La bomba atomica
FISSIONE NUCLEARE
INTRODUZIONE
L'idea che la materia sia formata da un insieme di elementi microscopici esiste fin dalla Grecia Antica. Democrito, filosofo nato ad Abdera, in Tracia, e attivo intorno al 420 a.C. fu tra i fondatori della scuola atomistica, il cui pensiero appare notevolmente affine a quello della scienza moderna. Gli atomisti credevano che tutto fosse composto da atomi, dal greco άτομος àtomos : indivisibile, da sempre in costante movimento. Questo concetto ha accompagnato nel tempo il progresso dell'umanità: Isaac Newton, ad esempio, si rifece ad esso nella sua teoria corpuscolare della luce. Nella seconda metà del XIX secolo, quando venne scoperto l'elettrone, il costrutto filosofico che Democrito aveva usato per mediare tra il monismo di Parmenide ed il pluralismo di Empedocle iniziò a prendere la forma di una teoria scientifica vera e propria. Tra il 1902 ed il 1932, grazie ai lavori di diversi fisici quali John Dalton, Joseph Thomson, Ernest Rutherford, Niels Bohr, Albert Einstein e James Chadwick, venne completato il modello atomico moderno.
IL MODELLO ATOMICO
L'atomo risulta quindi essere composto da un certo numero di elettroni, con carica elettrica negativa, in orbita attorno ad un nucleo formato da nucleoni distinti ulteriormente tra protoni, con carica positiva, e neutroni a carica nulla ( Figura 1 ).
Sebbene la maggior parte dei nuclei abbia forma oblunga, molte delle loro proprietà possono essere illustrate considerando nuclei sferici ( o dotati di simmetria sferica ).
Occorre a questo punto osservare che il modello appena illustrato sembra presentare un problema fondamentale: i protoni nel nucleo, infatti, essendo dotati tutti di carica elettrica positiva, dovrebbero respingersi tra loro per effetto della forza elettromagnetica ( forza di Coulomb ) . Dato che ciò non avviene, si intuisce l'azione di un'altra forza, la forza nucleare forte, teorizzata da Ettore Majorana. Egli era membro del gruppo di scienziati noto come "I Ragazzi di via Panisperna" (Figura 2 ) diretto da Enrico Fermi e con sede presso il civico 90 di via Panisperna, a Roma.
La forza nucleare forte è efficace entro distanze estremamente piccole ( 10
-13cm o 0,0000000000001 cm ), ma permette all'atomo di esistere, mantenendone unito il nucleo.
RADIOATTIVITÀ
Tutti gli elementi chimici sono classificati in base al numero dei protoni presenti nei nuclei degli atomi che li compongono.
Gli atomi di un certo elemento che presentano lo stesso numero di protoni, ma diverso numero di neutroni, sono chiamati isotopi dell'elemento considerato.
Tra tutte le combinazioni possibili di protoni e neutroni esistenti in natura o create artificialmente in laboratorio, alcune formano nuclei stabili, le altre generano nuclei instabili, detti anche radioattivi. In generale, per qualunque sistema fisico, alla massima condizione di stabilità corrisponde un valore minimo di energia. Questo risulta facilmente intuibile se si pensa all'energia come ad uno "stimolo", che tende a smuovere il sistema dalla sua condizione iniziale. Di conseguenza, in un nucleo atomico stabile, i nucleoni sono saldamente legati tra loro e si trovano nello stato energetico più basso possibile. Se, d'altra parte, il nucleo è instabile, esso tenderà a disperdere una parte della sua energia attraverso vari processi di decadimento radioattivo, classificati in base ai prodotti che possono generare.
- decadimento Alpha: corrisponde all'emissione di una particella alpha, formata da due protoni e due neutroni.
- decadimento Beta: i prodotti di tale decadimento sono una particella carica negativamente ( elettrone ) o positivamente ( positrone ) e un neutrino ( particella con massa quasi zero ed altissima energia ).
