Cervelli in Guerra 1939-1945

Cervelli in Guerra
1939-1945
Da Berlino a Nagasaky,
passando per “Manhattan”
Andrea Santangelo, IFCAI CNR
Marzo 2001
Prologo: neutroni lenti e transuranici
Prologo: E poi l’Uranio…
Le possibili catene
radioattive invocate per
spiegare la radioattività
dell’Uranio
Otto Hahn e Lise Meitner
al KWI di Berlino
La Fissione…
Gennaio 1939, Naturwissenschaften
Scoperta del Bario
Hahn, O., and Strassmann, F., Naturwiss., 27, 11 (1939)
Scoperta del Bario
nel decadimento
dell’Uranio
“ Ipotesi velata della
fissione
“ Contatto epistolare
continuo con Lise
Meitner
“
La Fissione…
Disintegration of Uranium by Neutrons: a New Type of Nuclear Reaction
Lise Meitner and O.R. Frisch
Nature, 143, 239-240, (Feb. 11, 1939)
Spiegazione della
fisica della fissione
“ Predizione delle
catene radioattive
“ Stima dell’energia
per evento rilasciata
∆E=200 Mev
“
La Fissione
Physical Evidence for the Division of Heavy Nuclei under Neutron
Bombardment
0. R. FRISCH
Nature (London), Volume 143, p. 276 (1939)
Rivelati i burst
dovuti ai nuclei
energetici fino a
100 MeV
“ Altri esperimenti a
Columbia, Fermi,
Szilard
“
La Fissione, l’ipotesi della reazione a
catena…
“
“
“
Il modello di Bohr
La conferma di altri fisici sperimentali (misurano i
nuclei…)
La misura dell’energia rilasciata 175 MeV ed il
resto ?
E il resto sono (anche) neutroni…
Joliot, von Halban,
Kowarski a Parigi
Fermi, Anderson,
Dunning, Zinn and
Szilard a Columbia Univ.
Alla fine del 1939 più di
cento paper sulla fissione
sono stati pubblicati
La reazione a catena è
una possibilità. Un
ordigno atomico e’ una
possibilità
La fisica della fissione
U235 + n -> fission + 2 or
3 n + 200 MeV
In media sono liberati
2.47 neutroni
165 MeV ~ kinetic energy of fission products
7 MeV ~ gamma rays
6 MeV ~ kinetic energy of the neutrons
7 MeV ~ energy from fission products
6 MeV ~ gamma rays from fission products
9 MeV ~ anti-neutrinos from fission
200 MeV
La Pila Atomica di Fermi, la prima reazione a
catena autosostenuta
La pila era fatta d’Uranio immerso in
una matrice di grafite (carbonio). Barre
di cadmio possono essere inserite per
assorbire i neutroni e bloccare la
reazione a catena
On December 2, 1942, man first
initiated a self-sustaining nuclear chain
reaction, and controlled it.
"The Italian navigator has landed in the New World," said
Compton. "How were the natives?" asked Conant. "Very
friendly."
Prologo
• La possibilità di ottenere un ordigno nucleare non è più il
“moonshine” di Rutherford. (Bohr, Flugge, Szilard)
• Nel 1940 I Fisici Usa e Gran Bretagna bloccano le
pubblicazioni scientifiche
• Nel Marzo del 1940 Frisch e Peirls in Gran Bretagna
conducono il primo studio sulla “superbomb”.
• In Gran Bretagna viene organizzato il MAUD e nell’estate
del 1941 conclude “La super bomba è fattibile anche se il
progetto è enorme”. Fuchs passa a Mosca le informazioni.
• E’ fortissimo il timore che La Germania di Hitler abbia
iniziato il progetto.
Szilard Einstein e Roosvelt
Nell’estate del 1939 Szilard convince Einstein a scrivere a
Roosvelt…
I understand that Germany
has actually stopped the
sale of uranium from the
Czechoslovakian mines
which she has taken over.
Nasce Il Progetto “Manhattan”
La lettera non ha effetto immediato anche se viene formato Il
Comitato di Consulenza sull’Uranio
Nel 1940 Il Comitato di consulenza diventa una sotto commissione
del National Defense Research Comitte (NDRSC)
Nel 1941 il NDRSC viene trasformato in Office for Scientific
Research and Development (OSRD)
Dopo l’attacco di Pearl Harbour il programma nucleare viene
accelerato. E’ chiaro che la superbomba si farà. Viene creato il
Met Lab a Chicago.
All’inizio del 1943 tutti gli sforzi vengono organizzati sotto una
nuova organizzazione militare, guidata dal Gen. Groves nome in
codice Manhattan
Engineering District
The Manhattan Project
La fabbrica di Oak Ridge,
Tennessee, per la
produzione di Uranio
(38.000 addetti)
L’impianto di Hanford,
Washington, per la
produzione di Plutonio
Los Alamos
Il progetto della bomba atomica fu il compito di un gruppo
di fisici che lavorarono a Los Alamos sotto la guida di
J. Robert Oppenheimer a partire dalla primavera del 1943
(alla fine il personale sarà di 2500 addetti)
La sfida scientifica…
“How to build an atomic bomb” by Robert Serber
La fisica di base era conosciuta, ma…
Quanti erano i neutroni emessi nella
reazione a catena ?
