Проналазак нуклеарног реактора био је један од кључних тренутака 20. века. Зора атомског доба је можда уведена детонацијом првог нуклеарног оружја, али семе за тај тренутак и огромне друштвено-политичке промене које су уследиле зашили су годинама раније научници попут Енрика Фермија.

Заиста, Ферми, италијански физичар који је тада радио у Америци као кључна фигура у Пројекту Менхетн, направио је свој витални пробој 1942. године, производећи прву нуклеарну ланчану реакцију коју је направио човек на терену за сквош на Универзитету у Чикагу. Фермијев реактор је био кључни тест који је омогућио унапређење пројекта Менхетн, што је довело до Тринити теста (прве детонације нуклеарног оружја у Новом Мексику) три године касније и, наравно, бомбардовања Хирошиме и Нагасакија које је уследило које је окончало свет. Други рат.

Младо вундеркинд

Рођен у Риму 1901. године, Енрико Ферми је интересовање за физику и математику пробудио у његовим раним тинејџерским годинама када је пронашао стару књигу од 900 страница која је представљала математику, класична механика, астрономија, оптика и акустика како су се схватали у време његовог објављивања 1840. године. Ову растућу фасцинацију приметио је пријатељ његовог оца, Адолфо Амидеи, који је знаодовољно о ​​науци да препознамо бриљантност младог дечака. Амидеи је описао Фермија као „чудо, барем у погледу геометрије“ и преузео на себе да негује Фермијев интелект, нудећи менторство и обиље књига.

Млади Енрико Ферми 1917.

Имаге Цредит: Г. Церри, јавно власништво, преко Викимедиа Цоммонс

Амидеијева очекивања су се брзо остварила. Ферми је завршио средњу школу у јулу 1918, пошто је у потпуности прескочио трећу годину и добио стипендију Сцуола Нормале Супериоре у Пизи. Пошто је добио лауреа (докторску диплому) у необично младој доби од 20 година, Ферми је започео запањујућу академску каријеру. Године 1926. открио је статистичке законе (данас познате као „Фермијева статистика“) који управљају честицама које подлежу Паулијевом принципу искључења (сада познатим као Фермиони). Годину дана касније изабран је за професора теоријске физике на Универзитету у Риму.

До краја његовог мандата у Риму, његово револуционарно проучавање атомског језгра донело је низ важних открића, међу којима је и његов предлог из 1934. да се неутрони (које је две године раније открио Џејмс Чедвик) могу користити за цепање атома. Године 1938, Ферми, који је још увек имао само 37 година, добио је Нобелову награду за физику за своје „демонстрације постојања нових радиоактивних елемената произведених неутронским зрачењем, и за сродно открићенуклеарне реакције изазване спорим неутронима”.

Бјекство из фашистичке Италије

Добијање Нобелове награде је довољно важан тренутак у животу било кога, али је добио додатни значај у причи о Енрику Ферми. Када му је додељена награда 1938, на прагу Другог светског рата, режим Бенита Мусолинија је ограничио путовања Италијанима чији се рад сматрао виталним за националну безбедност. Али Фермијево признање је било довољно важно да му је дата дозвола да посети Шведску како би примио своју награду.

Пошто је био члан Фашистичке партије, Ферми је постао разочаран до 1938 и био је гласан критичар расних реформи уведен те године. Као прво, Фермијева жена, Лаура, била је Јеврејка и вероватно се суочила са прогоном. Добивши прилику да отпутује у Шведску, повео је са собом Лауру и њихово двоје деце. Никада се нису вратили.

