1927 –
Enrico Fermi riunisce a Via Panisperna un gruppo di giovani fisici italiani
(Majorana, Amaldi,
Segrè). Si lavora sulla fisica del nucleo.
1928-1929 – La
comunità scientifica ritiene impossibile ottenere energie necessarie per la disintegrazione o la
scomposizione del nucleo atomico.
1933 – Roosevelt è
presidente degli U.S.A. Hitler diviene capo assoluto in Germania.
1934 – I coniugi
Joliot scoprono la radioattività artificiale.
26/10/1934 –
Fermi ed il suo gruppo brevettano il rallentamento di neutroni tramite la paraffina. Il metodo con cui
rallentare i neutroni sarà decisivo in quanto per mette la possibilità teorica di una reazione a catena.
1938 – Nobel per la
fisica a Fermi. Da Stoccolma Fermi, per motivi razziali, si trasferisce direttamente in U.S.A. Fine del
gruppo di Via Panisperna.
12/1938 – I fisici
tedeschi Hahn e Strassmann osservano la reazione dell'uranio.
1939 –
Niels Bohr ritiene impossibile isolare e purificare l'uranio235, quello
necessario per la reazione a catena, poiché è in proporzione 1:150 con l’uranio238 che invece è inerte
in questo tipo di processi.
Gennaio 1939 – Le
nuove scoperte suggerirono a Ferni, che ora si trovava alla Columbia University, un programma di ricerche
sulle trasformazioni dell’uranio.
26/1/1939 – A
Washington Bohr e Fermi discutono dell’esplosione o fissione dell’uranio.
3/3/1939 – Tramite
il metodo dei neutroni lenti viene bombardato un nucleo di uranio. Il nucleo dell'elemento emette altri
neuroni: possibilità di una reazione a catena. Fermi informa il governo dell’importantissima scoperta.
Si tenta inoltre di evitare la vendita di uranio alla Germania.
1/9/1939 – Attacco
tedesco alla Polonia, inizio della guerra.
Fermi studia il modo di sostenere la reazione a catena. I1
governo è scettico sulle possibilità di riuscita.
Inizio 1940 – In
U.S.A. non c’è ancora alcun esperimento per la reazione a catena dell’uranio.
Primavera 1940 –
Arrivano i primi 6.000 $ per l’esperimento con la grafite.Da questo momento inizia la segretezza, i
risultati scientifici non vengono più pubblicati nella comunità scientifica.
10/6/1940 – Intervento
italiano. I tedeschi occupano la Francia.
È chiaro ai due schieramenti che, anziché la fissione dell'uranio, per realizzare la bomba bisogna
ricercare altri elementi che possano essere distinti dall'uranio.
Si comprende che in una reazione a catena si sarebbe dovuto creare un nuovo elemento tale da sopportare
la fissione. L’elemento creato artificialmente, sarebbe dovuto essere transuranico (cioè più “pesante”
dell’uranio): gli viene dato il nome di Plutonio (perché era già stato creato il Nettunio). Ottenendo
plutonio (l’elemento più tossico mai creato dall’uomo) lo si poteva separare dall’uranio. Per ottenere
questo processo erano necessarie strutture molto particolari: il reattore nucleare inizia quindi ad
assumere un ruolo determinante.
Seconda parte del
1940 – Si crea una commissione dell'uranio per ordine del governo, ora un po' più interessato.
1941 – Alla
Columbia University si sanno due cose: quanto uranio235 può essere purificato industrialmente e quanto ne
occorre per create una bomba.
1941 – Ricerche
segrete sovietiche consentono di stimare esattamente la massa giusta di uranio235 (i tedeschi non
arriveranno mai a questo risultato durante la guerra).
22/6/1941 - Attacco
tedesco alla Russia.
Settembre 1941 – Spie
sovietiche a Londra vengono in possesso di un rapporto anglo-statunitense sui reattori nucleari e la
purificazione dell’uranio.
Settembre 1941 – Bohr
incontra in Danimarca Heisenberg. Quest'ultimo, in veste di occupante
e di fisico al servizio del Reich, era sicuro della vittoria tedesca. Heisenberg discute delle applicazioni
militari dell’energia atomica poiché pensa che un tipo di armi del genere avrebbe deciso la guerra. Nel
colloquio realizza un disegno che Bohr interpreta come una bomba o come un reattore (ma c’era una bella
differenza tra i due!). Bohr esce dalla discussione convinto che la Germania stia lavorando alle armi
nucleari.
1941 – Intanto in
America il problema si sposta sulla realizzazione vera e propria della bomba. Si procede alla
purificazione col metodo della diffusione. Il fisico Compton lavora
alla reazione a catena con l’intento di produrre plutonio.
