Enrico Fermi, inventatorul primului reactor nuclear din lume
Inventarea reactorului nuclear a fost unul dintre momentele definitorii ale secolului al XX-lea. Poate că zorii erei atomice au fost marcați de detonarea primei arme nucleare, dar semințele acestui moment și ale schimbărilor socio-politice uriașe care au urmat au fost semănate cu ani înainte de oameni de știință precum Enrico Fermi.
Într-adevăr, Fermi, un fizician italian care lucra atunci în America ca figură-cheie în cadrul Proiectului Manhattan, a făcut descoperirea sa esențială în 1942, producând prima reacție nucleară în lanț realizată de om.
Reactorul lui Fermi a fost testul crucial care a permis avansarea Proiectului Manhattan, conducând la testul Trinity (prima detonare a unei arme nucleare în New Mexico) trei ani mai târziu și, desigur, la bombardamentele de la Hiroshima și Nagasaki care au făcut prăpăd în Japonia și pus capăt celui de-Al Doilea Război Mondial.
Un tânăr cu o minte sclipitoare
wikipedia.org
Născut la Roma în 1901, interesul lui Enrico Fermi pentru fizică și matematică a fost trezit în adolescență, când a găsit un volum vechi care prezenta matematica, mecanica clasică, astronomia, optica și acustica așa cum erau ele înțelese la momentul publicării sale în 1840.
Această fascinație crescândă a fost observată de Adolfo Amidei, prieten cu tatăl lui Fermi. Amidei l-a descris pe Fermi ca fiind „un tânăr minune, cel puțin în ceea ce privește geometria” și a luat asupra sa cultivarea intelectului lui Fermi, oferindu-i multe cărți.
Se pare că Amidei avea dreptate. Fermi chiar era un tânăr cu o minte sclipitoare. A absolvit liceul în iulie 1918, sărind complet anul al treilea, și a câștigat o bursă a Scuola Normale Superiore din Pisa.
După ce a obținut diploma de doctor la vârsta de 20 de ani, Fermi a început o carieră academică formidabilă. În 1926, a descoperit legile statistice (cunoscute astăzi sub numele de „statisticile Fermi”) care guvernează particulele supuse principiului de excludere al lui Pauli (cunoscute în prezent sub numele de Fermioni). Un an mai târziu, a fost ales profesor de fizică teoretică la Universitatea din Roma.
Până la sfârșitul contractului său la Universitatea din Roma, studiul său inovator asupra nucleului atomic a dus la o serie de descoperiri importante, nu în ultimul rând propunerea sa din 1934 conform căreia neutronii (care fuseseră descoperiți de James Chadwick cu doi ani mai devreme) ar putea fi folosit pentru a despărți atomii.
În 1938, Fermi, în vârstă de doar 37 de ani, a primit Premiul Nobel pentru Fizică pentru „demonstrarea existenței unor noi elemente radioactive produse prin iradiere cu neutroni și pentru descoperirea reacțiilor nucleare provocate de neutroni lenți”.
Fuga din Italia fascistă
Primirea unui Premiu Nobel este un moment important în viața oricui, dar a ajuns să aibă o semnificație suplimentară în povestea lui Enrico Fermi. Când a primit premiul în 1938, în pragul celui de-Al Doilea Război Mondial, regimul lui Benito Mussolini restricționa călătoriile italienilor ale căror lucrări erau considerate vitale pentru securitatea națională. Dar recunoașterea lui Fermi a fost suficient de importantă pentru ca acesta să primească permisiunea de a vizita Suedia pentru a-și primi premiul.
În 1938, Fermi a fost un critic vocal al reformelor rasiale introduse în acel an. În primul rând, soția lui Fermi, Laura, era evreică și se confrunta probabil cu persecuții. Primind șansa de a călători în Suedia, Fermi a luat-o cu el pe Laura și pe cei doi copii ai lor. Aceștia nu s-au mai întors niciodată, conform historyhit.com.
