Kodolreaktora izgudrošana bija viens no izšķirošajiem 20. gadsimta notikumiem. Atomenerģijas laikmeta sākums, iespējams, tika aizsākts ar pirmā kodolieroča detonāciju, taču šī brīža un tam sekojošo milzīgo sociālpolitisko pārmaiņu aizsākumus jau daudzus gadus pirms tam iesēja tādi zinātnieki kā Enriko Fermi.

Patiešām, Fermi, itāļu fiziķis, kurš tobrīd strādāja Amerikā un bija viens no galvenajiem Manhetenas projekta dalībniekiem, 1942. gadā veica būtisku atklājumu, Čikāgas Universitātes skvoša laukumā radot pirmo cilvēka radīto kodolreakciju. Fermi reaktors bija izšķirošais izmēģinājums, kas ļāva attīstīt Manhetenas projektu un noveda pie Trīsvienības testa (pirmā kodolieroča detonācija).Ņūmeksikā) trīs gadus vēlāk un, protams, pēc tam sekoja Hirosimas un Nagasaki bombardēšana, kas izbeidza Otro pasaules karu.

Jaunais brīnumbērns

Enriko Fermi dzimis Romā 1901. gadā un interesi par fiziku un matemātiku pamodināja jau agrā jaunībā, kad viņš atrada vecu 900 lappušu sējumu, kurā bija aprakstīta matemātika, klasiskā mehānika, astronomija, optika un akustika, kā tās tika saprastas 1840. gadā, kad tas tika izdots. Šo augošo aizraušanos pamanīja viņa tēva draugs Adolfo Amidei, kurš zināja pietiekami daudz par zinātni, laiAmidejs raksturoja Fermi kā "brīnumbērnu, vismaz attiecībā uz ģeometriju", un viņš uzņēmās rūpēties par Fermi intelekta attīstīšanu, piedāvājot mentoru un daudz grāmatu.

Jaunais Enriko Fermi 1917. gadā

Attēla kredīts: G. Cerri, Publiskais īpašums, izmantojot Wikimedia Commons

Amidejas cerības ātri piepildījās. 1918. gada jūlijā Fermi pabeidza vidusskolu, pilnībā izlaižot trešo klasi, un ieguva stipendiju Pizas Normale Superiore Scuola. 20 gadu vecumā Fermi ieguva doktora grādu (laurea) un uzsāka iespaidīgu akadēmisko karjeru. 1926. gadā viņš atklāja statistikas likumus (mūsdienās pazīstami kā "Fermi zinātņu teorija").statistika"), kas regulē daļiņas, uz kurām attiecas Pauli izslēgšanas princips (tagad pazīstamas kā Fermioni). Gadu vēlāk viņš tika ievēlēts par Romas Universitātes teorētiskās fizikas profesoru.

Līdz darba Romā beigām viņa fundamentālie pētījumi par atoma kodolu bija devuši vairākus nozīmīgus atklājumus, tostarp 1934. gada priekšlikumu, ka neitronus (kurus divus gadus iepriekš bija atklājis Džeimss Čadviks) var izmantot atomu skaldīšanai. 1938. gadā Fermi, kuram bija tikai 37 gadi, saņēma Nobela prēmiju fizikā par "pierādījumiem par jaunu radioaktīvo daļiņu eksistenci".neitronu apstarošanas rezultātā iegūtajiem elementiem un ar to saistīto atklāšanu par kodolreakcijām, ko izraisa lēnie neitroni".

Bēgšana no fašistiskās Itālijas

Nobela prēmijas saņemšana ir pietiekami nozīmīgs brīdis ikviena cilvēka dzīvē, taču Enriko Fermi stāstā tam bija īpaša nozīme. 1938. gadā, kad viņam piešķīra balvu Otrā pasaules kara priekšvakarā, Benito Musolīni režīms ierobežoja ceļošanu itāļiem, kuru darbs tika uzskatīts par būtisku valsts drošībai. Taču Fermi apbalvojums bija pietiekami nozīmīgs, lai viņš saņemtu atļauju apmeklētZviedrijā, lai saņemtu balvu.

Būdams fašistiskās partijas biedrs, Fermi 1938. gadā bija vīlies un skaļi kritizēja tajā gadā ieviestās rasu reformas. Pirmkārt, Fermi sieva Laura bija ebrejiete, un viņu, visticamāk, gaidīja vajāšanas. 1938. gadā viņam tika dota iespēja doties uz Zviedriju, un viņš paņēma līdzi Lauru un divus bērnus. Viņi nekad neatgriezās.

