Los Alamos e la fisica del
‘900
Scienza e storia nel “Manhattan Project”
1° parte
…dove si trova Los Alamos?
LOS ALAMOS
F.Calgaro
…dove si trova Los Alamos?
F.Calgaro
New Mexico (Land of Enchantment)
F.Calgaro
1912- annessione agli U.S.A. (47° stato)
5° stato per estensione negli U.S.A.
36° stato per popolazione
(indiani Anasazi-ispanici-angloamericani)
CAPITALE (dal 1610): Santa Fe
2000 mt
 aereoporto internazionale: Albuquerque
1500 mt
FOTO
F.Calgaro
Los Alamos (I Pioppi)
“la città degli apprendisti stregoni”
56Km a N-O di Santa Fe
2220 mt, sull’altopiano di Pajarito
19000 abitanti circa
…ben poche attrazioni, a parte le
straordinarie bellezze naturali, ed il
fascino……degli indiani d’America…
Bradbury Science Museum ?
F.Calgaro
FOTO
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2003 LANL (Los Alamos National Laboratory)
F.Calgaro
13000 impiegati !!
www.lanl.gov
1918: Los Alamos Ranch School
1930: Robert Oppenheimer (26 anni, fisico nucleare
americano) presenzia alla premiazione di fine anno della
L.A.Ranch School.
1942: la località di Los Alamos viene cancellata dalle carte
geografiche. Oppenheimer propone al generale americano
Groves di istituire il superlaboratorio (Technical Area)
per lo studio della produzione di energia atomica proprio
a Los Alamos (SITO Y).
marzo 1943: chiusura anticipata dell’anno scolastico a
L.A.
sono in arrivo a Los Alamos “Oppi” (responsabile
scientifico), Bohr, Fermi, Chadwick,Teller,Segrè, Rabi,
von Neumann, Frisch, Fuchs, Szilard, Bethe, Feynman…
Ha inizio il Manhattan Project
Foto
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PREMESSE SCIENTIFICHE
  indivisibi le
L’atomo è stato indivisibile sino al 1896 !!!
Becquerel scopre la radioattività spontanea
dell’Uranio: esistono isotopi di alcuni materiali che
sono naturalmente INSTABILI e DECADONO
emettendo RADIAZIONE:
  emissione di particelle 2n  2p
  emissione di e- oppure e 
  emissione di fotoni di alta energia

L’energia intrappolata nell’atomo diviene utilizzabile:
Curie, Rutherford, Geiger e Marsden (primissimo
‘900)
1911 Rutherford: radioattività artificiale
Fisica nucleare del primo novecento
1932: scoperta dei neutroni (Chadwick), senza carica !
1934: Fermi,Rasetti, Amaldi, Segrè, Pontecorvo, Corbino…..
studiano gli effetti del bombardamenti con neutroni
L’Uranio emette radiazione molto complessa
U238 = 99,3% dell’uranio naturale, rimanente U235.
Opportunamente bombardato in un reattore nucleare, l’
U238 si
trasforma in U235 (Oak Ridge, Tennessee,
sito X)
Cosa succede all’ U235 quando viene colpito da neutroni ??
1939: “fissione” !
(Hahn e Strassman, Germania)
I migliori scienziati di tutto il mondo si mettono al lavoro.
F.Calgaro
Fissione dell’Uranio 238
238
92
U n
239
92
U
239
93
Np
239
94
Pu 
1
0
239
93
239
92
U γ
Np e  ν e (  )

239
94
235
92
Pu  e  ν e (  )

U  He
4
2
( )
F.Calgaro
FISSIONE
Fissione
La fissione è una reazione nucleare
esoenergetica
(energie in gioco per i nuclei milioni di volte più
grandi di quelle di normali reazioni chimiche).
Un nucleo di numero atomico Z bombardato da
un neutrone si spezza in due frammenti di
numeri atomici intermedi Z1, Z2 in modo tale
che
Z1+Z2=Z.
La fissione di un atomo di uranio produce circa
200 MeV di energia e libera in media 2,5
neutroni.
F.Calgaro
FISSIONE NUCLEARE
93
F.Calgaro
Rb
n
energia
n
140
Cs
235
92
n
U
Nel processo la massa non si conserva, ma in parte,
relativisticamente (1905-A.Einstein), si trasforma in
energia:
2
E  mc
FISSIONE NUCLEARE
F.Calgaro
I neutroni prodotti nella fissione provocano poi la divisione di un
altro atomo sino a che si raggiunge una situazione di criticità su cui
la FISSIONE NUCLEARE A CATENA si sostiene.
Se la reazione viene controllata, facendo in modo che in media
non più di un neutrone secondario produca una nuova fissione,
il processo è utilizzabile come fonte di energia (reattori
nucleari).
Se la reazione non viene controllata, e l’uranio supera un
valore “critico” di massa (per U235 puro 50 Kg, per Pu239 16
Kg) il processo diviene esplosivo