“ Quali erano le sezioni d’urto dei neutroni ?
“ Quale era lo spettro ?
“ Quale era la massa critica del materiale
da usare?
“ E quale materiale usare (uranio 235,
Plutonio 239) ?
“ E con quale geometria ?
“ E con quale scala dei tempi, fast o slow
chain ?
“
La sfida tecnologica…
La tecnologia era tutta da esplorare e verteva su problemi tutti
da eplorare…
Quale materiale usare ? Il problema della
separazione dell’Uranio 235 – il problema
della produzione di Plutonio 239
“ Gli impianti (Oak Ridge, Hanford) tutti da
costruire
“ Il problema della massa giusta al momento
giusto: il cannone e la sfera implodente
“ L’ignitor
“ Il tamper
“
I Fisici…(e i Chimici e gli Ingegneri)
“Chi erano i fisici che lavoravano al Progetto Manhattan ? Forse
sarebbe più facile elencare chi non ci lavorò… (Krag, Quantum
Generation)”
Fisici di tutte le generazioni da Niels Bohr a Richard Feynman…
Fisici di tutte le nazioni da Oppenheimer a Szilard a Fermi a Frank
Fisici di tutte le specializzazioni da Wilson a Bethe…
La struttura era organizzata in Divisioni (Teoria, Sperimentale,
Esplosivi, Chimica, Metallurgia, Fisica delle Armi etc…) e le
divisioni in gruppi, guidati da group leader
Molti erano i Nobel, molti lo sarebbero diventati…
Niels Bohr, Robert Oppenheimer, Kenneth Brainbridge,
Enrico Fermi, Hans Bethe, John Williams, Robert Bacher,
George Kistiakowsky, Robert Wilson, Victor Weisskopf,
John von Neumann, Eric Jette, Cyril Smith, Richard
Feynman, Leo Szilard, Eugene Wigner, Edward Teller,
Emilio Segrè, Darol Froman, Robert Serber, Joseph
Kennedy, Donald Flanders, Bruno Rossi, John Manley,
Norris Bradbury, J.M.B. Kellog, Edwin McMillan, James
Franck, J.T. Seaborg, Hans Staub, Otto Fuchs, James
Chadwick, Set Neddermayer, Chamberlein, Wiegand,
Otto Frisch, Isaac Rabi, Stanislaw Ulam, Philip Abelson,
Philip Morrison, Ernest Lawrence, Luis Alvarez, Parsons,
Leona Mrshall, Rudolf Peierls, Henry Conant…
E i Tedeschi ?
Heisenberg
Uranverein Project
Le intuizioni dei Fisici
E gli errori…
Fino al 1942 La ricerca tedesca
era al passo con quella EuroAmericana. Quindi si concentrerà
su tecnologie “sbagliate” e sulla
produzione di energia più che
sulla bomba
Little Boy e Fat Man
Bomba all’Uranio 235
Bomba al Plutonio 239
iI 16 Luglio del 1945 alle ore
5:29:45 a.m. Mountain War
Time, presso il sito di Jornada
del Morto, nel deserto di
Alamogordo fu condotto e con
successo il Trinity test, la
prima esplosione nucleare
della storia umana.
“I am become death, the
destroyer of worlds” R.J.O.
“Now, we’re all son of
bitches” K.B.
Hiroshima …il 6 Agosto del 1945, 8:16
Little boy, una bomba all’uranio di 4
ton e 12.5 kilotons TNT, fu sganciata
dal B29 Enola Gay. Morti nella fase
iniziale:105.000. Morti alla fine del
‘45:150.000. Feriti:75.000. Area totale
distrutta 13 km2. Morti per km2:8100
… e il 9 Agosto alle 11:02, Nagasaky
Fat man, la bomba al plutonio di 4.5
ton e 22 kilotons TNT, fu sganciata
dal B29 Bock’s car. Morti nella fase
iniziale:65.000. Morti alla fine del
‘45:100.000. Feriti:75.000. Area totale
distrutta 6.7 km2. Morti per km2:9700
5 giorni dopo, il Giappone,
per volontà
dell’Imperatore, si
arrenderà. La seconda
guerra mondiale è finita.
Il ruolo della scienza
Poiché conosciamo il grande progresso che
proviene da una soddisfacente filosofia
dell’ignoranza, il grande progresso che è frutto
della libertà di pensiero, è nostra responsabilità
proclamare il valore di questa libertà; insegnare
come il dubbio non va temuto, ma deve essere
benvenuto e discusso. Ed è nostra responsabilità
tramandare questa libertà come dovere a tutte le
generazioni che verranno.
Richard P. Feynman