원자로의 발명은 20세기를 정의하는 순간 중 하나였습니다. 원자 시대의 시작은 최초의 핵무기 폭발과 함께 시작되었을지 모르지만, 그 순간의 씨앗과 그에 따른 거대한 사회 정치적 변화는 엔리코 페르미와 같은 과학자들에 의해 몇 년 전에 꿰매어졌습니다.

젊은 신동

1901년 로마에서 태어난 Enrico Fermi는 10대 초반에 수학을 소개하는 900페이지 분량의 오래된 책을 발견하면서 물리학과 수학에 대한 관심을 일깨웠습니다. 고전 역학, 천문학, 광학 및 음향학은 1840년 출판 당시에 이해된 대로입니다. 이 급성장하는 매력은 그의 아버지의 친구인 Adolfo Amidei에 의해 알아차렸습니다.어린 소년의 총명함을 인식하기에 과학에 대해 충분히. Amidei는 페르미를 "최소한 기하학에 관해서는 신동"이라고 묘사하고 멘토링과 많은 책을 제공하면서 페르미의 지성을 함양하는 일에 몰두했습니다.

젊은 엔리코 페르미, 1917년

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Amidei의 기대는 빠르게 실현되었습니다. Fermi는 1918년 7월에 고등학교를 졸업하고 3학년을 통째로 건너뛰고 피사의 Scuola Normale Superiore 장학금을 받았습니다. 20세라는 유난히 어린 나이에 라우레아(박사 학위)를 받은 페르미는 어마어마한 학문적 경력을 쌓기 시작했습니다. 1926년에 그는 파울리의 배타 원리(지금은 페르미온으로 알려짐)의 적용을 받는 입자를 지배하는 통계법칙(오늘날 '페르미 통계'로 알려짐)을 발견했습니다. 1년 후 그는 로마 대학교의 이론 물리학 교수로 선출되었습니다.

로마에서의 임기가 끝날 무렵 원자핵에 대한 그의 획기적인 연구는 여러 가지 중요한 돌파구를 마련했습니다. 1934년 그는 중성자(제임스 채드윅이 2년 전에 발견한)를 원자 분열에 사용할 수 있다는 제안을 했습니다. 1938년 아직 37세에 불과한 페르미는 "중성자 조사에 의해 생성된 새로운 방사성 원소의 존재에 대한 시연과 이와 관련된 발견으로 노벨 물리학상을 받았습니다.느린 중성자가 일으키는 핵 반응”.

파시스트 이탈리아에서 탈출

노벨상을 받는 것은 누구에게나 인생에서 충분히 중요한 순간이지만 엔리코의 이야기에서 더 중요한 의미를 갖게 되었습니다. 페르미. 1938년 그가 상을 받았을 때, 제2차 세계대전이 끝나갈 무렵, 베니토 무솔리니 정권은 국가 안보에 필수적인 일을 하는 이탈리아인의 여행을 제한했습니다. 그러나 페르미의 영예는 그가 상을 받기 위해 스웨덴을 방문할 수 있는 허가를 받을 만큼 충분히 중요했습니다.

파시스트당의 일원이었던 페르미는 1938년에 환멸을 느끼게 되었고 인종 개혁에 대해 목소리를 높여 비판했습니다. 그해에 소개되었습니다. 우선 페르미의 아내 라우라는 유대인이었고 아마도 박해를 받았을 것입니다. 스웨덴으로 여행할 기회가 주어졌을 때 그는 Laura와 두 자녀를 데리고 갔다. 그들은 결코 돌아오지 않았습니다.

이탈리아 파시스트 왕국의 지도자 베니토 무솔리니

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수신 스웨덴 스톡홀름에서 노벨상을 받은 페르미와 그의 가족은 뉴욕으로 건너가 즉시 5개 대학에서 자리를 제의 받았습니다. 그는 Columbia에서 역할을 수락하고 중성자에 대한 연구를 계속했습니다. 하지만 원자물리학을 연구하는 누구에게나 바쁜 시간이었습니다. 새로운 삶에 적응할 시간이 거의 없었던 페르미의 작업은 독일에서 온 소식에 흔들렸습니다. 초기에1939년 오토 한(Otto Hahn)과 프리츠 슈트라스만(Fritz Strassmann)은 우라늄에 중성자를 충돌시킨 후 바륨(barium) 원소를 검출하여 핵분열 가능성을 시사했습니다.

