Fu 75 anni fa, sotto le gradinate di un campo di calcio dell'Università di Chicago, che gli scienziati fecero il primo passo per sfruttare la potenza della reazione a catena della fissione nucleare. La loro ricerca ha dato il via all'era atomica e ha dato il via alla corsa del Progetto Manhattan verso un'arma di potenza inimmaginabile. Più tardi, proprio la stessa tecnica avrebbe stimolato la costruzione di centrali nucleari che oggi forniscono il 20 percento dell'energia americana. Dalla medicina all'arte, il fantastico e terribile potenziale di dividere l'atomo ha lasciato intatti pochi aspetti della nostra vita.
La storia inizia alla fine del 1938, quando il lavoro dei chimici Otto Hahn, Fritz Strassman e Lise Meitner portò alla scoperta che l'atomo - il cui vero nome deriva dal greco per "indivisibile" - poteva in effetti essere diviso. In remota collaborazione con Meitner, un rifugiato ebreo della Germania nazista che si era stabilito a Stoccolma, in Svezia, Hahn e Strassman hanno bombardato atomi di uranio grandi e instabili con piccoli neutroni all'Università di Berlino. Con loro sorpresa, hanno scoperto che il processo potrebbe produrre bario, un elemento molto più leggero dell'uranio. Ciò ha rivelato che era possibile dividere i nuclei di uranio in componenti meno massicci e chimicamente distinti.
Il trio di ricercatori ha capito all'istante che erano su qualcosa di importante. Cambiare l'identità stessa di un elemento era una volta la fantasia degli alchimisti: ora, era la realtà scientifica. Eppure, a quel tempo, avevano solo una vaga idea delle molte rivoluzioni scientifiche e culturali che la loro scoperta avrebbe suscitato.
Il lavoro teorico intrapreso da Meitner e suo nipote Otto Frisch si estese rapidamente a questa scoperta iniziale: un articolo pubblicato su Nature nel gennaio 1939 descriveva non solo la meccanica della fissione, ma anche la sua sorprendente produzione di energia. Quando scoppiarono pesanti nuclei di uranio, passando da stati instabili ad alta energia a stati stabili a bassa energia, rilasciarono enormi quantità di energia. Inoltre, gli atomi di schisi spargono neutroni vaganti che erano essi stessi in grado di innescare la fissione in altri nuclei vicini.
Dopo che un team americano della Columbia University replicò prontamente il risultato di Berlino, fu chiaro che il potere della divisione dell'atomo non era uno scherzo. Dato il clima geopolitico intenso del tempo, la fretta di capitalizzare su questa nuova tecnologia ha assunto un significato tremendo. Il mondo stesso assomigliava a un atomo instabile sull'orlo dell'autodistruzione. Negli Stati Uniti, il presidente Franklin Roosevelt si preoccupava sempre più dell'ascesa di tiranni carismatici all'estero.
Il voluminoso reattore fu eretto sotto le tribune di Staggs Field. (Università di Chicago) Per alcuni chimici e fisici, la situazione sembrava ancora più terribile. "Gli scienziati, alcuni dei quali [incluso Albert Einstein e il fisico ungherese Leo Szilárd] erano rifugiati dall'Europa fascista, sapevano cosa fosse possibile", afferma il professore di fisica dell'Università di Chicago Eric Isaacs. “Conoscevano Adolf Hitler. E con i loro colleghi e colleghi qui in America, si sono resi conto molto rapidamente che ora che avevamo la fissione, sarebbe certamente possibile usare quell'energia in modi nefasti ”.
Particolarmente spaventosa era la possibilità di mettere insieme una catena di reazioni di fissione per generare energia sufficiente a provocare una vera distruzione. Nell'agosto del 1939, questa preoccupazione spinse Einstein e Szilárd a incontrarsi e redigere una lettera a Roosevelt, avvertendolo del pericolo che la Germania creasse una bomba nucleare e lo esortasse a iniziare un programma di intensa ricerca interna negli Stati Uniti Einstein, a cui piace Liza Meitner aveva abbandonato la sua cattedra in Germania mentre il sentimento antisemita stava prendendo piede, sostenendo il grave messaggio, assicurando che avrebbe lasciato una profonda impressione sul presidente.
Un mese dopo, l'esercito di Hitler marciò in Polonia, innescando la seconda guerra mondiale. Come descrive Isaacs, un riluttante Roosevelt si avvicinò presto al modo di pensare di Szilárd e vide la necessità che gli alleati sconfissero la Germania con un'arma nucleare. Per raggiungere questo scopo, ha formalmente chiesto l'aiuto di un gruppo di ricercatori nucleari impegnati e di grande talento. "Ho convocato una commissione", scrisse Roosevelt in una lettera di follow-up a Einstein, "per indagare a fondo sulle possibilità del tuo suggerimento in merito all'elemento dell'uranio".