- decadimento Gamma: corrisponde all'emissione di fotoni, le particelle fondamentali che formano la radiazione elettromagnetica. I fotoni sono privi di massa e nel vuoto si muovono alla velocità della luce.
- emissione di neutroni che possono trovarsi in eccedenza nel nucleo rispetto ai protoni ed emissioni di vari tipi di particelle subatomiche.
- FISSIONE NUCLEARE: che può essere spontanea, per elementi con alto numero di protoni ( >230 ), oppure indotta.
È importante notare che tutti questi fenomeni non si verificano in modo indipendente, ma sono eventi dinamici spesso collegati tra loro e si susseguono trasformando l'atomo in uno o più dei suoi isotopi, finché questi non risultano stabili.
Infine, un alto numero di protoni (Z) nel nucleo lo rende instabile, visto che la forza nucleare forte fa difficoltà a contrastare totalmente la repulsione di Coulomb. È stato osservato che non esistono isotopi stabili per Z > 82. Ciò ci dice che tutti gli elementi ricchi di protoni, come ad esempio l'Uranio, sono instabili.
LA FISSIONE
La fissione è una reazione nucleare nella quale il nucleo di un atomo si divide rilasciando neutroni, prodotti di fissione ed energia. I neutroni emessi in questo modo possono a loro volta dare origine ad altre reazioni di fissione.
Nella fissione nucleare, un neutrone "proiettile" colpisce un nucleo "bersaglio", venendo da esso assorbito. Questo avviene con una probabilità maggiore se il neutrone ha un’ energia cinetica di circa 0,025 elettronVolt. Questo tipo di neutroni sono detti termici, o lenti.
Il ruolo dei neutroni termici nelle reazioni di fissione rappresenta un tema centrale nel meccanismo di funzionamento dei reattori e delle armi nucleari ed è stato oggetto di studio di Enrico Fermi insieme ai Ragazzi di via Panisperna.
Il seguente modello, chiamato a goccia di liquido, descrive il fenomeno di fissione nucleare.
( Figura 3.1 ) Il nucleo nella sua condizione iniziale: esiste in equilibrio e la forza nucleare forte supera la forza elettrostatica che respinge i suoi protoni.( Figura 3.2 ) Il neutrone proiettile viene assorbito, trasferendo la sua energia al nucleo. Si forma dunque un nucleo composto, che si trova in uno stato eccitato. Se l'energia così fornita è superiore ad un certo valore critico, il nucleo inizia ad oscillare e la sua forma sferica viene alterata, diventando più simile a quella di un manubrio.
( Figura 3.3 ) Nella regione della strozzatura dove i protoni si allontanano gli uni dagli altri, la forza nucleare, come detto efficace solamente a distanze molto brevi, non riesce a compensare ulteriormente la repulsione dovuta alla forza di Coulomb. Avviene così la fissione del nucleo.
Vengono prodotti due isotopi del nucleo iniziale a loro volta radioattivi, che subiscono generalmente un decadimento Beta. Sono liberati un numero variabile di neutroni veloci, in contrapposizione ai neutroni lenti analizzati in precedenza, ed una grande quantità di energia.
L'energia generata dalla fissione nucleare può essere calcolata secondo il
principio di conservazione della massa/energia. Infatti la somma delle masse dei prodotti della reazione è leggermente inferiore a quella delle masse del neutrone proiettile e del nucleo bersaglio. Si applica dunque la famosissima formula
E=mc² per ottenere l'energia corrispondente alla differenza di massa misurata.
NOTA FINALE
Una piccola nota in conclusione. Se, per caso, la precedente esposizione dovesse risultare al lettore ostica e di difficile comprensione, ciò accade perché la materia trattata lo é. Nessuno degli argomenti che riguardano le dinamiche degli atomi e dei loro componenti è "facile". Perfino una semplificazione apparentemente banale come "un atomo colpito da un neutrone si spacca e produce energia", benché in ultima analisi corretta, genera una serie di interrogativi che sono complessi da chiarire. L'evidenza della difficoltà intrinseca negli argomenti discussi deve servire come tributo agli sforzi di coloro che li hanno studiati in dettaglio e con dedizione estrema, sacrificandosi per portare l'umanità verso l'era atomica.
