L'invenzione del reattore nucleare è stato uno dei momenti decisivi del XX secolo. L'alba dell'era atomica è stata forse inaugurata con la detonazione della prima arma nucleare, ma i semi di quel momento e degli enormi cambiamenti socio-politici che ne sono seguiti erano stati gettati anni prima da scienziati come Enrico Fermi.

Infatti, Fermi, un fisico italiano che allora lavorava in America come figura chiave del Progetto Manhattan, fece la sua fondamentale scoperta nel 1942, producendo la prima reazione nucleare a catena prodotta dall'uomo su un campo da squash dell'Università di Chicago. Il reattore di Fermi fu il test cruciale che permise l'avanzamento del Progetto Manhattan, portando al Trinity Test (la prima detonazione di un'arma nuclearein New Mexico) tre anni dopo e, naturalmente, i conseguenti bombardamenti di Hiroshima e Nagasaki che posero fine alla Seconda Guerra Mondiale.

Un giovane prodigio

Nato a Roma nel 1901, l'interesse di Enrico Fermi per la fisica e la matematica si risvegliò nella prima adolescenza quando trovò un vecchio tomo di 900 pagine che presentava la matematica, la meccanica classica, l'astronomia, l'ottica e l'acustica così come erano state comprese all'epoca della sua pubblicazione nel 1840. Questo fascino nascente fu notato da un amico del padre, Adolfo Amidei, che conosceva abbastanza la scienza daAmidei descrisse Fermi come "un prodigio, almeno per quanto riguarda la geometria" e si impegnò a coltivare l'intelletto di Fermi, offrendogli assistenza e molti libri.

Il giovane Enrico Fermi nel 1917

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Le aspettative di Amidei si realizzarono rapidamente. Fermi si diplomò nel luglio del 1918, saltando completamente il terzo anno, e vinse una borsa di studio della Scuola Normale Superiore di Pisa. Ottenuta la laurea (dottorato) all'insolita età di 20 anni, Fermi intraprese una formidabile carriera accademica. Nel 1926 scoprì le leggi statistiche (oggi conosciute come "leggi di Fermi") e si dedicò alla ricerca di un'altra teoria.Un anno dopo fu eletto professore di Fisica teorica all'Università di Roma.

Alla fine del suo mandato a Roma, il suo studio innovativo del nucleo atomico aveva portato a una serie di importanti scoperte, non ultima la proposta del 1934 che i neutroni (scoperti da James Chadwick due anni prima) potessero essere usati per scindere gli atomi. Nel 1938, Fermi, a soli 37 anni, ricevette il Premio Nobel per la Fisica per le sue "dimostrazioni dell'esistenza di nuovi elementi radioattivi".elementi prodotti dall'irradiazione di neutroni, e per la relativa scoperta delle reazioni nucleari provocate da neutroni lenti".

Fuga dall'Italia fascista

Ricevere un premio Nobel è un momento abbastanza importante nella vita di chiunque, ma nella storia di Enrico Fermi ha assunto un significato particolare. Quando gli fu assegnato il premio nel 1938, alla vigilia della Seconda Guerra Mondiale, il regime di Benito Mussolini limitava i viaggi degli italiani il cui lavoro era considerato vitale per la sicurezza nazionale.Svezia per ricevere il premio.

Dopo essere stato membro del Partito Fascista, Fermi era ormai disincantato dal 1938 e criticava apertamente le riforme razziali introdotte in quell'anno. Tra l'altro, la moglie di Fermi, Laura, era ebrea e rischiava di essere perseguitata. Avendo la possibilità di recarsi in Svezia, portò con sé Laura e i loro due figli, ma non tornarono mai più.

