SCIENZA A SCUOLA

Esperienze scolastiche


Nel gennaio del 1939 il fisico danese Niels Bohr e il fisico belga Leon Rosenfeld si recarono negli Stati Uniti e informarono i colleghi del fatto che in Germania nel dicembre del '38 erano riusciti a produrre la fissione di atomi di uranio bombardati con neutroni lenti, e dell'interpretazione che nel giro di pochi giorni Lise Meimer e Otto Frish, rifugiatisi in Svezia per scampare alle persecuzioni dei nazisti, avevano dato dei risultati ottenuti da Hahn e Strassmann. Nel giro di poche settimane gli esperimenti furono ripetuti da diversi gruppi negli Usa. In questo modo fra i fisici nucleari che lavoravano negli Stati Uniti su questo problema si fece strada rapidamente la consapevolezza che mediante la realizzazione di una di dell'uranio si potesse costruire una superbomba nucleare di inaudita potenza distruttiva.

All'inizio dell'estate del 1939 Leo Szilard, Edward, Teller e Eugene Wigner, fisici ungheresi in esilio negli Stati Uniti per ragioni politiche, seppero che la Germania nazista aveva posto l'embargo sull'uranio cecoslovacco. Molto allarmati dalla possibilità che i tedeschi stessero preparandosi ad utilizzare la fissione dell'uranio per sviluppare armi nucleari, convinsero , rifugiatosi negli Stati Uniti dal 1933 a seguito delle leggi razziali, a firmare una lettera, da loro scritta ai primi di agosto, al Presidente degli Stati Uniti Franklin Delano Roosevelt per avvertirlo del pericolo. La lettera fu presentata al Presidente dal suo consigliere scientifico, il banchiere di origine russa Alexander Sachs soltanto l'11 ottobre 1939, quando la guerra in Europa era già scoppiata. [].

In seguito alla lettera di Einstein, Roosevelt decise di dare vita a un Uraníum Conimittee (UC), sotto la direzione di Lyman Briggs, presidente del National Bureau of Standards (NBS), con lo scopo di studiare le possibili applicazioni pratiche del processo di fissione dell'uranio. I fondi per le ricerche sull'uranio, che ammontavano inizialmente alla cifra irrisoria di 6000 dollari l'anno, furono forniti inizialmente al NBS dall'esercito e dalla Marina Usa. Tuttavia fino alla metà del 1940 le ricerche condotte dall'UC procedettero con un'esasperante lentezza provocando notevoli frustrazioni fra gli scienziati che vi lavoravano.

Ma nella primavera del 1940 scese in campo Vannevar Bush che cominciò ad affrontare con decisione il problema di mobilitare la comunità scientifica per la difesa. Bush, professore di ingegneria elettrica presso il (MIT), nel corso degli anni '30 era stato nominato preside della facoltà di ingegneria e vicepresidente del M1T stesso, il cui presidente era il fisico Karl Taylor Compton. La sua influenza negli ambienti scientifici e politici crebbe ulteriormente a partire dal 1939, quando si trasferì a Washington come presidente della più importante organizzazione privata per la ricerca, la Cárnegie Instítution of Washington (Ciw) e fu anche nominato presidente del National Advisory Commíttee for Aeronautics (NACA).

Dopo l'invasione della Francia da parte della Germania nel maggio del 1940, Bush organizzò una serie di incontri con Compton, con il chimico James Conant, presidente dell'Università di Harvard, Richard C. Tolman, rettore del California Institute of Technology (CalTech), Frank Jewett, ex presidente dei Bell Telephone Laboratories e presidente della NAS, con lo scopo di mettere a punto un piano dettagliato per la costituzione di un nuovo ente federale finanziato dal Governo, che avesse il compito di mobilitare la comunità scientifica e tecnologica degli Stati Uniti per effettuare ricerche riguardanti la difesa nazionale e la progettazione di nuove armi. Il piano fu presentato a Roosevelt il 27 giugno 1940 che approvò seduta stante l'istituzione dell'organizzazione promossa da Bush, il National Defense Research Committee (NDRC, finanziata con fondi per l'emergenza nazionale concessi dal Congresso al presidente, e chiamò Bush a presiederla. L'UC fu posto da Roosevelt sotto l'egida dell'NDRC.

