Shpikja e reaktorit bërthamor ishte një nga momentet përcaktuese të shekullit të 20-të. Agimi i epokës atomike mund të jetë nisur me shpërthimin e armës së parë bërthamore, por farat për atë moment dhe ndryshimet e mëdha socio-politike që pasuan u qepën vite më parë nga shkencëtarë si Enrico Fermi.

Një mrekulli e re

I lindur në Romë në vitin 1901, interesi i Enrico Fermit për fizikën dhe matematikën u zgjua në adoleshencën e tij të hershme kur ai gjeti një artikull të vjetër 900 faqesh që paraqiste matematikën, mekanika klasike, astronomia, optika dhe akustika siç u kuptuan në kohën e botimit të saj në 1840. Kjo magjepsje në rritje u vu re nga një mik i babait të tij, Adolfo Amidei, i cili e dintemjaft për shkencën për të njohur shkëlqimin e djalit të ri. Amidei e përshkroi Fermin si "një mrekulli, të paktën në lidhje me gjeometrinë" dhe mori përsipër të kultivonte intelektin e Fermit, duke ofruar mentorim dhe shumë libra.

I riu Enrico Fermi në 1917

Kredi i imazhit: G. Cerri, Domeni publik, nëpërmjet Wikimedia Commons

Pritjet e Amideit u realizuan shpejt. Fermi u diplomua nga shkolla e mesme në korrik 1918, pasi kishte lënë vitin e tretë tërësisht dhe fitoi një bursë të Scuola Normale Superiore të Pizës. Pasi mori laureën (diplomën e doktorit) në moshën jashtëzakonisht të re 20-vjeçare, Fermi filloi një karrierë të jashtëzakonshme akademike. Në vitin 1926 ai zbuloi ligjet statistikore (sot të njohura si 'statistika Fermi') që rregullojnë grimcat që i nënshtrohen parimit të përjashtimit të Paulit (tani i njohur si Fermions). Një vit më vonë ai u zgjodh profesor i fizikës teorike në Universitetin e Romës.

Në fund të mandatit të tij në Romë, studimi i tij novator i bërthamës atomike kishte sjellë një sërë përparimesh të rëndësishme, jo më pak propozimi i tij i vitit 1934 që neutronet (të cilat ishin zbuluar nga James Chadwick dy vjet më parë) mund të përdoren për të ndarë atomet. Në vitin 1938, Fermi, ende vetëm 37 vjeç, mori çmimin Nobel në Fizikë për "demonstrimet e tij të ekzistencës së elementeve të rinj radioaktivë të prodhuar nga rrezatimi neutron, dhe për zbulimin e tij të lidhur mereaksionet bërthamore të shkaktuara nga neutronet e ngadalta”.

Ikja nga Italia fashiste

Marrja e çmimit Nobel është një moment mjaft i rëndësishëm në jetën e çdokujt, por ai mori një rëndësi shtesë në historinë e Enrikos Fermi. Kur iu dha çmimi në vitin 1938, në prag të Luftës së Dytë Botërore, regjimi i Benito Musolinit kufizoi udhëtimin për italianët, puna e të cilëve konsiderohej jetike për sigurinë kombëtare. Por vlerësimi i Fermit ishte mjaft i rëndësishëm, saqë atij iu dha leja të vizitonte Suedinë për të marrë çmimin e tij.

Duke qenë anëtar i Partisë Fashiste, Fermi ishte zhgënjyer nga viti 1938 dhe ai ishte një kritik i zëshëm i reformave racore prezantuar atë vit. Së pari, gruaja e Fermit, Laura, ishte hebreje dhe ka të ngjarë të përballej me persekutim. I dhanë mundësinë për të udhëtuar në Suedi, ai mori me vete Laurën dhe dy fëmijët e tyre. Ata nuk u kthyen më.

Benito Mussolini, lideri i Mbretërisë fashiste të Italisë

Kredia e imazhit: Autor i panjohur, Domeni publik, nëpërmjet Wikimedia Commons

Pasi ka marrë Çmimin e tij Nobel në Stokholm, Suedi, Fermi dhe familja e tij udhëtuan për në Nju Jork ku iu ofruan menjëherë pozita në pesë universitete. Ai pranoi një rol në Kolumbia dhe vazhdoi studimin e tij për neutronet. Por ishte një kohë e ngarkuar për këdo që punonte në fizikën atomike. Duke qenë se mezi kishte kohë për t'u vendosur në jetën e tij të re, puna e Fermit u trondit nga lajmet nga Gjermania. Në fillim1939 Otto Hahn dhe Fritz Strassmann zbuluan elementin barium pasi bombarduan uraniumin me neutrone, një rezultat që sinjalizoi mundësinë e ndarjes bërthamore.

