Az atomreaktor feltalálása a 20. század egyik meghatározó pillanata volt. Az atomkorszak hajnalát az első nukleáris fegyver felrobbantása jelentette, de ennek a pillanatnak és az azt követő hatalmas társadalmi-politikai változásoknak a magvait már évekkel korábban elvetették olyan tudósok, mint Enrico Fermi.

Fermi, az akkoriban Amerikában dolgozó olasz fizikus, a Manhattan Projekt kulcsfigurája, 1942-ben tette meg az áttörést, amikor a Chicagói Egyetem squashpályáján létrehozta az első ember által létrehozott nukleáris láncreakciót. Fermi reaktora volt az a döntő teszt, amely lehetővé tette a Manhattan Projekt előrehaladását, és amely a Trinity teszthez vezetett (az első nukleáris fegyver felrobbantása).Új-Mexikóban) három évvel később, és természetesen az ezt követő hirosimai és nagaszaki bombázások, amelyek véget vetettek a második világháborúnak.

Egy fiatal csodagyerek

Az 1901-ben Rómában született Enrico Fermi érdeklődése a fizika és a matematika iránt tizenéves korában ébredt fel, amikor talált egy régi, 900 oldalas kötetet, amely a matematikát, a klasszikus mechanikát, a csillagászatot, az optikát és az akusztikát úgy mutatta be, ahogyan azokat 1840-es megjelenése idején értelmezték. Erre a feltörekvő rajongásra apja egyik barátja, Adolfo Amidei figyelt fel, aki elég jól ismerte a tudományt ahhoz, hogyAmidei úgy jellemezte Fermit, mint "csodagyereket, legalábbis a geometria terén", és mentorálással és rengeteg könyvvel támogatta Fermi intellektusát.

A fiatal Enrico Fermi 1917-ben

Képhitel: G. Cerri, Public domain, a Wikimedia Commonson keresztül

Amidei várakozásai hamar valóra váltak. 1918 júliusában Fermi leérettségizett, a harmadik évet teljesen kihagyva, és elnyerte a pisai Scuola Normale Superiore ösztöndíját. Miután szokatlanul fiatalon, 20 évesen megkapta a laureát (doktori címet), Fermi félelmetes tudományos karrierbe kezdett. 1926-ban felfedezte a statisztikai törvényeket (ma "Fermi-féle" törvények).statisztika"), amely a Pauli kizárási elvének hatálya alá tartozó részecskéket (ma Fermionok) szabályozza. Egy évvel később a Római Egyetem elméleti fizika professzorává választották.

Rómában töltött szolgálati ideje végére az atommag úttörő tanulmányozása számos fontos áttörést eredményezett, nem utolsósorban az 1934-es javaslatát, hogy a neutronokat (amelyeket két évvel korábban James Chadwick fedezett fel) fel lehet használni az atomok felhasítására. 1938-ban a még mindig csak 37 éves Fermi megkapta a fizikai Nobel-díjat "az új radioaktív anyagok létezésének bizonyításáért". 1938-ban Fermi megkapta a fizikai Nobel-díjat.elemek neutronbesugárzással történő előállításáért, valamint a lassú neutronok által kiváltott nukleáris reakciók felfedezéséért".

Menekülés a fasiszta Olaszországból

A Nobel-díj átvétele elég nagy jelentőségű pillanat bárki életében, de Enrico Fermi történetében ez még nagyobb jelentőséggel bírt. 1938-ban, a második világháború küszöbén, amikor megkapta a díjat, Benito Mussolini rezsimje korlátozta az utazást azon olaszok számára, akiknek munkáját a nemzetbiztonság szempontjából létfontosságúnak tartották. De Fermi elismerése elég fontos volt ahhoz, hogy engedélyt kapjon arra, hogy meglátogassa a világháborút.Svédországba, hogy átvegye a díját.

Fermi, aki a Fasiszta Párt tagja volt, 1938-ra kiábrándult, és élesen bírálta az abban az évben bevezetett faji reformokat. Fermi felesége, Laura zsidó volt, és valószínűleg üldöztetésnek nézett elébe. Mivel lehetőséget kapott arra, hogy Svédországba utazzon, magával vitte Laurát és két gyermeküket. Soha nem tértek vissza.

Benito Mussolini, a fasiszta Olasz Királyság vezetője.

