Los Alamos e la fisica del
‘900
Scienza e storia nel “Manhattan Project”
2° parte
Enrico Fermi (1901-1954)
• 1918-1922: Fisica alla Scuola Normale di Pisa
Roma, professore universitario di matematica, poi
(1926) titolare della prima cattedra di fisica teorica
nell’Istituto di Fisica di Via Panisperna.
• 1930 New York, prime collaborazioni
• 1934 decide di “diventare fisico sperimentale” e
studia gli effetti del bombardamento con neutroni.
• 1938 leggi razziali in Italia: Fermi cerca appoggio
presso università americane per scappare (la moglie
Laura è di origini ebree)
• 10 dicembre 1938: Stoccolma per il
Premio Nobel (scoperta di nuove sostanze
radioattive ed efficacia dei neutroni lenti per
produrre tali sostanze);
da lì scappa in America con la famiglia
(New York, 2 gennaio 1939)
F.Calgaro
Enrico Fermi
• 1939: Ricerche in collaborazione con Szilard
(fisico nucleare ungherese) sulla fissione
dell’Uranio. Insieme “convincono” Einstein a
richiedere al Presidente di istituire un
Comitato Consultivo per l’Uranio
• 1941 lavori a Chicago nel laboratorio diretto
da Compton
• 7 dicembre 1941: il Giappone attacca Pearl
Harbor
• 2 dicembre 1942, Chicago: pila atomica,
primo reattore nucleare a fissione, usando
neutroni “lenti” moderati con grafite.
• Estate 1944: sito Y, Henry Farmer
F.Calgaro
Albert Einstein
F.Calgaro
Albert Einstein
F.Calgaro
“The gadget”
2 anni 3 mesi 16 giorni : marzo ’43 – luglio ’45
Roosevelt fino al 12-4-1945, quando il Presidente Truman subentra
essendo totalmente all’oscuro di quanto accadeva a Los Alamos.
Problemi: come attivare la bomba? Come raggiungere la massa
critica?
Si scopre che Pu239 (Hanford, Whashington, sito W) è anche più
efficace dell’ U235.
Primo anno: si disegna la bomba ad U235 “gun-type”
Secondo anno: si studia l’ implosione, compressione uniforme del
Pu239 per raggiungere la massa super-critica.
luglio 1945 pronti per il “collaudo” :
Il gadget è di Plutonio, a forma sferica, issato su una torretta
Località deserta Alamogordo (N.M.), Trinity site (Jornada del
Muerto).
F.Calgaro
“The gadget”
F.Calgaro
F.Calgaro
Oppenheimer
Trinity Test, July 16, 1945, Eyewitness Accounts – E.Fermi
F.Calgaro
On the morning of the 16th of July, I was stationed at the Base Camp
at Trinity in a position about ten miles (16 km) from the site of the
explosion.
The explosion took place at about 5:30 A.M. I had my face protected
by a large board in which a piece of dark welding glass had been
inserted. My first impression of the explosion was the very intense
flash of light, and a sensation of heat on the parts of my body that
were exposed. Although I did not look directly towards the object, I
had the impression that suddenly the countryside became brighter
than in full daylight. I subsequently looked in the direction of the
explosion through the dark glass and could see something that looked
like a conglomeration of flames that promptly started rising. After a
few seconds the rising flames lost their brightness and appeared as a
huge pillar of smoke with an expanded head like a gigantic mushroom
that rose rapidly beyond the clouds probably to a height of 30,000
feet (9 Km). After reaching its full height, the smoke stayed
stationary for a while before the wind started dissipating it.
Trinity Test, July 16, 1945, Eyewitness Accounts – E.Fermi
F.Calgaro
About 40 seconds after the explosion the air blast reached me. I
tried to estimate its strength by dropping from about six feet small
pieces of paper before, during, and after the passage of the blast
wave. Since, at the time, there was no wind I could observe very
distinctly and actually measure the displacement of the pieces of
paper that were in the process of falling while the blast was
passing. The shift was about 2 1/2 meters, which, at the time, I
estimated to correspond to the blast that would be produced by ten
thousand tons of T.N.T.