Бенито Мусолини, вођа фашистичке Краљевине Италије

Кредит слике: Непознати аутор, јавно власништво, преко Викимедиа Цоммонс

Примивши његова Нобелова награда у Стокхолму, у Шведској, Ферми и његова породица су отпутовали у Њујорк где су му одмах понуђене позиције на пет универзитета. Прихватио је улогу на Колумбији и наставио проучавање неутрона. Али било је то радно време за све који раде у атомској физици. Пошто је једва имао времена да се настани у свом новом животу, Фермијев рад потресле су вести из Немачке. У раном1939. Ото Хан и Фриц Штрасман открили су елемент баријум након бомбардовања уранијума неутронима, резултат који је указивао на могућност нуклеарне фисије.

У извесној мери, ово откриће је осрамотило Фермија, који је одбацио могућност фисије три године раније, али је брзо препознао важност налаза и његове огромне импликације. Потакнут потенцијалном реализацијом контролисане нуклеарне ланчане реакције, започео је рад на низу експеримената који би довели до стварања првог нуклеарног реактора.

Ферми је такође брзо препознао потенцијалну војну примену Немачке откриће хемичара и изразио своју забринутост на предавању у Одељењу морнарице 18. марта 1939. Неколико месеци касније он је потписао писмо (заједно са Албертом Ајнштајном, Едвардом Телером и Јуџином Вигнером) које је написао физичар Лео Сзилард и упућено на председник Френклин Д. Рузвелт. У писму се упозорава да би Немачка могла да развије атомске бомбе и предлаже да Сједињене Државе започну сопствени нуклеарни програм.

Архитекта нуклеарног доба

У фебруару 1940. америчка морнарица доделила је Универзитету Колумбија 6.000 долара финансирања, од којих су већину Ферми и Силард потрошили на куповину графита за изградњу реактора за који су се надали да би могао да потврди рад Хана и Штрасмана.

Ернест О. Лоренс, Ферми (у средини) и ИсидорИсаац Раби

Имаге Цредит: Натионал Арцхивес ат Цоллеге Парк, јавно власништво, преко Викимедиа Цоммонс

Уследиле су две године експеримената, који су прикупили знатно више од 6.000 долара трошкова и подразумевали изградњу бројних „атомских гомиле', али тек након стварања Цхицаго Пиле-1 на Стагг Фиелд-у, углавном неискоришћеном терену америчког фудбала на периферији Чикага, Ферми је коначно постигао нуклеарну ланчану реакцију.

Ферми и његов тим се настанио на локацији – простору испод трибина на Стаг Филду који се само повремено користио као игралиште за сквош и рукомет – јер се, за разлику од већине универзитетских имања, налазио на периферији Чикага. Желели су да избегну ризик изградње оперативног реактора у насељеном подручју.

Ферми је надгледао изградњу реактора који се састојао од уранијума и уранијум-оксида у кубичној решетки уграђеној у графит. Ова конструкција је била затворена у балон у облику коцке од 25 стопа, тако да је ваздух у њему могао бити замењен угљен-диоксидом. С обзиром на величину пројекта, то је био прилично импровизован грађевински посао који је обављен уз помоћ 30 оних који су напустили средњу школу који су хтели да зараде нешто новца пре него што буду позвани у војску.

Критични тренутак је дошао 2. децембра 1942. Тог јутра експеримент је текао уобичајено – контролне шипке су скидане са гомиле једна по једнаједан, извлачећи охрабрујуће резултате са Гајгеровог бројача... Све док поступак није нагло заустављен. Аутоматска контролна шипка се поново уметнула због тога што је њен ниво окидања био пренизак. На прагу историјског пробоја, Ферми је одлучио да позове паузу за ручак.

Експеримент је настављен после ручка и убрзо је потврђен напредак који изазива задиркујуће наде; Фермијев реактор је постигао критичност и историја је заувек промењена. Тим је отворио флашу Цхиантија и наздравио свом пробоју папирним чашама.

Вођа специјалног пројекта Артур Комтон је снимљен како обавештава Џејмса Б. Конанта, председника Одбора за истраживање националне одбране:

Комптон: Италијански навигатор је слетео у Нови свет.

Конант: Како су били урођеници?

Комптон: Веома пријатељски