이 발견은 3년 동안 핵분열 가능성을 부인했던 페르미(Fermi)를 다소 당혹스럽게 했습니다. 그러나 그는 발견의 중요성과 그 엄청난 의미를 재빨리 인식했습니다. 제어된 핵 연쇄 반응의 잠재적 실현 가능성에 힘입어 그는 최초의 원자로 생성으로 이어지는 일련의 실험 작업을 시작했습니다.

Fermi는 또한 독일 원자로의 잠재적인 군사적 적용 가능성을 재빨리 인식했습니다. 1939년 3월 18일 해군성 강의에서 그는 화학자의 발견을 발견하고 우려를 표명했습니다. 몇 달 후 그는 물리학자 Leo Szilard가 쓴 편지(Albert Einstein, Edward Teller 및 Eugene Wigner와 함께)에 공동 서명했습니다. 프랭클린 D. 루즈벨트 대통령. 이 편지는 독일이 원자폭탄을 개발할 수 있다고 경고하고 미국이 독자적인 핵 프로그램을 시작해야 한다고 제안했습니다.

핵 시대의 설계자

1940년 2월, 미 해군은 컬럼비아 대학교에 6,000달러의 기금을 수여했으며, 대부분은 Fermi와 Szilard가 Hahn과 Strassmann의 작업을 검증할 수 있기를 바라는 원자로 건설을 위한 흑연 구입에 사용했습니다.

Ernest O. 로렌스, 페르미(가운데), 이시도르Isaac Rabi

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

2년간의 실험이 계속되어 6,000달러 이상의 비용이 발생하고 수많은 '원자 구조' 건설이 수반되었습니다. 말뚝'이지만, Fermi가 마침내 핵 연쇄 반응을 달성한 것은 시카고 외곽에 있는 거의 사용되지 않는 미식 축구 경기장인 Stagg Field에 Chicago Pile-1이 만들어지기 전까지는 아니었습니다.

Fermi와 그의 팀은 스쿼시 및 핸드볼 코트로 가끔 사용되는 Stagg Field의 관중석 아래 공간인 위치에 정착했습니다. 대부분의 대학 소유 부동산과 달리 시카고 외곽에 있었기 때문입니다. 그들은 인구 밀집 지역에 운영 가능한 원자로를 건설할 위험을 피하고자 했습니다.

페르미는 흑연에 내장된 입방격자에 우라늄과 산화우라늄으로 구성된 원자로 건설을 감독했습니다. 이 구조는 내부 공기를 이산화탄소로 대체할 수 있도록 25피트 입방체 모양의 풍선 안에 넣었습니다. 프로젝트의 규모를 고려할 때 군대에 징집되기 전에 돈을 벌기 위해 고교 중퇴자 30명의 도움으로 수행된 상당히 임시적인 건설 작업이었습니다.

결정적인 순간이 12월 2일에 도래했습니다. 1942. 그날 아침 실험은 평소와 같이 진행되었습니다.하나, 가이거 계수기에서 고무적인 결과 도출… 절차가 갑자기 중단되기 전까지. 트립 레벨이 너무 낮게 설정되어 자동 제어봉이 스스로 다시 삽입되었습니다. 역사적인 돌파구의 정점에서 Fermi는 점심 시간을 요청하기로 결정했습니다.

점심 식사 후 실험이 재개되었고 아침의 놀랍도록 희망적인 진행 상황이 곧 확인되었습니다. 페르미의 원자로는 임계점에 도달했고 역사는 영원히 바뀌었습니다. 팀은 키안티 한 병을 따고 종이컵으로 돌파구를 건배했습니다.

특별 프로젝트 리더인 Arthur Compton은 국방 연구 위원회의 James B. Conant 위원장에게 다음과 같이 알렸습니다.

콤프턴: 이탈리아 항해사가 신대륙에 상륙했습니다.

코넌트: 원주민들은 어땠나요?

콤프턴: 매우 친절합니다