Изумот на нуклеарниот реактор беше еден од клучните моменти на 20 век. Зората на атомската ера можеби беше воведена со детонацијата на првото нуклеарно оружје, но семето за тој момент и огромните општествено-политички промени што следеа беа сошиени години пред тоа од научници како Енрико Ферми.

Млад вундеркинд

Роден во Рим во 1901 година, интересот на Енрико Ферми за физиката и математиката се разбудил во раните тинејџерски години кога пронашол стар грамофон од 900 страници што ја прикажувал математиката, класична механика, астрономија, оптика и акустика како што биле сфатени во времето на нејзиното објавување во 1840 година. Оваа растечка фасцинација ја забележал пријател на неговиот татко, Адолфо Амидеи, кој знаелдоволно за науката за да се препознае сјајот на младото момче. Амидеи го опиша Ферми како „вундеркинд, барем во однос на геометријата“ и се задолжи да го негува интелектот на Ферми, нудејќи менторство и многу книги.

Младиот Енрико Ферми во 1917 година

Кредит на слика: G. Cerri, Јавен домен, преку Wikimedia Commons

Очекувањата на Amidei беа брзо реализирани. Ферми завршил средно училиште во јули 1918 година, откако целосно ја прескокнал третата година и добил стипендија на Scuola Normale Superiore од Пиза. Откако ја доби својата лауреа (докторска диплома) на невообичаено млада возраст од 20 години, Ферми започна огромна академска кариера. Во 1926 година тој ги открил статистичките закони (денес познати како „статистички податоци на Ферми“) кои ги регулираат честичките кои подлежат на принципот на исклучување на Паули (сега познат како Фермион). Една година подоцна тој беше избран за професор по теоретска физика на Универзитетот во Рим.

До крајот на неговиот мандат во Рим, неговата револуционерна студија за атомското јадро донесе голем број важни откритија, не само неговиот предлог од 1934 година дека неутроните (кои биле откриени од Џејмс Чедвик две години претходно) може да се користат за разделување на атомите. Во 1938 година, Ферми, сè уште само 37, ја доби Нобеловата награда за физика за неговите „демонстрации за постоење на нови радиоактивни елементи произведени од неутронско зрачење и за неговото поврзано откритие нануклеарни реакции предизвикани од бавни неутрони“.

Бегството од фашистичка Италија

Добивањето на Нобеловата награда е доволно важен момент во сечиј живот, но има дополнително значење во приказната за Енрико Ферми. Кога му беше доделена наградата во 1938 година, на прагот на Втората светска војна, режимот на Бенито Мусолини го ограничи патувањето за Италијанците чија работа се сметаше за витална за националната безбедност. Но, признанието на Ферми беше доволно важно што му беше дадена дозвола да ја посети Шведска за да ја прими својата награда.

Бидејќи член на Фашистичката партија, Ферми се разочара до 1938 година и беше гласен критичар на расните реформи воведена таа година. Како прво, сопругата на Ферми, Лаура, била Еврејка и веројатно се соочила со прогонство. Добивајќи шанса да отпатува во Шведска, тој ги зел Лаура и нивните две деца со себе. Тие никогаш не се вратија.

Бенито Мусолини, водачот на фашистичкото Кралство Италија

Кредит на сликата: Непознат автор, јавен домен, преку Wikimedia Commons

По добивањето неговата Нобелова награда во Стокхолм, Шведска, Ферми и неговото семејство отпатувале во Њујорк каде што веднаш му биле понудени позиции на пет универзитети. Ја прифатил улогата во Колумбија и продолжил со проучувањето на неутроните. Но, тоа беше напорно време за секој што работи во атомска физика. Откако едвај имаше време да се всели во неговиот нов живот, работата на Ферми беше потресена од вестите од Германија. Во почетокот1939 Ото Хан и Фриц Штрасман го открија елементот бариум по бомбардирањето на ураниум со неутрони, резултат што ја сигнализираше можноста за нуклеарна фисија.

До одреден степен, откритието го засрами Ферми, кој ја отфрли можноста за фисија три години порано, но тој брзо ја препозна важноста на откритието и неговите огромни импликации. Поттикнат од потенцијалната реализација на контролирана верижна нуклеарна реакција, тој започнал да работи на серија експерименти кои би доведоа до создавање на првиот нуклеарен реактор.

Ферми исто така брзо ја препознал потенцијалната воена примена на германската откритието на хемичарите и ја изрази својата загриженост на предавање во Одделот за морнарица на 18 март 1939 година. Неколку месеци подоцна тој потпишал писмо (заедно со Алберт Ајнштајн, Едвард Телер и Јуџин Вигнер) напишано од физичарот Лео Зилард и адресирано до Претседателот Френклин Д. Рузвелт. Во писмото се предупреди дека Германија може да развие атомски бомби и предложи САД да започнат сопствена нуклеарна програма.

Архитектот на нуклеарната ера

Во февруари 1940 г. американската морнарица на Универзитетот Колумбија му додели финансирање од 6.000 американски долари, од кои повеќето Ферми и Зилард го потрошија за купување графит за изградба на реактор за кој се надеваа дека може да ја потврди работата на Хан и Штрасман.

Ернест О. Лоренс, Ферми (во средината) и ИсидорИсак Раби

Кредит на слика: Национална архива во Колеџ Парк, јавен домен, преку Wikimedia Commons

Следуваа двегодишни експерименти, собраа значително повеќе од 6.000 долари во трошоци и повлекувајќи изградба на бројни „атомски на купови, но дури кога се создаде Чикаго Пиле-1 на Стаг Филд, главно неискористен американски фудбалски терен на периферијата на Чикаго, Ферми конечно постигна нуклеарна верижна реакција.

Ферми и неговиот тим се населил на локацијата - простор под трибините на Стаг Филд кој само повремено се користел како игралиште за сквош и ракомет - бидејќи, за разлика од повеќето имоти во сопственост на универзитетот, тоа било на периферијата на Чикаго. Тие сакаа да го избегнат ризикот од изградба на оперативен реактор во населено место.

Ферми ја надгледуваше изградбата на реактор кој се состоеше од ураниум и ураниум оксид во кубна решетка вградена во графит. Оваа конструкција беше обвиткана во балон во форма на коцка од 25 метри, така што воздухот внатре може да се замени со јаглерод диоксид. Со оглед на големината на проектот, тоа беше прилично импровизирана градежна работа спроведена со помош на 30 оставени од средно училиште, кои сакаа да заработат пари пред да бидат повикани во војска.

Критичниот момент пристигна на 2 декември 1942. Тоа утро експериментот продолжи како и обично - контролните шипки беа отстранети од купот еден по еденеден, извлекувајќи охрабрувачки резултати од бројачот на Гајгер... Сè додека постапката не беше нагло прекината. Автоматската контролна шипка повторно се вметна поради прениско поставеното ниво на патување. На прагот на историскиот пробив, Ферми реши да повика на пауза за ручек.

Експериментот продолжи по ручекот и набрзо беше потврден утрото закажувачки напредок; Реакторот на Ферми достигна критичност и историјата беше променета засекогаш. Тимот отвори шише Chianti и го наздрави својот пробив со хартиени чаши.

Специјалниот водач на проектот Артур Комптон беше снимен како го известува Џејмс Б. Конант, претседател на Националниот комитет за истражување на одбраната:

Комптон: Италијанскиот навигатор слета во Новиот свет.

Конант: Како беа домородците?

Комптон: Многу пријателски настроен