“The radiation levels today, half a century later, are still 10 times that of the
background radiation levels found in nature from radioactive rocks and
cosmic rays.”
Trinity Test
F.Calgaro
Reazione a Trinity
F.Calgaro
General Farrell commented to Commander
Groves immediately after the Trinity test,
"The war is over." "Yes," Groves replied, "just
as soon as we drop one or two of these things
on Japan."
Oppenheimer: "I am become death, the
destroyer of worlds." (Bhaghavad Gita)
I pensieri degli scienziati
F.Calgaro
11 giugno 1945: Rapporto Franck (Chicago)
impiego dimostrativo dell’atomica su isola disabitata, davanti a rappresentanti
delle Nazioni Unite
Szilard Petition, July 17, 1945 : Leo Szilard e 69 scienziati di
Chicago scrivono al Presidente Truman chiedendo
1- di non far uso della bomba atomica se non dopo che le condizioni di resa per
il Giappone siano state rese pubbliche e rifiutate dal Giappone
2- che in tale eventualità la scelta venga operata dal Presidente stesso, alla
luce di considerazioni da loro presentate circa le conseguenze che l’impiego di
un’arma di distruzione di tale potenza avrebbe prodotto sulla storia delle
nazioni future, ed in base alle responsabilità morali connesse a tale scelta.
Questionario di Compton a 150 scienziati:
46% si lanci la bomba sul Giappone, con preavviso
26% si invitino delegati giapponesi ad una dimostrazione negli Stati Uniti
15% si usi la bomba sul Giappone senza preavviso
11% si faccia esplodere una bomba in un’isola deserta, in visione al pubblico
2% non si riveli al mondo l’esistenza della bomba atomica
La guerra dopo Trinity
F.Calgaro
25 luglio 1945 Truman decide per l’impiego dell’atomica (4 possibili
città-bersaglio)
26 luglio 1945 ULTIMATUM di Stati Uniti, Gran Bretagna, Cina al
Giappone, con scadenza il 2 agosto 1945
Hiroshima (~ 400mila abitanti, Giappone) 6 agosto 1945
“Little boy” (~ 16000 tonnellate di TNT), bomba all’Uranio (4 blocchi
per tot. 63 Kg) di peso 4,4 tonnellate, “gun-type detonator”
bombardiere “Enola Gay” (madre del comandante Tibbets)
17 Km di altezza del fungo atomico, primo vento a 800 Km/h.
Nagasaki (~ 250mila abitanti, Giappone) 9 agosto 1945
“Fat man” (~22000 tonnellate di TNT) , bomba al Plutonio (2 blocchi)
di peso 4,5 tonnellate, bombardiere “Bock's Car”
Le condizioni meteo non permettono di centrare il bersaglio
predefinito (arsenale di Kokura).
15 agosto 1945: resa del Giappone
Truman,
via radio al pilota sopra Nagasaki:
“Abbiamo usato la bomba atomica contro coloro che ci aggredivano
a Pearl Harbor, che tatuavano i prigionieri di guerra americani, che
violavano tutte le leggi internazionali……abbiamo usato la bomba
atomica per abbreviare il conflitto…..la useremo ancora, solo la
capitolazione del Giappone ci fermerà…sulle nostre spalle grava una
responsabilità immensa. Ringraziamo Dio di essere noi, e non il
nemico, a doverla sopportare. E preghiamo Dio di illuminarci nell’uso
di questo strumento secondo le Sue intenzioni”
Il pilota commenta che, tra tutto, fare appello a Dio pare proprio
fuori luogo.
F.Calgaro
SPIONAGGIO !