7/12/1941 – Attacco
giapponese a Pearl Harbour. Gli U.S.A. entrano in guerra.
Inizio 1942 – Il
progetto si sposta a Chicago.
1942 – Massima
espansione tedesca in Europa. Sbarco alleato in Nord Africa.
Primavera 1942 – Viene
purificato l’uranio. Possibilità concreta della bomba.
Maggio 1942 – S'inizia
a pensare alla maniera in cui progettare un reattore che possa contenere la reazione a catena. Per
raffreddarlo si costituisce un gruppo di 8 membri.
Settembre 1942 –
L’esercito assume la direzione del progetto di fissione (Manhattan).
2/12/1942 – Viene
attivato a Chicago il primo reattore.
Fine 1942 – La società
Du Pont assume la direzione della costruzione di un impianto di produzione del plutonio, il reattore vero
e proprio. Per il sistema di raffreddamento viene scelta l’acqua.
1943 - Vittoria russa
a Stalingrado.
Estate 1943 – Nel New
Mexico, a Los Alamos vengono impiantati i Los Alamos Laboratories. A capo
c'è Oppenheimer, che già nell’estate del 1942 aveva raccolto un
gruppo di fisici per studiare le armi nucleari. Il luogo è su di un altopiano desertico. Né i familiari
né l’opinione pubblica verrà a conoscenza di questi progetti. Ai ricercatori vengono fornite false
generalità e sono costretti a vivere segretamente. Qui viene costruita, a partire dal plutonio, la bomba
nucleare.
8/9/1943 – Armistizio
italiano.
Settembre 1943 – Bohr
scappa da Copenhaghen poiché ricercato dai tedeschi.
6/10/1943 – Grazie
all’intervento inglese Bohr riesce a giungere a Londra: gli vengono fornite false generalità.
Dicembre 1943 – Bohr
giunge a Los Alamos. Qui mostra il disegno fatto da Heisenberg due anni prima. Si pensa che questo schizzo
contenga informazioni dirette sui progetti nucleari tedeschi. Si chiarisce che è un reattore ma si teme
che i tedeschi siano più avanti degli stessi U.S.A. nella costruzione della bomba. Si riesce però a capire
che quel tipo di disegno, se rispettato, non avrebbe portato alla costruzione di un reattore funzionante a
causa di una errata disposizione dell’uranio.
28/12/1943 – Bohr
incontra a Washington le alte autorità tra cui il generale Groves, capo del Progetto Manhattan. Si
discute appunto sulle capacità belliche tedesche.
1944 – Sbarco in
Normandia. Gli alleati iniziano a risalire la penisola italiana.
Arrivo del primo campione di plutonio a Los Alamos. Viene progettato un nuovo modo per far esplodere la
bomba: si prende una massa subcritica (non in grado di innescare una reazione) e la si circonda di
esplosivo tradizionale. L'esplosione comprime la massa di plutonio, che, a causa della densità, innesca la
reazione a catena. La compressione avviene così rapidamente che la fissione non ha il tempo di
disinnescarsi. L’input sarà dato da neutroni liberi nell’aria. La bomba è in linea teorica pronta.
1945 – La Germania
continua il suo lento ed inesorabile regresso.
1945 – Si comincia a
riflettere sull’opportunità di sperimentare e usare bombe atomiche.
Primavera del 1945 –
È ormai chiaro che la guerra contro la Germania giunge al termine.
«Inizialmente, eravamo
fortemente motivati a produrre la bomba atomica poiché temevamo che i tedeschi potessero superarci, e
l'unico modo per impedire loro di sganciare bombe su di noi era che noi avessimo bombe pronte
all’uso. Ma ora, vinta la guerra, non era chiaro per che cosa stessimo lavorando».
L’ambiente militare è poco consapevole delle conseguenze e dei rischi che può comportare la bomba.
«...a causa della segretezza non c’era un livello intermedio nel governo cui poterci rivolgere per
un’attenta considerazione di questi temi. L'unico uomo con cui eravamo sicuri di essere autorizzati a
comunicare era il presidente».
12/4/1945 – Il
presidente Roosevelt muore.
«... avevamo speso 2 miliardi di dollari per la sua realizzazione, e il Congresso avrebbe voluto sapere
come avevamo investito questo denaro.»
7/5/1945 – Sconfitta
della Germania.
Si fa strada la convinzione di usare la bomba «per rendere più malleabile la Russia», cioè come
avvertimento...