BIBLIOGRAFIA
- Bertrand Russel, Storia della filosofia occidentale, Euroclub Italia, 1983.
- Renato Angelo Ricci, Fisica nucleare, Enciclopedia della scienza e della tecnica, 2007.
- R. W. Spence and G. P. Ford, High Energy Fission, University of California, Los Alamos Scientific Laboratory, Los Alamos, New Mexico, 1953.
- U.S. Department of Energy, Atomic and Nuclear Physics, Handbook Manual, 1996.
IL PROGETTO MANHATTAN
INTRODUZIONE
"Signore, il recente lavoro di E.Fermi e L.Szilard, comunicatomi tramite manoscritto, mi porta ad assumere che l'elemento Uranio possa essere trasformato in una nuova ed importante fonte di energia nell'immediato futuro. …"
Con queste parole, datate 2 agosto 1939, iniziava una lettera sottoscritta da Albert Einstein, in cui si chiedeva al Presidente Franklin D. Roosevelt di rifornire le riserve americane di Uranio e di sostenere, con la sua Amministrazione, i fisici atomici negli Stati Uniti, considerata anche l'eventualità che la Germania stesse indirizzando le proprie risorse nella medesima direzione. Era l'alba del Progetto Manhattan.
NATURALMENTE, UN ITALIANO
Nel 1934, Enrico Fermi ed i Ragazzi di via Panisperna avevano iniziato ad espandere il lavoro sulla radioattività artificiale, introducendo una novità nel processo di ricerca: invece di bombardare i nuclei dei vari elementi con particelle cariche, com'era stato fatto fino ad allora, usarono i neutroni. Così facendo, Fermi ottenne le prime fissioni atomiche, senza in realtà riconoscere subito la natura del fenomeno osservato. Solo nel dicembre del 1938 i chimici Otto Hahn e Fritz Strassmann formalizzarono la fissione dell'Uranio.
DALLA TEORIA ALLA PRATICA
Mentre la guerra divampava in Europa, vennero approfonditi gli studi sulle proprietà dell'Uranio e del Plutonio. Una prima svolta si ebbe nel luglio del 1941 quando il MAUD, un gruppo scientifico britannico operante tra le Università di Birmingham, Liverpool, Oxford e Cambridge, attestò l'effettiva possibilità di produrre una bomba che sfruttasse l'energia nucleare. Il 9 ottobre seguente, Roosevelt chiese quindi a Vannavar Bush di valutare i costi ed i mezzi necessari allo sviluppo di tale ordigno. La decisione di procedere venne presa il 6 dicembre 1941, il giorno precedente all'attacco giapponese su Pearl Harbor.
OPPENHEIMER ED IL PROGETTO MANHATTAN
Ta il 1941 ed il 1942, gli sforzi degli scienziati nelle Università americane erano diretti ad ottenere una quantità utile di materiale radioattivo ed era previsto l'avvio di vari impianti pilota, per preparare le strutture dove separare l'Uranio 235 dal più comune Uranio 238. Quando Arthur Compton, Premio Nobel per la fisica nel 1927, venne incaricato di dirigere i lavori, egli preferì stabilire la propria sede presso il Laboratorio Metallurgico di Chicago, per concentrarsi sulla realizzazione del reattore a fissione, ponendo Fermi a capo delle operazioni. Compton assegnò inoltre a Robert J. Oppenheimer il compito di coordinare la costruzione dell'arma atomica. Nativo di New York, Oppenheimer era stato un fisico teorico attivo nel campo della meccanica quantistica. Egli era un uomo di profonda sensibilità, che colse da subito la difficoltà della situazione: le ricerche erano, usando le sue stesse parole:
" … tremendamente frammentate, soffrivano di mancanza di comunicazione e d'una concezione malsana della segretezza". Era opinione diffusa che il progetto fosse mal gestito e che si sarebbero potute fare cose molto più utili per contribuire alla causa americana in guerra. In questo clima incerto, il Manhattan Engineer District venne stabilito a New York. Era il 13 agosto 1942.