Benito Musolīni, Itālijas fašistiskās karalistes līderis

Attēls: Nezināms autors, Publiskais īpašums, izmantojot Wikimedia Commons

Pēc Nobela prēmijas saņemšanas Stokholmā, Zviedrijā, Fermi kopā ar ģimeni devās uz Ņujorku, kur viņam uzreiz tika piedāvāti amati piecās universitātēs. Viņš piekrita strādāt Kolumbijas universitātē un turpināja neitronu pētījumus. Taču tas bija saspringts laiks ikvienam, kas nodarbojās ar atomu fiziku. Tikko Fermi bija paguvis iedzīvoties jaunajā dzīvē, viņa darbu satricināja ziņas no Vācijas.1939. gadā Otto Hāns un Frics Štrassmans (Otto Hahn and Fritz Strassmann), bombardējot urānu ar neitroniem, atklāja bārija elementu, kas liecināja par kodola skaldīšanas iespēju.

Atklājums zināmā mērā mulsināja Fermi, kurš trīs gadus iepriekš bija noraidījis skaldīšanas iespēju, taču viņš ātri apzinājās atklājuma nozīmi un tā milzīgās sekas. Iespēja realizēt kontrolētu kodolreakcijas ķēdes reakciju viņu pamudināja sākt darbu pie virknes eksperimentu, kuru rezultātā tika izveidots pirmais kodolreaktors.

Fermi ātri pamanīja arī vācu ķīmiķu atklājuma iespējamo militāro pielietojumu un 1939. gada 18. marta lekcijā Jūras kara flotes departamentā pauda savas bažas. Dažus mēnešus vēlāk viņš (kopā ar Albertu Einšteinu, Edvardu Telleru un Eiženu Vīgneru) parakstīja fiziķa Leo Szilarda vēstuli, kas bija adresēta prezidentam Franklinam D. Rūzveltam. Vēstulē bija brīdinājums, kaVācija varētu izstrādāt atombumbas un ieteica, ka Amerikas Savienotajām Valstīm vajadzētu sākt savu kodolprogrammu.

Kodolieroču laikmeta arhitekts

1940. gada februārī ASV Jūras kara flote Kolumbijas universitāte piešķīra 6000 ASV dolāru finansējumu, no kuriem lielāko daļu Fermi un Szilards iztērēja grafīta iegādei, lai uzbūvētu reaktoru, kas, kā viņi cerēja, varētu pārbaudīt Hāna un Strassmaņa darbu.

Ernests O. Lorenss, Fermi (vidū) un Isidors Aizeks Rabi

Attēla kredīts: National Archives at College Park, publiskais īpašums, izmantojot Wikimedia Commons

Divus gadus ilga eksperimentēšana, kas radīja ievērojami lielākus izdevumus nekā 6000 dolāru apmērā un ietvēra daudzu "atomu pāļu" būvniecību, taču tikai pēc Čikāgas pāļa-1 izveides Stagg Field, kas bija gandrīz neizmantots amerikāņu futbola laukums Čikāgas nomalē, Fermi beidzot panāca kodolreakciju.

Fermi un viņa komanda izvēlējās šo vietu - vietu zem Stagg Field tribīnēm, kas tikai laiku pa laikam tika izmantota kā skvoša un handbola laukums -, jo atšķirībā no lielākās daļas universitātēm piederošo īpašumu tā atradās Čikāgas nomalē. Viņi vēlējās izvairīties no riska būvēt funkcionējošu reaktoru apdzīvotā vietā.

Fermi pārraudzīja reaktora būvniecību, kas sastāv no urāna un urāna oksīda kubiskā režģī, kas iestrādāts grafītā. Šī konstrukcija bija ievietota 25 pēdas garā kubveida balonā, lai gaisu iekšpusē varētu aizstāt ar oglekļa dioksīdu. Ņemot vērā projekta vērienu, tas bija diezgan improvizēts būvdarbs, ko veica ar 30 vidusskolēnu palīdzību, kuri bija pametuši vidusskolu.pirms iesaukšanas armijā vēlējās nopelnīt naudu.

Izšķirošais brīdis pienāca 1942. gada 2. decembrī. Tajā rītā eksperiments noritēja kā parasti - kontroles stieņi viens pēc otra tika izņemti no kaudzes, Geigera skaitītājam sniedzot iepriecinošus rezultātus... Līdz pēkšņi tika pārtraukta darbība. Automātiskais kontroles stienis bija atkal ievietots, jo tā izslēgšanās līmenis bija iestatīts pārāk zemu. Atrodoties uz vēsturiskā atklājuma sliekšņa, Fermi nolēma pieprasīt, laipusdienu pārtraukums.

Eksperiments tika atsākts pēc pusdienām, un rīta panākumi, kas vieš cerības, drīz vien tika apstiprināti; Fermi reaktors sasniedza kritiskumu, un vēsture mainījās uz visiem laikiem. Komanda atvēra Chianti pudeli un ar papīra tasītēm uzmundrināja savu izrāvienu.

Īpašā projekta vadītājs Artūrs Komptons (Arthur Compton) tika ierakstīts, ka viņš par to paziņoja Nacionālās aizsardzības pētniecības komitejas priekšsēdētājam Džeimsam B. Konantam (James B. Conant):

Komptons: Itāļu navigators ir piestājis Jaunajā pasaulē.

Konants: Kādi bija vietējie iedzīvotāji?

Compton: ļoti draudzīgs