Creazione di una commissione sull'utilizzo o meno della bomba: «...molti membri avevano interesse affinché
la bomba venisse usata. I militari erano decisi a sganciare la bomba. Essi volevano dimostrare che ce
l'avevano fatta a costruire la bomba e ce l'avevano fatta con successo»
La commissione è presieduta da Stimson, ministro della guerra.
«... credo che Stimson fosse il più responsabile tra i membri della commissione». Nella commissione c’erano
4 fisici: Compton, Lawrence, Fermi, Oppenheimer (favorevole).
Come giustificazione dell’approvazione è detto che non era possibile fare dimostrazioni perché c’erano solo
2 bombe… (ma si sarebbe potuto aspettare per averne altre!).
Giugno 1945 –
Informazioni importanti vengono trasmesse ai sovietici a proposito della bomba al plutonio che sarebbe
stata lanciata su Nagasaki.
16/7/1945 – Primo
esperimento ad Alamogordo della bomba. Alcuni scienziati firmano una petizione, che non arriverà mai al
presidente, contro l'uso della bomba.
luglio 1945 – Il
presidente Truman si rivolge a Stalin con «abbiamo una nuova arma, dotata di una forza distruttiva non
comune»; egli pensa erroneamente the Stalin non comprenda il significato di quella frase. Al contrario,
Stalin ordina di accelerare l’impegno per costruire armi nucleari e affida a Beria, capo della polizia
segreta, la supervisione del progetto.
6/8/1945 – Bomba su
Hiroshima.
9/8/1945 – Bomba su
Nagasaki. Muoiono 200.000 persone.
11/8/1945 – Il Governo
statunitense rende pubblico il rapporto ufficiale sul Progetto Manhattan.
Settembre
1945 – Resa del Giappone e fine della guerra.
Ma la storia continua…
2. I personaggi
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Edoardo Amaldi (Carpaneto, Piacenza,
1908 - Roma 1990), fisico figlio di Ugo, celebre matematico. Si laurea a Roma nel 1929, insegna
Fisica sperimentale nella stessa università. Collabora con fisici e scienziati quali Fermi, Segrè,
Rasetti e Placzek pubblicando studi di fisica nucleare e sull'acceleratore a induzione (macchina per la
produzione di particelle ad altissima energia). Dopo la guerra dirige il centro di fisica nucleare del
CNR.
Niels Bohr (Copenaghen 1885-1962). Fisico danese.
Compiuti gli studi, fu incaricato di fisica all'università di Copenaghen nel 1913, a Manchester dal 1914
al 1916, poi professore di fisica a Copenaghen e direttore dell'Istituto di fisica teoretica. A Manchester
iniziò ricerche sulla struttura dell'atomo in collaborazione con Ernest Rutherford, lo scopritore del
nucleo atomico. B. tese particolarmente a elaborare una teoria che spiegasse le proprietà spettroscopiche
dell'atomo. Partendo inoltre dalla concezione planetaria dell'atomo di Rutherford, identificò gli
elettroni stabili intorno al nucleo. Le sue ricerche, unitamente a quelle di Rutherford e di Max Plank
(l'autore della teoria quantistica) aprirono un nuovo fondamentale capitolo nella fisica e gettarono le
basi per la disintegrazione dell'atomo. Nel 1922 B. ebbe il premio Nobel per la fisica e nel '26 venne
eletto membro della Società Reale inglese. Scoppiato il secondo conflitto mondiale e occupata la Danimarca
dai nazisti, si rifugiò negli U.S.A., dove a New York prese contatto con Einstein e gli altri esponenti
della fisica atomica.
Otto Hahn (Francoforte sul Meno, 1879 - Gottinga 1968), chimico e fisico
tedesco, professore a Gottiga, direttore del Kaiser-Wilhelm Institut di Berlino (1912-1944), presidense
della Maz Planck. Nel 1944 gli fu conferito il premio Nobel per la fisica. Lavorò in collaborazione con
Lisa Meitner e Fritz Strassmann, pervenendo a eccezionali scoperte nel campo della fisica nucleare: il
protoattinio, l'isomeria nucleare, la scissione dell'atomo per irradiazione con neutroni (1938).
Arthur Holly Compton (Hooster, Ohio, 1892 - 1969), fisico
statunitense docente in varie università americane, ebbe nel 1927 il premio Nobel per i suoi studi sui
raggi X. È noto per l'effetto Compton: quando i raggi X cadono su un materiale di basso peso atomico (es.,
la grafite) la lunghezza d'onda della radiazione emessa è aumentata dall'ampiezza dell'incidenza
dell'angolo di diffusione. Tale fenomeno può essere spiegato solo con la teoria quantistica della luce
(1923).
