Ang pag-imbento ng nuclear reactor ay isa sa mga tiyak na sandali ng ika-20 siglo. Ang bukang-liwayway ng panahon ng atomic ay maaaring pinasimulan ng pagpapasabog ng unang sandatang nuklear, ngunit ang mga binhi para sa sandaling iyon at ang malaking sosyo-politikal na mga pagbabago na sumunod ay tinahi ng mga siyentipiko tulad ni Enrico Fermi.

Sa katunayan, si Fermi, isang Italyano na pisisista na noon ay nagtatrabaho sa Amerika bilang isang pangunahing tauhan sa Manhattan Project, ay gumawa ng kanyang mahalagang pambihirang tagumpay noong 1942, na nagdulot ng unang ginawa ng tao na nuclear chain reaction sa isang squash court sa Unibersidad ng Chicago. Ang reaktor ni Fermi ay ang mahalagang pagsubok na nagbigay-daan sa pagsulong ng Manhattan Project, na humahantong sa Trinity Test (ang unang pagpapasabog ng isang sandatang nukleyar sa New Mexico) pagkalipas ng tatlong taon at, siyempre, ang mga sumunod na pambobomba sa Hiroshima at Nagasaki na nagwakas sa Mundo. Ikalawang Digmaan.

Isang batang kababalaghan

Ipinanganak sa Roma noong 1901, ang interes ni Enrico Fermi sa pisika at matematika ay nagising sa kanyang maagang kabataan nang matagpuan niya ang isang lumang 900-pahinang tome na nagpapakita ng matematika, classical mechanics, astronomy, optika at acoustics gaya ng pagkakaunawa sa mga ito noong 1840 na publikasyon nito. Ang lumalagong pagkahumaling na ito ay napansin ng isang kaibigan ng kanyang ama, si Adolfo Amidei, na nakakaalamsapat na tungkol sa agham upang makilala ang kinang ng batang lalaki. Inilarawan ni Amidei si Fermi bilang "isang kahanga-hanga, hindi bababa sa paggalang sa geometry" at kinuha ito sa kanyang sarili na linangin ang talino ni Fermi, nag-aalok ng mentorship at maraming mga libro.

Ang batang Enrico Fermi noong 1917

Credit ng Larawan: G. Cerri, Public domain, sa pamamagitan ng Wikimedia Commons

Ang mga inaasahan ni Amidei ay mabilis na natupad. Nagtapos si Fermi sa mataas na paaralan noong Hulyo 1918, na nilaktawan nang buo ang ikatlong taon, at nanalo ng fellowship ng Scuola Normale Superiore ng Pisa. Nang matanggap ang kanyang laurea (doktor's degree) sa hindi pangkaraniwang batang edad na 20, sinimulan ni Fermi ang isang mabigat na karera sa akademya. Noong 1926 natuklasan niya ang mga batas sa istatistika (ngayon ay kilala bilang 'Fermi statistics') na namamahala sa mga particle na napapailalim sa prinsipyo ng pagbubukod ni Pauli (na kilala ngayon bilang Fermions). Makalipas ang isang taon ay nahalal siyang Propesor ng Theoretical Physics sa Unibersidad ng Roma.

Sa pagtatapos ng kanyang panunungkulan sa Roma, ang kanyang ground-breaking na pag-aaral ng atomic nucleus ay nagbunga ng ilang mahahalagang tagumpay, hindi bababa sa ang kanyang panukala noong 1934 na ang mga neutron (na natuklasan ni James Chadwick dalawang taon na ang nakalilipas) ay maaaring gamitin upang hatiin ang mga atomo. Noong 1938, si Fermi, 37 pa lamang, ay tumanggap ng Nobel Prize sa Physics para sa kanyang "mga pagpapakita ng pagkakaroon ng mga bagong radioactive na elemento na ginawa ng neutron irradiation, at para sa kanyang kaugnay na pagtuklas ngnuclear reactions brought about by slow neutrons”.

Pagtakas mula sa pasistang Italy

Ang pagtanggap ng Nobel Prize ay isang mahalagang sandali sa buhay ng sinuman, ngunit nagkaroon ito ng karagdagang kahalagahan sa kuwento ni Enrico Fermi. Nang igawad sa kanya ang premyo noong 1938, sa pagtatapos ng Ikalawang Digmaang Pandaigdig, pinaghigpitan ng rehimeng Benito Mussolini ang paglalakbay para sa mga Italyano na ang trabaho ay itinuturing na mahalaga sa pambansang seguridad. Ngunit ang pagkilala ni Fermi ay sapat na mahalaga kung kaya't siya ay binigyan ng pahintulot na bumisita sa Sweden upang matanggap ang kanyang premyo.

Dahil naging miyembro ng Pasistang Partido, si Fermi ay nadismaya noong 1938 at siya ay isang vocal critic ng mga reporma sa lahi. ipinakilala sa taong iyon. Sa isang bagay, ang asawa ni Fermi, si Laura, ay Judio at malamang na napaharap sa pag-uusig. Nabigyan ng pagkakataong maglakbay sa Sweden, isinama niya si Laura at ang kanilang dalawang anak. Hindi na sila bumalik.

