gau ferifiearre; Fermi's reaktor berikte kritykens en skiednis waard foar altyd feroare. It team iepene in fleske Chianti en toaste har trochbraak mei papieren bekers.

Spesjale projektlieder Arthur Compton waard opnommen troch James B. Conant, foarsitter fan 'e National Defense Research Committee, te melden:

Compton: De Italjaanske navigator is yn 'e Nije Wrâld telâne kaam.

Conant: Hoe wiene de lânseigen?

Compton: Hiel freonlik