Werner Carl Heisenberg (Würzburg, 1901 - Monaco di Baviera
1976), fisico tedesco noto per il suo principio di indeterminazione. Si è distinto per il suo contributo
nel campo della fisica teoretica, soprattutto con nuove teorie sui quanti elettrodinamici e sul
ferromagnetismo, e con ulteriori ricerche sulla relatività. Nel 1933 gli fu conferito il premio Nobel.
H. ha insegnato a Lipsia, ha diretto l'Istituto Kaiser Wilhelm di Berlino e dal 1945 l'Istituto Max Planck
di Gottinga. Durante la 2ª Guerra mondiale si è occupato delle ricerche scientifiche a scopo militare.
Tra le sue opere: Principi fisici della teoria dei quanta 1930.
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Enrico
Fermi (Roma 1901 - Chicago 1954), premio Nobel per la fisica nel 1938. Si
laurea all'università di Pisa, è lettore di Fisica all'università
di Firenze e nel 1926 docente di Fisica teoretica a Roma. Fin
dal 1934 studia la capacità di disintegrazione dei raggi b
e la possibilità di usare i neutroni come particelle d'urto. Si
trasferisce per motivi raziali negli Stati Uniti, dove diviene
professore di Fisica alla Columbia University. Insieme con alcuni
dei maggiori scienziati atomici del mondo ottiene una reazione a
catena controllata in laboratorio il 2 dicembre 1942. Nel 1946
insegna nell'università di Chicago. More di cancro ancora giovane.
La moglie Laura ne ha scritto la biografia: Atomi
in famiglia (1954).
Joliot-Curie
Jean-Frédéric (Parigi
1900-1958), fisico e matematico francese, docente di chimica
nucleare al Collège de France, poi alto commissario per l'energia
atomica (1946), carica dalla quale venne esonerato nel 1950 per le
sue aperte simpatie verso i paesi comunisti. Marito di Irène
Curie (Parigi
1897),
figlia di Pierre e Marie Curie, scoprì nel 1934, con la sua
collaborazione, la radioattività artificiale. Nel 1935 entrambi
ebbero il premio Nobel per la chimica.
Ernesto
Orlando Lawrence (Canton, South Dakota, 1901), fisico statunitense professore all'Università di
Berkeley in California, fu dal 1936 direttore del Radiation
Laboratory nella stessa università. Studiò l'accelerazione delle
particelle molecolari mediante impulsi elettrici e ideò, nel 1931,
il primo ciclotrone. Nel 1939 gli venne conferito il premio Nobel
per la fisica.
Ettore
Majorana
(Catania, 1906 - ??), fisico atomico allievo di Fermi e collaboratore di
Heisenberg. Tra le sue opere ricordiamo Reazione
pseudopolare tra atomi di idrogeno (1931), Teoria
relativistica di particelle con momento intrinseco arbitrario
(1932), Sulla teoria dei nuclei
(1933), Teoria simmetrica dell'elettrone e
del positrone (1937). Scomparve misteriosamente mentre
era in viaggio verso un'isola del golfo di Napoli. La sua scomparsa
ha aperto, ma anni dopo, un "caso" Majorana, su cui si è
scritto molto, ma che non è stato risolto.
John Robert
Oppenheimer (New York, 1904 - Princeton, New Yersey, 1967),
fisico nord-americano di famiglia ebrea d'origine
tedesca, studia negli USA, alla Harvard University, in Inghilterra,
dove ha come professore Lord Rutherford, si laurea a Gottinga nel
1927, con una tesi sui quanta
meccanici. Nel 1929 insegna all'Università di California e
all'Istituto di Tecnologia della California. Nel 1943 dirige il
centro atomico di Los Alamos, dove si fabbricava la bomba che poi
venne sganciata su Hiroshima (1945). Nel numero dei suoi
collaboratori vi era, tra gli altri, E. Fermi. Dopo la guerra lo
stesso presidente Kennedy dichiarò, pochi giorni prima del tragico
attentato di Dallas, che intendeva conferirgli personalmente
un'altissima onorificenza.
Emilio
Segrè (Tivoli, Roma, 1905 - ), fisico di
famiglia ebraica costretto nel 1938 a lasciare l'Italia per gli USA,
insegna all'Università di Berkeley, California. È uno dei primi e
più noti fisici nucleari. Nel 1959 ha il premio Nobel per la
scoperta, fatta insieme con O. Chamberlain, del protone negativo.
Allievo e collaboratore di Fermi, scrive: Enrico
Fermi, fisico. Una biografia scientifica
(1985).
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