Progetto Manhattan

 

Nel 1942 il presidente degli stati uniti F.D.Roosevelt avvia in collaborazione con il governo britannico la costruzione della bomba atomica, molti scienziati dell' epoca si astennero dal partecipare alla fase di ricerca.
Il progetto Manhattan doveva assicurare quattro condizioni fondamentali: il materiale fissile doveva essere in quantità sufficiente e disposto secondo una determinata geometria, i neutroni impiegati dovevano essere lenti, il flusso di neutroni deve essere regolato per controllare la fissione, l' energia scaturita doveva essere utilizzabile.
Per soddisfare queste condizioni si fece ricorso all' utilizzo di uranio 235, poiché il suo nucleo è facilmente scindibile dai neutroni lenti.
L' idea di sviluppare la tecnologia atomica fu suggerita da alcuni fisici preoccupati che l' industria tedesca riesca a realizzare la bomba atomica, in particolare lo scienziato Werner Heisenberg preoccupa gli scienziati anglo-americani.
La preoccupazione aumenta quando nella seconda metà del 1938 i chimici tedeschi Otto Hahn e Fritz Strassmann ottengono la prima fissione nucleare, nell' autunno dello stesso anno il mondo vede l' avvicinarsi di un nuovo conflitto mondiale.
La Germania fu privata di moltissimi scienziati di origine ebrea che emigrarono a causa delle leggi razziali introdotte dal nazismo, tra questi scienziati c' erano due fisici, Leo Szilard e Edward Teller i quali si rifugiarono in America.
Nell' estate dell' 1939 incontrarono Albert Einstein per convincerlo a scrivere una lettera al presidente Roosevelt, questi esprimono e argomentano i propri timori sul fatto che tecnologia di tipo nucleare appartenga alla Germania nazista e spiegano come questi abbiano intenzione di utilizzare questa terribile tecnologia.
In agosto Albert Einstein lascia la sua linea pacifista e firma la lettera preparata e discussa insieme a Szilard, questa arriverà sul tavolo di Roosevelt qualche mese dopo ma bisognerà aspettare un preoccupante rapporto del MI6 ( servizio segreto inglese ) datato 1941 , prima che il Presidente decida di dare via al progetto per la costruzione della bomba atomica.
In realtà, le potenzialità della Germania di creare ordigni dalla scissione nucleare vennero ampiamente sopravvalutate: i vertici militari nazisti non avevano compreso l'uso dell'energia atomica a fini bellici - al massimo ipotizzarono l'uso dell'energia nucleare a fini propulsivi - e, cosa ben più importante, gli scienziati tedeschi che continuarono da allora e per tutto il periodo della guerra gli studi in questo settore boicottarono volontariamente le loro stesse ricerche per impedire all'industria bellica di capire il nesso tra scissione dell'atomo e bomba atomica. L'ostruzionismo degli scienziati tedeschi fu forse una delle migliori prove della "resistenza" interna al nazismo.
Il nome in codice del progetto era "Manhattan Engineer District-MED" , si svolse sotto la massima segretezza e mise in moto la più grande macchina produttiva e di ricerca che abbia visto la costruzione di un singolo manufatto e che muterà notevolmente il rapporto tra mondo scientifico, industria e militari.
Successivamente all' entrata in guerra degli Stati Uniti la ricerca accelera notevolmente anche a causa dei fortissimi interessi economici entrati in ballo, la gara con la Germania di Hitler per la realizzazione della prima bomba atomica ha inizio.
Il 17 settembre 1942, il generale Lesile R.Groves viene nominato responsabile del MED, lo affiancano Vannevar Bush e James B.Conant, già consiglieri scientifici del presidente Roosevelt, il 23 settembre viene creato un comitato politico militare, che assume il controllo del progetto Manhattan; ne fanno parte il generale Wilhelm D.Styer, l' ammiraglio William Purnell e lo stesso generale Groves.
La realizzazione dell' ordigno si sviluppò nel più segreto riserbo, furono costruiti molti laboratori di ricerca tra cui il laboratorio di Los Alamos, l' impianto Oak Ridge e quello di Hanford, i laboratori di fisica delle università di Berkley in California, di Chicago in Illinois e della Columbia University di New York.
Quando all' Università di Chicago il 2 dicembre 1942 il fisico italiano Enrico Fermi ottenne al costo di un milione di dollari l' accensione della Pile1, il primo generatore di energia nucleare, prese in mano il telefono e chiamò il presidente sulla linea diretta " L' esploratore italiano ha raggiunto il nuovo mondo!".
Per Fermi e Szilard che tanto avevano fatto per far partire il progetto quell' 2 settembre sarà ricordato come " un giorno che sarebbe passato alla storia dell' umanità

 

La Fissione Nucleare

 

Il processo di fusione nucleare ottenuto da Fermi era basato sulla fissione dell' atomo di Uranio 235: questo viene sottoposto a un bombardamento attuato da neutroni lenti .
In questo processo il neutrone viene catturato dal nucleo colpito ; quest' ultimo si spezza in due nuclidi instabili a numero atomico notevolmente più basso, si liberano alcuni neutroni e si sviluppa energia.
Per esempio nel caso dell' Uranio 235, si possono produrre elementi diversi ed elementi subatomiche diverse.
L' energia che si libera nella reazione deriva dalla trasformazione di massa in energia secondo la nota relazione di Einstein: E=mc2.
Più esattamente, la quantità di energia E che si libera, corrisponde alla differenza tra la somma dell' energia di legame dei nucleoni degli atomi risultanti e l' energia di legame dei nucleoni costituenti l' atomo di partenza.
Nella reazione di fissione si liberano due o tre neutroni per ogni atomo che si spezza; se questi determinano a loro volta altre reazioni ( reazioni a catena ), questo processo si sviluppa in progressione geometrica e si ha un tal numero di fissioni al secondo da determinare un esplosione nucleare.
Tale fenomeno avviene soltanto quando la massa dell' uranio si trova al di sopra di una data massa, detta massa critica.
Per far avvenire una esplosione nucleare ( come quella della bomba atomica ) si portano a contatto con un dispositivo automatico a tempo due masse subcritiche di Uranio 235, in modo da creare in quel certo istante una massa critica che esplode.
Per la realizzazione della prima pila atomica E.Fermi utilizzò come moderatori delle barre di grafite, grazie a questa geniale intuizione riuscì a controllare la reazione a catena.