LOS ALAMOS
Il colonnello Leslie C.Groves fu nominato responsabile militare del progetto Manhattan in settembre. Durante una cena, Oppenheimer gli espresse la necessità che i ricercatori potessero avere un posto unico dove lavorare insieme, condividendo dubbi e scoperte. L' osservazione evidentemente colpì il colonnello, perché poco dopo iniziò la ricerca di un luogo atto a tale scopo. Nel 1941, parlando ipoteticamente del progetto sulla bomba, Oppenheimer l'aveva definito "Mojave Experiment". In seguito, scherzò sul fatto che fosse stato
"il deserto sbagliato". Venne infatti scelto Los Alamos in Nuovo Messico, un piccolo centro situato sulla cima di una mesa, sia per ragioni di segretezza, sia per la naturale bellezza del luogo. La posizione di Los Alamos opponeva numerosi ostacoli, come ad esempio l'approvvigionamento idrico, che fu un costante problema, ma
"...se bisogna chiedere a delle persone di essere essenzialmente segregate, non le si può rinchiude sul fondo di un canyon". Il 2 dicembre 1942, il gruppo guidato da Enrico Fermi ottenne una fissione stabile nel primo reattore nucleare della storia, il Chicago Pile-1. Gli impianti pilota vennero abbandonati e si decise di passare direttamente alla produzione di materiale fissile su scala industriale. Nei primi mesi del 1943, diversi stabilimenti per la lavorazione del Plutonio furono avviati a Oak Ridge nel Tennessee ed a Hanford nel Washington.
Tutto ormai era pronto: in marzo, gli scienziati selezionati accuratamente da Oppenheimer iniziarono ad arrivare a Los Alamos. Emilio Segrè, ammirando le magnifiche cime innevate di Sangre de Cristo visibili oltre il deserto, commentò laconico:
"we are going to hate this view".
L'OPERA INARRESTABILE
Segrè non sbagliava, nel Pannello B si possono comprendere tutti i problemi affrontati a Los Alamos. Verso la fine del 1943, John von Neumann si recò in Nuovo Messico per aiutare nella ricerca sull'implosione. Oppenheimer descrisse il generale senso di agonia che pervase il laboratorio nell'estate del 1944, quando si capì che il metodo ad implosione era l'unico a poter essere usato per il Plutonio, perché presentava delle difficoltà tecniche su cui molti dei presenti non erano esperti.
Gran parte della tecnologia usata per "the Gadget" dovette essere inventata in corso d'opera, e solo tra il febbraio e l'aprile del 1945 si riuscì a comprendere che il Plutonio in fase delta risultava sufficientemente stabile da poter essere lavorato senza sacrificare l'efficacia della bomba. Le lunghe giornate di Los Alamos erano interrotte solo sporadicamente da qualche sabato sera passato a Santa Fe e da alcune escursioni sulle Montagne Rocciose: erano occasioni rare, che permettevano però ai ricercatori di sentirsi in qualche modo "più umani". Il 12 aprile morì il Presidente Roosevelt ed il nuovo Presidente Harry S.Truman venne informato sul progetto da Groves il 25 dello stesso mese. Il 7 maggio la Germania si arrese agli alleati, ma la guerra proseguiva ancora nel Pacifico. Truman posticipò la sua presenza a Potsdam, dove avrebbe incontrato i leaders inglesi e sovietici, in attesa del risultato del primo test nucleare. Un ritardo oppure un fallimento avrebbero messo in discussione anni di lavoro. Inoltre molti, tra cui Szilard, dubitavano che un'arma come quella prodotta dovesse essere utilizzata. Venne allertato il Governatore del Nuovo Messico e la legge marziale era pronta per essere imposta nello Stato. "The Gadget" venne assemblato il 13 di luglio presso il McDonald Ranch House, una proprietà abbandonata costruita da degli immigrati tedeschi nel 1913. Qui le semisfere di Plutonio vennero consegnate a Louis Slotin, capo del team di assemblaggio del pozzo. Slotin posizionò l'iniziatore Urchin nel nucleo, quindi Cyril Smith sigillò il "demon core" nel medio di Uranio. Gli ultimi spazi vuoti rimasti vennero riempiti con della foglia d'oro, completando "the Gadget" intorno alle 16:45 del 15 luglio. L'ordigno fu quindi sospeso su una torre alta 30 metri. Accompagnata dalla paura di vedere soltanto una misera "fiammella", giunse infine l'alba del 16 luglio 1945.