Benito Mussolini, ang pinuno ng pasistang Kaharian ng Italya

Credit ng Larawan: Hindi kilalang may-akda, Pampublikong domain, sa pamamagitan ng Wikimedia Commons

Natanggap ang kanyang Nobel Prize sa Stockholm, Sweden, naglakbay si Fermi at ang kanyang pamilya sa New York kung saan agad siyang inalok ng mga posisyon sa limang unibersidad. Tinanggap niya ang isang papel sa Columbia at ipinagpatuloy ang kanyang pag-aaral ng mga neutron. Ngunit ito ay isang abalang oras para sa sinumang nagtatrabaho sa atomic physics. Palibhasa'y halos walang oras upang manirahan sa kanyang bagong buhay, ang trabaho ni Fermi ay nayanig ng mga balita mula sa Germany. Sa maaga1939 Natuklasan nina Otto Hahn at Fritz Strassmann ang elementong barium pagkatapos ng bombarding ng uranium ng mga neutron, isang resulta na nagpahiwatig ng posibilidad ng nuclear fission.

Sa ilang sukat, ang pagtuklas ay nagpahiya kay Fermi, na tinanggihan ang posibilidad ng fission ng tatlong taon. mas maaga, ngunit mabilis niyang nakilala ang kahalagahan ng paghahanap at ang malaking implikasyon nito. Itinulak ng potensyal na pagsasakatuparan ng isang kontroladong nuclear chain reaction nagsimula siyang gumawa ng isang serye ng mga eksperimento na hahantong sa paglikha ng unang nuclear reactor.

Mabilis din na nakilala ni Fermi ang potensyal na paggamit ng militar ng German pagkatuklas ng mga chemist at ipinahayag ang kanyang mga alalahanin sa isang panayam sa Navy Department noong 18 Marso 1939. Pagkalipas ng ilang buwan, pumirma siya sa isang liham (kasama sina Albert Einstein, Edward Teller at Eugene Wigner) na isinulat ng physicist na si Leo Szilard at hinarap sa Pangulong Franklin D. Roosevelt. Nagbabala ang liham na maaaring bumuo ang Alemanya ng mga bomba atomika at iminungkahi na dapat magsimula ang Estados Unidos ng sarili nitong programang nuklear.

Ang arkitekto ng panahon ng nukleyar

Noong Pebrero 1940, iginawad ng US Navy ang Columbia University ng $6,000 na pondo, karamihan sa mga ito ay ginugol nina Fermi at Szilard sa pagbili ng graphite para sa pagtatayo ng isang reactor na inaasahan nilang mapapatunayan ang gawain nina Hahn at Strassmann.

Ernest O. Lawrence, Fermi (gitna), at IsidorIsaac Rabi

Credit ng Larawan: National Archives at College Park, Public domain, sa pamamagitan ng Wikimedia Commons

Dalawang taon ng mga eksperimento ang naganap, na nakaipon ng higit sa $6,000 sa mga gastos at kasama ang pagtatayo ng maraming 'atomic piles', ngunit ito ay hindi hanggang sa paglikha ng Chicago Pile-1 sa Stagg Field, isang halos hindi ginagamit na American football ground sa labas ng Chicago, na sa wakas ay nakamit ni Fermi ang isang nuclear chain reaction.

Fermi at ang kanyang koponan ay nanirahan sa lokasyon - isang puwang sa ilalim ng mga stand sa Stagg Field na paminsan-minsan lamang ginagamit bilang isang squash at handball court - dahil, hindi tulad ng karamihan sa mga ari-arian na pag-aari ng unibersidad, ito ay nasa labas ng Chicago. Masigasig silang maiwasan ang panganib na magtayo ng operational reactor sa isang mataong lugar.

Si Fermi ang nangasiwa sa pagtatayo ng isang reactor na binubuo ng uranium at uranium oxide sa isang cubic lattice na naka-embed sa graphite. Ang konstruksyon na ito ay inilagay sa loob ng 25-foot cube-shaped balloon upang ang hangin sa loob ay mapalitan ng carbon dioxide. Isinasaalang-alang ang kalakhan ng proyekto, ito ay isang medyo pansamantalang trabaho sa konstruksyon na isinagawa sa tulong ng 30 high school dropouts na gustong kumita ng pera bago ma-draft sa militar.

Dumating ang kritikal na sandali noong ika-2 ng Disyembre 1942. Sa umagang iyon ang eksperimento ay nagpatuloy gaya ng dati - ang mga control rod ay tinanggal mula sa pile nang paisa-isaisa, nakakakuha ng mga nakapagpapatibay na resulta mula sa Geiger counter... Hanggang sa ang mga paglilitis ay biglang itinigil. Ang awtomatikong control rod ay muling ipinasok ang sarili dahil sa antas ng biyahe nito na masyadong mababa. Sa tuktok ng isang makasaysayang tagumpay, nagpasya si Fermi na tumawag para sa isang pahinga sa tanghalian.

Nagpatuloy ang eksperimento pagkatapos ng tanghalian at ang mapanuksong umaasa na pag-unlad ng umaga ay na-verify sa lalong madaling panahon; Nakamit ng reaktor ni Fermi ang pagiging kritikal at ang kasaysayan ay binago magpakailanman. Nagbukas ang team ng isang bote ng Chianti at nag-toast ng kanilang tagumpay gamit ang mga paper cup.

Naitala ang espesyal na pinuno ng proyekto na si Arthur Compton na nag-abiso kay James B. Conant, chairman ng National Defense Research Committee:

Compton: Nakarating na sa New World ang Italian navigator.

Conant: Kumusta ang mga katutubo?

Compton: Very friendly