F.Calgaro
Klaus Fuchs, Germania (1911), iscritto prima al Partito Socialista, poi
al Partito Comunista, sotto il regime di Hitler è costretto a fuggire.
Inghilterra: fisico teorico
Canada: campo di prigionia per 9 mesi
1941 Inghilterra: lavora sulla costruzione della bomba atomica
1942: forti convizioni politico-sociali, e l’idea che l’arma risulterebbe
troppo potente nella mani di una sola nazione, spingono Fuchs nei
servizi di spionaggio russi
America, Los Alamos: attività scientifica e di spionaggio
1946: rientro in Inghilterra e ultimi passaggi di informazioni
SPIONAGGIO !
1949: primo esperimento atomico U.R.S.S.
1950: confessione di Fuchs, 14 anni di prigionia
F.Calgaro
Commenti autorevoli
A.Einstein: "Poiché prevedo che per lungo tempo l'energia atomica non
F.Calgaro
costituirà un vantaggio, debbo dire che per ora essa rappresenta una minaccia.
Forse è bene che sia così. Essa può spingere la razza umana a porre ordine
nelle sue questioni internazionali: cosa che indubbiamente non farebbe senza
la pressione della paura"
A. Einstein, Messaggio agli intellettuali italiani: ”La potenza scatenata
dall’atomo ha tutto cambiato, salvo il nostro modo di pensare, e noi stiamo
scivolando così verso una catastrofe senza precedenti. Perché l’umanità
sopravviva, un nuovo modo di pensare è ormai indispensabile”
Commenti autorevoli
Luis de Broglie (fisica quantistica) 10-8-1945
“Le scoperte scientifiche dimostrano la forza dell’intelligenza
umana; ma se l’uomo vuole sopravvivere ai propri successi, dovrà
dimostrare la saggezza della sua volontà”
F.Calgaro
Dopo il Manhattan Project
F.Calgaro
1945: Oppenheimer si dimette da responsabile delle ricerche di L.A.
e diviene capo della Commissione per l’Energia Atomica.
Associazione degli scienziati di Los Alamos per “incitare e
promuovere in tutte le maniere possibili l’apertura di discussioni
internazionali dirette a istituire un ente mondiale investito del
potere di controllo della energia nucleare”
(Fermi non aderisce: non credette che nel 1945 l’umanità fosse
matura per il Governo mondiale)
1946: Szilard, impressionato dall’effetto prodotto dalle ricerche,
decide di dedicarsi alla bio-fisica.
1947: LANL, per ricerche a scopo di difesa militare.
A Los Alamos Teller inventa la bomba H: elevatissime temperature
(milioni di gradi) sono fornite dall’innesco di una bomba A per fondere
due nuclei isotopi di idrogeno in un nucleo di elio (bomba A kiloton di
energia, bomba H megaton !)
Fisica degli acceleratori di particelle,
Scienza dei rivelatori di particelle elementari,
Scoperte del ‘900 di numerosissime particelle elementari.
F.Calgaro
La ricerca di oggi al LANL
TECNOLOGIE LEGATE AGLI ARMAMENTI (solo
cittadini americani)
RICERCA DI BASE (FISICA DEI MATERIALI,
QUANTISTICA)
BIOLOGIA e BIOFISICA (AIDS…)
OTTICA e LASER
ALTI CAMPI MAGNETICI
ACCELERATORI di PARTICELLE
GEOLOGIA e SISMOLOGIA
ASTROFISICA
Bibliografia e materiale consigliato
Testi:
“I giorni dell’apocalisse ” Bonacina-Bonetti, Mursia
“Atomi in famiglia”
Fermi Laura, Arnoldo
Mondadori
Alcuni siti:
www.lanl.gov
http://seattletimes.nwsource.com/trinity/supplement/
truman.html
http://www.fondazionebassetti.org/0due/threads/07f
ermi.htm
Film: “L’ombra dei mille soli” con Paul Newmann
F.Calgaro
F.Calgaro
Foto