TRINITY
Quella mattina il test, originariamente previsto per le 4:00 AM, venne ritardato a causa di un temporale. Il bollettino meteorologico decisivo giunse alle 4:45 AM ed il countdown finale da 20 minuti iniziò alle 5:10. I rifugi più vicini erano stati posizionati oltre 9 km a Nord, Sud ed Ovest rispetto al sito di Trinity. Erano occupati dal personale di Los Alamos, sia militare che scientifico. Bush, Chadwick ed altri VIP si trovavano a 32 km di distanza. Fermi decise di scommettere con alcuni militari se solamente tutto lo Stato stesse per essere distrutto, oppure se un incendio dell'atmosfera avrebbe incenerito l'intero pianeta. Kenneth Bainbridge, responsabile dell'esperimento, non approvò l'ironia del nostro, il quale spaventò i soldati al punto che alcuni chiesero di poter abbandonare le loro posizioni.
Alle 5:29:35 AM, "the Gadget" esplose con una potenza compresa tra 15 e 20 kilotoni.
Tutti compresero di trovarsi alle porte di una nuova era. William L. Laurence del New York Times paragonò le figure dei presenti a quelle degli uomini primitivi che danzavano davanti al fuoco. Val Fitch, altro Premio Nobel per la fisica, superò eccitato il terrapieno di protezione, dimenticandosi dell'onda d'urto in arrivo e dovette ripiegare di gran carriera. Fermi misurò la forza della detonazione con dei foglietti di carta. Robert Oppenheimer scese lentamente dalla macchina in cui si trovava, guardando verso il nuovo sole che aveva appena brillato dinnanzi ai suoi occhi. Aveva compiuto la sua missione. Gli passarono per la mente le parole con cui Vishnu tenta di impressionare il Principe Arjuna nel mito induista Bhagavad Gita:
"Ora io sono diventato Morte, il distruttore dei Mondi."
BIBLIOGRAFIA
- atomicarchive.com, Chronology of the Manhattan Project..
- Bainbridge K., Trinity, Los Alamos National Laboratory, 1976.
- Groueff S., J. Robert Oppenheimer's interview, Voices of the Manhattan Project, Atomic Heritage Foundation, 1965.
- Rhodes R., the Making of the Atomic Bomb, Simon & Schuster, 1986.
THE GADGET
INTRODUZIONE
Quello che ho voluto ricostruire è il nocciolo centrale del dispositivo
Y-1561, la prima
arma a fissione nucleare al Plutonio operante con meccanismo a lente d'implosione, soprannominato “the Gadget” durante la sua costruzione. Di seguito se ne intendono illustrare la struttura ed il principio di funzionamento.
CRITICITÀ
Al fine di comprendere le funzioni dei componenti utilizzati nel design di “the Gadget”, si elencano alcune delle criticità affrontate durante la sua progettazione:
- Massa critica: si definiscono materiali fissili quegli elementi in grado di generare una reazione di fissione nucleare. La massa critica è la massa minima di materiale fissile in grado di sostenere una reazione a catena di fissione.
