Los Alamos e la fisica del ‘900

Scienza e storia nel “Manhattan Project”2° parte

Enrico Fermi (1901-1954)F.Calgaro

• 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

• 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

Enrico FermiEnrico Fermi

F.CalgaroAlbert Einstein

F.Calgaro

Albert Einstein

“The gadget”F.Calgaro

2 anni 3 mesi 16 giorni : marzo ’43 – luglio ’45Roosevelt 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 torrettaLocalità deserta Alamogordo (N.M.), Trinity site (Jornada del Muerto).

“The gadget”F.Calgaro

F.Calgaro

Oppenheimer

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

“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.”

About 40 seconds af ter the explosion the air blast reached me. I tried to estimate its strength by dropping f romabout six feet smallpieces of paper bef ore, during, and af ter the passage of the blastwave. Since, at the time, there was no wind I could observe verydistinctly and actually measure the displacement of the pieces of paper that were in the process of falling while the blast waspassing. The shif t 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.

Trinity Test, July 16, 1945, Eyewitness Accounts – E.Fermi

Trinity TestF.Calgaro

Reazione a TrinityF.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 scienziatiF.Calgaro

11 giugno 1945: Rapporto Franck (Chicago) impiego dimostrativo dell’atomica su isola disabitata, davanti a rappresentantidelle Nazioni Unite

Szilard Petition, July 17, 1945 : Leo Szilard e 69 scienziati di Chicago scrivono al Presidente Truman chiedendo1- 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 preavviso26% si invitino delegati giapponesi ad una dimostrazione negli Stati Uniti15% si usi la bomba sul Giappone senza preavviso11% si faccia esplodere una bomba in un’isola deserta, in visione al pubblico2% 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

F.CalgaroTruman,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.

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 ! F.Calgaro

1949: primo esperimento atomico U.R.S.S.1950: confessione di Fuchs, 14 anni di prigionia

Commenti autorevoliCommenti autorevoliF.Calgaro

A.Einstein: "Poiché prevedo che per lungo tempo l'energia atomica non 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 autorevoliCommenti autorevoliF.Calgaro

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”

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.

La ricerca di oggi al LANL

F.Calgaro

TECNOLOGIE LEGATE AGLI ARMAMENTI (solo cittadini americani)RICERCA DI BASE (FISICA DEI MATERIALI, QUANTISTICA)BIOLOGIA e BIOFISICA (AIDS…)OTTICA e LASERALTI CAMPI MAGNETICIACCELERATORI di PARTICELLEGEOLOGIA e SISMOLOGIAASTROFISICA

Bibliografia e materiale consigliato

F.Calgaro

Testi: “I giorni dell’apocalisse ” Bonacina-Bonetti, Mursia“Atomi in famiglia” Fermi Laura, Arnoldo Mondadori

Alcuni siti:www.lanl.govhttp://seattletimes.nwsource.com/trinity/supplement/truman.htmlhttp://www.fondazionebassetti.org/0due/threads/07fermi.htm

Film: “L’ombra dei mille soli” con Paul Newmann

F.Calgaro

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