"La lettera di Einstein ha impiegato un po 'di tempo per sistemarsi", dice Isaacs, "ma una volta che lo ha fatto, i finanziamenti sono iniziati. E Arthur Holly Compton, che era a capo del dipartimento di fisica dell'Università di Chicago, fu in grado di raccogliere una squadra da sogno di scienziati - chimici, fisici, metallurgisti - tutti qui all'università entro il 1941. Tra cui Enrico Fermi, incluso Szilárd. Proprio qui nel campus. Ed è lì che hanno fatto l'esperimento. "
Una veduta aerea del quadrangolare commemorativo che ora commemora il CP-1. Al suo centro (o nucleo) si trova la scultura bulbosa di Henry Moore, "Energia nucleare". I viticci neri circostanti comprendono un'installazione temporanea intitolata "Soglie nucleari", di Ogrydziak Prillinger Architects. (Università di Chicago) L'obiettivo della squadra dei sogni era produrre una serie autosufficiente di eventi di fissione in un ambiente controllato: in altre parole, una reazione a catena nucleare. Hahn e Strassman avevano osservato la fissione in alcuni atomi isolati. Ora Compton, Fermi e Szilárd volevano mettere insieme miliardi di fissioni, con i neutroni rilasciati da una reazione innescando le successive. L'effetto aumenterebbe in modo esponenziale, così come la sua produzione di energia.
Per eseguire l'esperimento, avrebbero dovuto creare il primo reattore nucleare al mondo, un apparato squadrato di mattoni di grafite e legno di circa 60 piedi di lunghezza e 30 piedi di larghezza e altezza. All'interno del dispositivo, le barre di controllo del cadmio assorbivano i neutroni in eccesso dalle reazioni di fissione, prevenendo una catastrofica perdita di controllo. Nella sua nicchia sotto le tribune dello Stagg Field dell'università, il reattore - progettato e fabbricato nell'arco di un solo mese - ha indotto con successo una reazione a catena nucleare e si è attinto a esso per generare energia.
Il lavoro del team scientifico all-star di Chicago ha costituito il primo passo fondamentale verso l'obiettivo del Progetto Manhattan di sviluppare una bomba nucleare prima dell'Asse. Tale obiettivo sarebbe stato realizzato nel 1945, quando gli Stati Uniti lanciarono bombe atomiche su Hiroshima e Nagasaki, portando una fine mortale e provocatoria alla guerra. ("Guai a me", secondo quanto riferito da Einstein sentendo la notizia.) Eppure, la svolta di Chicago Pile-1, soprannominato CP-1, rappresentò più di un passo verso una maggiore potenza militare per gli Stati Uniti. Dimostrò che l'umanità capacità di attingere ai cuori degli atomi per ottenere carburante.
Uno dei lasciti più evidenti dell'esperimento CP-1 è la crescita del settore dell'energia nucleare, che il fisico Enrico Fermi è stato determinante nell'avvio dopo il suo tempo con il gruppo di ricerca nascosto di Chicago. "A lungo termine Fermi non aveva davvero interesse per le armi", afferma Isaacs. "Naturalmente ha lavorato al Progetto Manhattan ed è stato totalmente dedicato - ma quando la guerra era finita, ha continuato a costruire reattori, con l'idea che sarebbero stati usati per uso civile, per la produzione di energia".
"Energia nucleare" di Henry Moore visto di lato. Sullo sfondo si profila la cupola della Biblioteca Joe e Rika Mansueto. (Università di Chicago) Isaacs osserva che la fissione controllata dimostrata con CP-1 ha anche spianato la strada per l'integrazione della tecnologia nucleare nella medicina (si pensi ai raggi X, alle scansioni TC e ad altri strumenti diagnostici, nonché alle terapie contro il cancro) e all'agricoltura (Isaacs cita come una esempio uno sforzo in corso per diversificare geneticamente le banane attraverso l'irradiazione tattica dei loro geni). Eppure uno degli impatti su larga scala del CP-1 era sulla pratica della scienza stessa.
"Se pensi a quello che è successo subito dopo la guerra", afferma Isaacs, "alcune delle prime cose che sono state create sono state le agenzie federali che finanziano la ricerca in questo paese: la Commissione per l'energia atomica, che ora viene chiamata Dipartimento dell'Energia, e anni dopo, il National Institutes of Health e la National Science Foundation. ”Queste agenzie sono nate dopo il successo del CP-1 e il Progetto Manhattan ha aperto la strada a una rinnovata fiducia pubblica nella scienza e nella tecnologia.
Anche la collaborazione scientifica del "dream team" di prestigio è salita alla ribalta grazie allo sforzo del CP-1. Isaacs vede la ricerca sul cancro intercollegiale di oggi, ad esempio, come la naturale estensione del modello del Progetto Manhattan: riunire le menti più brillanti di tutto il paese e lasciare che la magia accada. Grazie a Internet, i ricercatori moderni spesso condividono dati e ipotesi in modo digitale anziché fisico, ma l'idea e la prototipazione a fuoco rapido e orientate agli obiettivi dei Chicago Pile-1 giorni è molto viva e vegeta.
Stagg Field fu chiuso nel 1957, le gradinate che un tempo proteggevano il primo reattore nucleare artificiale al mondo distrutto in modo sommario. Il sito è ora un umile quadrangolo grigio, circondato da strutture di ricerca universitarie e biblioteche. Al centro di questo spazio aperto, una forte scultura in bronzo con un carapace arrotondato commemora le scoperte atomiche. La sua forma potrebbe essere interpretata come uno scudo protettivo o la cresta di una nuvola di funghi. Intitolato "Energia nucleare", il pezzo è stato appositamente commissionato dallo scultore astratto Henry Moore.
"Si sta dissolvendo", Christine Mehring, presidente della storia dell'arte dell'Università di Chicago, chiede alla scultura criptica di Moore, "o si sta evolvendo?" Nel mondo nucleare che ora occupiamo, in cui siamo stati consegnati 75 anni fa, tali domande sembrano destinate a ci perseguitano per sempre.