- Plutonio e Polonio: i materiali radioattivi usati come principale fonte di energia sono estremamente pericolosi e difficili da sintetizzare e lavorare. Le loro proprietà sono state parzialmente spiegate solo in tempi recenti, ed erano quasi sconosciute negli anni '40. Il Plutonio subisce significative variazioni di volume anche per modesti cambiamenti di pressione e temperatura, mentre il Polonio tende a vaporizzarsi nell’ aria dopo circa 45 ore se posto in un ambiente attorno ai 50 gradi Celsius. Avvicinare dei blocchi di Plutonio per stabilire la soglia di criticità delle loro masse è un esperimento delicatissimo, che ha causato diversi incidenti fatali per coloro che li conducevano ( Daghlian e Slotin ).
- Neutroni veloci e neutroni lenti: nel Pannello A si è già discusso delle differenze tra neutroni veloci e lenti, distinti in base alla loro energia cinetica. I primi interagiscono con maggiore difficoltà con i nuclei degli atomi, ma possono generare più velocemente una reazione di fissione con crescita esponenziale. I neutroni termici, invece, sono assorbiti più facilmente dai nuclei, ma sono letteralmente troppo lenti per produrre la reazione voluta prima che l'esplosivo esterno distrugga completamente il nucleo della bomba. Essi rischiano inoltre di essere prodotti spontaneamente dai materiali radioattivi in uso, e potrebbero dare inizio ad una fissione “anticipata”, facendo detonare l'ordigno senza che quest'ultimo sprigioni tutto il suo potenziale. I neutroni termici minacciano quindi la stabilità della bomba.
- Onda d'urto iniziale: l'onda d'urto che comprime il nucleo dell'arma deve essere simmetrica per aumentare la densità del materiale fissile e rendere la sua massa supercritica.
UNA VISIONE D’INSIEME
“The Gadget” era costituito da tre sezioni principali:
l'assemblaggio del pozzo ( pit assembly ),
l'assemblaggio implosivo ( implosion assembly ) ed
il contenitore della sfera esplosiva ( explosive sphere casing ).
Con riferimento alla Figura 4, é possibile osservare la struttura dell'arma, il cui cuore era costituito dal
pozzo di Plutonio ( plutonium pit ) e dall'iniziatore di neutroni denominato
Urchin, riccio, per via della sua forma che ricorda la struttura interna di un riccio di mare. Il pozzo era inserito in un medio di Uranio 235. Un guscio di Boro racchiudeva il Plutonio e l'Uranio, andando a formare l'assemblaggio del pozzo. L'assemblaggio implosivo era a sua volta composto da tre strati: le lenti esplosive esterne, che dovevano generare un'onda d'urto convergente verso l'interno, un potenziatore di questa onda d'urto ed una sfera di alluminio che conteneva l'assemblaggio del pozzo. Tutti questi elementi dovevano rispettare rigorosi standard di precisione, con una tolleranza di errore inferiore al 5% nella loro simmetria. Il contenitore della sfera esplosiva era stato sviluppato in maniera indipendente rispetto agli altri elementi dell'ordigno. Il modello 1561, da cui la bomba prendeva il suo nome ufficiale, era un guscio sferico con due coperchi ai poli e cinque blocchi longitudinali di dural, una lega temprata di alluminio, rame, manganese e magnesio, uniti da 90 bulloni. Lo spessore totale di questo guscio era di un pollice ( 2,54 cm ), ed esso era a sua volta contenuto in un ellissoide di acciaio unito lungo l'equatore. Nello spazio tra la sfera e l'ellissoide erano sistemati i detonatori elettrici. Infine, uno strato di sughero di 3,81 cm posto all'interno della sfera di dural comprimeva e teneva unito tutto l'assemblaggio implosivo.