După ce a primit Premiul Nobel la Stockholm, în Suedia, Fermi și familia sa au călătorit la New York, unde i s-au oferit imediat posturi la cinci universități. A acceptat un post la Columbia și și-a continuat studiul neutronilor. Dar era o perioadă aglomerată pentru oricine lucra în domeniul fizicii atomice. După ce abia avusese timp să se acomodeze cu noua sa viață, munca lui Fermi a fost zguduită de vești din Germania. La începutul anului 1939, Otto Hahn și Fritz Strassmann au detectat elementul bariu după ce au bombardat uraniu cu neutroni, un rezultat care semnala posibilitatea fisiunii nucleare.
Într-o oarecare măsură, descoperirea l-a stânjenit pe Fermi, care respinsese posibilitatea fisiunii cu trei ani înainte, însă acesta a recunoscut rapid importanța descoperirii și implicațiile sale uriașe. Propulsat de potențiala realizare a unei reacții nucleare în lanț, una controlată, Fermi a început să lucreze la o serie de experimente care urmau să conducă la crearea primului reactor nuclear.
De asemenea, Fermi a recunoscut rapid potențialele aplicații militare ale descoperirii chimiștilor germani și și-a exprimat îngrijorarea într-o prelegere ținută la Departamentul Marinei, în ziua de 18 martie 1939. Câteva luni mai târziu, Fermi a semnat o scrisoare (împreună cu Albert Einstein, Edward Teller și Eugene Wigner) scrisă de fizicianul Leo Szilard și adresată președintelui Franklin D. Roosevelt. Scrisoarea avertiza că Germania ar putea dezvolta bombe atomice și sugera că Statele Unite ar trebui să își înceapă propriul program nuclear.
Citește și: Eclipsa de Soare din 29 mai 1919 care a confirmat teoria relativității generale a lui Einstein
„Arhitectul erei nucleare”
wikipedia.org
În februarie 1940, Marina SUA a acordat Universității Columbia o finanțare de 6.000 de dolari, pe care Fermi și Szilard au cheltuit-o în cea mai mare parte pentru a cumpăra grafit pentru construirea unui reactor care, sperau ei, ar putea verifica lucrările lui Hahn și Strassmann.
Au urmat doi ani de experimente, cu cheltuieli de peste 6.000 de dolari și construirea a numeroase „reactoare operaționale”, însă Fermi a reușit în sfârșit să obțină o reacție nucleară în lanț abia după crearea reactorului operațional Chicago Pile-1 la Stagg Field, un teren de fotbal american în mare parte neutilizat de la periferia orașului Chicago.
Fermi și echipa sa au ales locația – un spațiu de sub tribunele Stagg Field care era folosit doar ocazional ca teren de squash și handbal – deoarece, spre deosebire de majoritatea proprietăților deținute de universități, se afla la periferia orașului Chicago. Ei au dorit să evite riscul de a construi un reactor operațional într-o zonă populată.
Fermi a supravegheat construirea unui reactor format din uraniu și oxid de uraniu într-o rețea cubică încorporată în grafit. Această construcție a fost învelită într-un balon cubic de aproximativ opt metri, astfel încât aerul din interior să poată fi înlocuit cu dioxid de carbon.
wikipedia.org
Momentul critic a sosit în ziua de 2 decembrie 1942. În acea dimineață, experimentul s-a desfășurat ca de obicei – tijele de control au fost scoase din grămadă una câte una, obținându-se rezultate încurajatoare de la contorul Geiger. După-amiază, vestea mult așteptată a ajuns la toți oamenii de știință de acolo. Fermi reușise să producă și să controleze o reacție de fisiune nucleară în lanț. Astfel a început „era atomică”.
Enrico Fermi, care s-a dedicat fizicii, a intrat în istoria științei prin lucrările sale privind radioactivitatea indusă de neutroni și descoperirea elementelor transuranice
Fermi a primit Medalia Matteucci în 1926, Medalia Hughes în 1942, Premiul Pentru Realizări pentru contribuția sa la Proiectul Manhattan în 1946, Medalia Franklin în 1947 și Premiul Rumford în 1953. De asemenea, Revista Time l-a numit pe Enrico Fermi unul dintre cei mai importanți 100 de oameni ai secolului al XX-lea.
Deși a inventat reactorul nuclear pentru știință, din păcate, această cale pe care a deschis-o a provocat și evenimente tragice în istorie.