Inizialmente Bush si limitò a spingere la Crw a sostenere le ricerche sulla separazione degli isotopi dell'uranio con tecniche di centrifugazione. Il problema della separazione degli isotopi dell'uranio era di importanza fondamentale per la possibile realizzazione di una reazione a catena, perché l'uranio che si trovava in natura era composto da una miscela di isotopi: quasi tutto U238, non fissile, mentre l'isotopo fissile U235 rappresentava soltanto lo 0,77% della miscela.

Nella primavera del 1941 l'UC si rivolse a Ernest Lawrence per chiedergli di affrontare con il suo gruppo di Berkeley il problema di isolare l'elemento 94 e di verificare se fosse fissionabile. All'inizio del '41 infatti il giovane chimico fisico Glenn T. Seaborg utilizzando il ciclotrone di Berkeley aveva bombardato con neutroni l'U238 riuscendo a "trasformarlo" nell'elemento 94, chiamandolo plutonio. Si pensava, sulla base di considerazioni teoriche, che il plutonio fosse fissile come l'U235 e quindi utilizzabile come materiale per la costruzione di una bomba nucleare. Inoltre lo stesso Lawrence aveva cominciato ad affrontare utilizzando il ciclotrone il problema della "separazione elettromagnetica" degli isotopi dell'uranio.

In seguito a questi risultati Lawrence si convinse subito che il processo di fissione poteva essere utilizzato per la costruzione di esplosivo nucleare e cominciò a esercitare pressioni su Bush perché l'attività dell'UC venisse potenziata assumendo un gruppo permanente di tecnici e scienziati e nominando un comitato di consulenti, fra cui lo stesso Lawrence.

Il 14 aprile del '41 il fisico di origine tedesca Rud Ladenburg, che risiedeva a Princeton, inviò a Briggs la lettera seguente:
"Caro Dr. Briggs,
può interessarla di sapere che un mio collega, arrivato da Berlino via Lisbona alcuni giorni fa, ha portato il seguente messaggio: un collega affidabile che sta lavorando in un laboratorio di ricerche tecniche gli ha chiesto di farci sapere che un gran numero di fisici tedeschi sta lavorando intensamente sul problema della bomba all'uranio sotto la direzione di Heisenberg, che lo stesso Heisenberg sta cercando di rallentare il lavoro per quanto è possibile, temendo i catastrofici risultati di un successo, ma non può fare a meno di adempiere gli ordini a lui dati, e se il problema può essere risolto, sarà probabilmente risolto in vicino futuro. Così ci ha consigliato di affrettarci se gli USA non vogliono arrivare troppo tardi".

Questa lettera contribuì sicuramente a rafforzare il già diffuso convincimento che il programma di ricerche della Germania nazista sulla bomba atomica avesse ormai raggiunto uno stadio molto più avanzato dei corrispondenti programmi degli Stati Uniti e della Gran Bretagna.

Ai primi di maggio del '41 Kenneth Bainbridge, di ritorno dall'Inghilterra, informò i membri del Comitato Consultivo della NAS che gli inglesi erano convinti che si potesse realizzare la costruzione di una bomba atomica entro due anni. Da cosa nasceva l'ottimismo degli scienziati inglesi sulle prospettive di riuscire a costruire in tempi brevi una bomba all'uranio? Uno degli ostacoli principali da superare nella costruzione di una bomba all'uranio riguardava, come si è detto, il problema della separazione degli isotopi, in modo da isolare una sufficiente quantità dell'isotopo raro U235.