Képhitel: Ismeretlen szerző, Public domain, a Wikimedia Commonson keresztül

Miután Fermi a svédországi Stockholmban átvette Nobel-díját, családjával együtt New Yorkba utazott, ahol azonnal öt egyetemen ajánlottak neki állást. Elfogadta a Columbia Egyetemet, és folytatta a neutronok tanulmányozását. De az atomfizikával foglalkozók számára ez egy sűrű időszak volt. Alig volt ideje beilleszkedni új életébe, Fermi munkáját megrázta a Németországból érkező hír.1939 Otto Hahn és Fritz Strassmann az urán neutronokkal való bombázása után kimutatta a bárium elemet, ami a maghasadás lehetőségét jelezte.

A felfedezés bizonyos mértékig zavarba hozta Fermit, aki három évvel korábban még elvetette a maghasadás lehetőségét, de hamar felismerte a felfedezés jelentőségét és hatalmas következményeit. A szabályozott nukleáris láncreakció lehetséges megvalósulásától hajtva elkezdett dolgozni egy kísérletsorozaton, amely az első atomreaktor megalkotásához vezetett.

Fermi is hamar felismerte a német kémikusok felfedezésének lehetséges katonai alkalmazását, és 1939. március 18-án a haditengerészeti minisztériumban tartott előadásában aggodalmának adott hangot. Néhány hónappal később (Albert Einstein, Edward Teller és Eugene Wigner mellett) társszerzőként aláírta Leo Szilard fizikus levelét, amelyet Franklin D. Roosevelt elnöknek címzett. A levélben arra figyelmeztettek, hogyNémetország atombombát fejleszthet, és azt javasolta, hogy az Egyesült Államoknak is indítson saját atomprogramot.

A nukleáris korszak építésze

1940 februárjában az amerikai haditengerészet 6000 dolláros támogatást ítélt meg a Columbia Egyetemnek, amelynek nagy részét Fermi és Szilárd grafit vásárlására költötte egy reaktor építéséhez, amely reményeik szerint Hahn és Strassmann munkáját igazolhatná.

Ernest O. Lawrence, Fermi (középen) és Isidor Isaac Rabi

Képhitel: National Archives at College Park, Public domain, a Wikimedia Commonson keresztül

Két évnyi kísérletezés következett, amelynek költségei jóval meghaladták a 6000 dollárt, és számos "atompólya" építésével járt, de Fermi csak a Chicago Pile-1 létrehozásakor, a Chicago külvárosában található Stagg Field-en, egy nagyrészt használaton kívüli amerikaifutball-pályán sikerült végre nukleáris láncreakciót létrehoznia.

Fermi és csapata azért választotta a helyszínt - a Stagg Field lelátója alatti teret, amelyet csak alkalmanként használtak fallabda- és kézilabdapályaként -, mert a legtöbb egyetemi tulajdonban lévő ingatlannal ellentétben ez Chicago külvárosában volt. El akarták kerülni annak kockázatát, hogy egy működő reaktort lakott területen építsenek.

Fermi felügyelte egy olyan reaktor megépítését, amely grafitba ágyazott kocka alakú rácsban lévő uránból és urán-oxidból állt. Ezt a konstrukciót egy 25 láb hosszú, kocka alakú léggömbbe zárták, hogy a benne lévő levegőt szén-dioxiddal lehessen helyettesíteni. A projekt nagyságrendjét tekintve ez egy meglehetősen rögtönzött építési munka volt, amelyet 30 középiskolából kiesett diák közreműködésével végeztek, akikpénzt akartak keresni, mielőtt besorozzák őket a hadseregbe.

A kritikus pillanat 1942. december 2-án érkezett el. Aznap reggel a kísérlet a szokásos módon folyt - a vezérlő rudakat egymás után távolították el a halomból, és a Geiger-számláló biztató eredményeket mutatott... Míg az eljárás hirtelen meg nem szakadt. Az automatikus vezérlő rúd újra behelyezte magát, mert túl alacsonyra volt állítva a kioldási szintje. A történelmi áttörés küszöbén Fermi úgy döntött, hogy összehív egyebédszünet.

A kísérletet ebéd után folytatták, és a reggeli, incselkedően reményteljes előrelépés hamarosan beigazolódott; Fermi reaktora elérte a kritikus állapotot, és a történelem örökre megváltozott. A csapat kinyitott egy üveg Chianti-t, és papírpoharakkal koccintott az áttörésre.

A különleges projekt vezetője, Arthur Compton feljegyezték, hogy értesítette James B. Conantot, a Nemzeti Védelmi Kutatási Bizottság elnökét:

Compton: Az olasz navigátor partra szállt az Újvilágban.

Conant: Milyenek voltak a bennszülöttek?

Compton: Nagyon barátságos