Benito Mussolini, leader del Regno d'Italia fascista

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Dopo aver ricevuto il premio Nobel a Stoccolma, in Svezia, Fermi e la sua famiglia si recano a New York, dove gli vengono immediatamente offerti incarichi in cinque università. Accetta un ruolo alla Columbia e continua i suoi studi sui neutroni. Ma è un periodo impegnativo per chiunque si occupi di fisica atomica. Dopo aver avuto appena il tempo di ambientarsi nella sua nuova vita, il lavoro di Fermi viene scosso da una notizia proveniente dalla Germania. All'inizio dell'anno Fermi si trova in una situazione di crisi.1939 Otto Hahn e Fritz Strassmann individuano l'elemento bario dopo aver bombardato l'uranio con neutroni, un risultato che segnala la possibilità della fissione nucleare.

In un certo senso, la scoperta mise in imbarazzo Fermi, che tre anni prima aveva scartato la possibilità della fissione, ma riconobbe subito l'importanza della scoperta e le sue enormi implicazioni. Spinto dalla potenziale realizzazione di una reazione nucleare a catena controllata, iniziò a lavorare su una serie di esperimenti che avrebbero portato alla creazione del primo reattore nucleare.

Fermi non tardò a riconoscere le potenziali applicazioni militari della scoperta dei chimici tedeschi ed espresse le sue preoccupazioni in una conferenza al Dipartimento della Marina il 18 marzo 1939. Pochi mesi dopo fu cofirmatario di una lettera (insieme ad Albert Einstein, Edward Teller e Eugene Wigner) scritta dal fisico Leo Szilard e indirizzata al Presidente Franklin D. Roosevelt, nella quale avvertiva cheLa Germania potrebbe sviluppare bombe atomiche e ha suggerito agli Stati Uniti di avviare un proprio programma nucleare.

L'architetto dell'era nucleare

Nel febbraio del 1940, la Marina statunitense assegnò alla Columbia University un finanziamento di 6.000 dollari, che Fermi e Szilard spesero in gran parte per acquistare grafite per la costruzione di un reattore che speravano potesse verificare il lavoro di Hahn e Strassmann.

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

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Seguirono due anni di esperimenti che comportarono una spesa di oltre 6.000 dollari e la costruzione di numerosi "pali atomici", ma solo dopo la creazione del Chicago Pile-1 a Stagg Field, un campo di football americano in gran parte inutilizzato alla periferia di Chicago, Fermi riuscì finalmente a ottenere una reazione nucleare a catena.

Fermi e il suo team decisero di scegliere il luogo - uno spazio sotto le tribune dello Stagg Field, utilizzato solo occasionalmente come campo da squash e da pallamano - perché, a differenza della maggior parte delle proprietà universitarie, si trovava alla periferia di Chicago e volevano evitare il rischio di costruire un reattore operativo in un'area popolata.

Fermi supervisionò la costruzione di un reattore che consisteva in uranio e ossido di uranio in un reticolo cubico incorporato nella grafite. Questo costrutto era racchiuso in un pallone a forma di cubo di 25 piedi in modo che l'aria all'interno potesse essere sostituita dall'anidride carbonica. Considerando l'entità del progetto, si trattava di un lavoro di costruzione abbastanza improvvisato, realizzato con l'aiuto di 30 studenti che avevano abbandonato la scuola superiore.erano desiderosi di guadagnare un po' di soldi prima di essere arruolati nell'esercito.

Il momento critico arrivò il 2 dicembre 1942. Quella mattina l'esperimento procedette come di consueto: le barre di controllo vennero rimosse dalla pila una ad una, ottenendo risultati incoraggianti dal contatore Geiger... Fino a quando i lavori si interruppero bruscamente: la barra di controllo automatica si era reinserita a causa del livello di intervento troppo basso. Sul punto di una svolta storica, Fermi decise di chiedere unpausa pranzo.

L'esperimento riprese dopo pranzo e i progressi della mattina, che lasciavano ben sperare, furono presto verificati: il reattore di Fermi raggiunse la criticità e la storia cambiò per sempre. Il team aprì una bottiglia di Chianti e brindò alla scoperta con bicchieri di carta.

Il responsabile del progetto speciale Arthur Compton è stato registrato mentre informava James B. Conant, presidente del National Defence Research Committee:

Compton: Il navigatore italiano è sbarcato nel Nuovo Mondo.

Conant: Come erano gli indigeni?

Compton: Molto amichevole