Gli inglesi erano tuttavia giunti alla conclusione che per raggiungere la cosiddetta "massa critica" (cioè la massa minima di materiale fissile necessaria per la realizzazione di una bomba a fissione) erano necessari circa 10 kg di U235, e che quest'ultimo potesse essere separato dall'U238 mediante il metodo della diffusione gassosa. Anche negli Stati Uniti il fisico chimico Harold Urey, che aveva vinto il premio Nobel per la scoperta del deuterio fatta nel 1932, e il fisico John Dunning avevano cominciato a effettuare ricerche per la messa a punto di questa tecnica per la separazione degli isotopi dell'uranio presso la Columbia University.

Tuttavia il rapporto del Comitato Consultivo della NAS, completato il 17 maggio 1941, pur sottolineando che la fissione nucleare poteva essere utilizzata per la propulsione di navi e per produrre sostanze radioattive da utilizzare contro truppe nemiche e popolazioni civili, concludeva che esisteva soltanto "una possibilità molto remota" di utilizzare la fissione per costruire bombe atomiche, in stridente contrasto con le conclusioni in proposito a cui erano giunti gli scienziati inglesi. Il Comitato Consultivo concludeva raccomandando che le ricerche promosse dall'UC continuassero con un budget di 350.000 dollari per altri sei mesi, e che successivamente un nuovo comitato riprendesse in esame il problema sulla base dei risultati ottenuti.

Il secondo rapporto del Comitato Consultivo della NAS fu presentato a Bush e Conant l'11 luglio del '41. Anche questa volta il rapporto del Comitato sottolineava come non si potessero ancora fare valutazioni precise sulle possibili applicazioni della fissione, ma raccomandava che le ricerche fondamentali sull'uranio continuassero, con un budget di 550.000 dollari, per un altro anno al cui termine l'intera questione avrebbe dovuto essere riesaminata.

Tuttavia in appendice al rapporto era annessa una relazione di minoranza di Lawrence che raccomandava l'immediata produzione su vasta scala dell'elemento 94, prevedendo la possibilità di costruzione di reattori nucleari e di super bombe al plutonio.

Il 3 ottobre del '41 Bush e Conant ricevettero da Thomson, presidente della equivalente commissione inglese (MAUD), il rapporto ufficiale, le cui conclusioni erano molto ottimistiche sia per quanto riguardava l'utilizzazione di tecniche di separazione degli isotopi dell'uranio che per le prospettive di costruzione di una bomba atomica. Lo stesso giorno Bush chiese a Jewett chiese udienza a Roosevelt.

L'incontro con Roosevelt avvenne il 9 ottobre alla presenza del vicepresidente Henry Wallace. Secondo i resoconti ufficiali, "la decisione che gli Stati Uniti dovessero esaminare se era possibile costruire una bomba atomica fu presa nella massima segretezza da Franklin D. Roosevelt il 9 ottobre 1941. Quel giorno il Presidente non approvò né la costruzione di impianti né ancor meno la fabbricazione di bombe..Il 21 ottobre un nuovo rapporto del Comitato, in netto contrasto con i primi due, arrivava alla secca conclusione che "una bomba a fissione di potenza eccezionalmente distruttiva si potrà ottenere portando rapidamente insieme una massa sufficiente dell'elemento U235. Ciò sembra essere vero come può esserlo qualsiasi previsione fondata teoricamente e sperimentalmente, ma non realizzata". Il rapporto valutava che il costo dell'intero progetto avrebbe raggiunto un totale di 133 milioni di dollari, mentre la somma effettivamente spesa dal giugno del '42 all'agosto del '45 superò i 2 miliardi di dollari.


Einstein e Szilard stendono la lettera a Roosevelt


Vannevar Bush, inventore negli anni '30 di un predecessore del pc analogico


Franklin Delanoe Roosevelt, presidente degli USA dal 1933 al 1945


Ernest Lawrence, lo scienziato che inventò il ciclotrone


Harold Urey, premio Nobel per la chimica nel 1934


Arthur compton, Nobel per la fisica nel 1927