Në një farë mase, zbulimi e turpëroi Fermin, i cili kishte hedhur poshtë mundësinë e ndarjes për tre vjet më parë, por ai e kuptoi shpejt rëndësinë e gjetjes dhe implikimet e tij të mëdha. I nxitur nga realizimi i mundshëm i një reaksioni zinxhir të kontrolluar bërthamor, ai filloi punën në një seri eksperimentesh që do të çonin në krijimin e reaktorit të parë bërthamor.

Fermi ishte gjithashtu i shpejtë për të njohur aplikimin e mundshëm ushtarak të gjermanit zbulimin e kimistëve dhe shprehu shqetësimet e tij në një leksion në Departamentin e Marinës më 18 mars 1939. Disa muaj më vonë ai nënshkroi një letër (së bashku me Albert Einstein, Edward Teller dhe Eugene Wigner) shkruar nga fizikani Leo Szilard dhe drejtuar Presidenti Franklin D. Roosevelt. Letra paralajmëronte se Gjermania mund të zhvillonte bomba atomike dhe sugjeronte që Shtetet e Bashkuara të fillonin programin e tyre bërthamor.

Arkitekti i epokës bërthamore

Në shkurt 1940, Marina e SHBA i dha Universitetit të Kolumbisë 6000 dollarë fonde, shumica e të cilave Fermi dhe Szilard shpenzuan për blerjen e grafitit për ndërtimin e një reaktori që ata shpresonin se mund të verifikonte punën e Hahn dhe Strassmann.

Ernest O. Lawrence, Fermi (në mes) dhe IsidorIsaac Rabi

Kredi i imazhit: Arkivat Kombëtare në College Park, domeni publik, nëpërmjet Wikimedia Commons

Pasuan dy vjet eksperimente, duke grumbulluar në mënyrë të konsiderueshme më shumë se 6,000 dollarë në shpenzime dhe duke sjellë ndërtimin e shumë 'atomikeve piles', por vetëm kur u krijua Chicago Pile-1 në Stagg Field, një terren kryesisht i papërdorur futbolli amerikan në periferi të Çikagos, që Fermi më në fund arriti një reaksion zinxhir bërthamor.

Fermi dhe ekipi i tij u vendos në vend – një hapësirë ​​nën tribunat në Stagg Field që përdorej vetëm herë pas here si fushë kungujsh dhe hendbolli – sepse, ndryshe nga shumica e pronave në pronësi të universitetit, ajo ishte në periferi të Çikagos. Ata ishin të prirur për të shmangur rrezikun e ndërtimit të një reaktori operativ në një zonë të populluar.

Fermi mbikëqyri ndërtimin e një reaktori që përbëhej nga uraniumi dhe oksidi i uraniumit në një rrjetë kub të ngulitur në grafit. Ky konstrukt ishte i mbështjellë brenda një tullumbace në formë kubi 25 këmbë, në mënyrë që ajri brenda mund të zëvendësohej nga dioksidi i karbonit. Duke marrë parasysh përmasat e projektit, ishte një punë ndërtimi mjaft e improvizuar e kryer me ndihmën e 30 nxënësve që braktisën shkollën e mesme, të cilët ishin të prirur të fitonin disa para përpara se të dërgoheshin në ushtri.

Momenti kritik mbërriti më 2 dhjetor 1942. Atë mëngjes eksperimenti vazhdoi si zakonisht - shufrat e kontrollit u hoqën nga grumbulli një nganjë, duke nxjerrë rezultate inkurajuese nga numëruesi i Geiger... Derisa procedurat u ndërprenë papritmas. Shufra e kontrollit automatik ishte futur sërish në vetvete për shkak të vendosjes së nivelit të udhëtimit shumë të ulët. Në prag të një përparimi historik, Fermi vendosi të thërriste për një pushim dreke.

Eksperimenti rifilloi pas drekës dhe përparimi ngacmues shpresëdhënës i mëngjesit u verifikua shpejt; Reaktori i Fermit arriti kritikë dhe historia ndryshoi përgjithmonë. Ekipi hapi një shishe Chianti dhe theu zbulimin e tyre me gota letre.

Udhëheqësi i projektit special Arthur Compton u regjistrua duke njoftuar James B. Conant, kryetar i Komitetit Kombëtar të Kërkimeve të Mbrojtjes:

Compton: Navigatori italian ka zbritur në Botën e Re.

Conant: Si ishin vendasit?

Compton: Shumë miqësor