L’ASSEMBLAGGIO IMPLOSIVO
Lo sviluppo del sistema a lenti implosive nascva dalla necessità di aumentare quanto più possibile ed in maniera uniforme la densità del nucleo. Si trattava di rendere convergente un'onda d'urto divergente, in modo molto simile ad una lente ottica che converge un fascio di luce. Una singola lente implosiva si basava sull'utilizzo di due esplosivi con velocità di detonazione diverse:
- esplosivo veloce: Composizione B, una miscela al 60% di ciclotrimetilentrinitroammina, o RDX, 39% di TNT e 1% di cera legante.
- esplosivo lento: Baratol, composto di nitrato di Bario e TNT ( 25-33% del totale ).
L’ASSEMBLAGGIO DEL POZZO
Siamo infine arrivati a descrivere il cuore della bomba atomica. Tutto il funzionamento di questo tipo di arma è essenzialmente una corsa tra la reazione a catena di fissione e l'esplosivo classico: la fissione doveva innescarsi nel nucleo e crescere esponenzialmente prima che il nucleo stesso venisse disintegrato. Il medio di Uranio 235 rappresentato dall'Oggetto 1 era ricoperto da uno strato di Boro arricchito di termoplastica acrilica, che doveva catturare eventuali neutroni termici prodotti nel nucleo prima della detonazione pianificata, stabilizzando quindi il sistema. L'Uranio serviva a confinare i neutroni veloci, riflettendoli verso l'interno perchè generassero ulteriori fissioni, inoltre la fissione dell'Uranio stesso forniva approssimativamente il 20% del potenziale della bomba.
Resta da trattare quello che veniva chiamato “demon core”, il nucleo demoniaco. Si trattava di due semisfere di una lega di Plutonio-Gallio ( delta phase Plutonium, 3,35% era la percentuale di Gallio ) del diametro di circa 9 cm, solide tranne che per una cavità centrale larga 2 cm contenente l'iniziatore di neutroni al Polonio-Berillio. L'iniziatore, qui esposto, comprendeva una sfera cava di Berillio ed un'altra sfera piena dal diametro di 0,8 mm. La sfera cava aveva 15 scanalature interne ed entrambi questi componenti erano ricoperti da un sottile strato di Nichel e Oro, che schermava il Berillio dalle particelle emesse durante il naturale decadimento radioattivo Alpha del Polonio 210, disposto a sua volta tra le scanalature e sulla sfera piena. 11 mg di Polonio erano stati usati nell'iniziatore. Il materiale fissile così assemblato si trovava al 78% della sua massa critica. Quando l'onda d'urto raggiungeva il nucleo di “the Gadget”, lo comprimeva portando la sua massa a 3-4 volte il limite critico, mescolandone i componenti al meglio grazie alle 15 scanalature dell'Urchin. Le particelle alpha prodotte dal Polonio 210 potevano colpire gli atomi di Berillio i quali, assorbito un neutrone, ne rilasciano due. In questo modo il Berillio fungeva da iniziatore di neutroni e doveva avviare la reazione di fissione nel Plutonio e nell'Uranio. È qui importante sottolineare come il problema dei neutroni veloci da fissione era stato risolto aumentando la densità del materiale fissile e di conseguenza anche la probabilità che un neutrone veloce, benchè “poco disposto” a colpire un nucleo, trovasse effettivamente un bersaglio.
CONCLUSIONE
" La storia c'insegna come finì la corsa "cantava qualcuno. Un istante prima di essere disintegrato, il nucleo di “the Gadget” è riuscito davvero ad alimentare la fissione. In una marea informe di detriti, con il fuoco distruttivo del fallimento ad un passo, l'oggetto che avete davanti ha acceso il potere di una stella.
BIBLIOGRAFIA
- C. Sublette, The first nuclear weapons.nuclearweaponarchive.org, version 2.21, 2020.
- Eric N. Brown and Dan L. Borovina, The Trinity High Explosive Implosion System, Los Alamos National Laboratory, 2021.
- R. Serber, the Los Alamos Primer, 1943, unclassified for public release on march 19th 1996.
- Val Fitch'interview, Voices of the Manhattan Project, 2015.
Andrea, 5 febbraio 2023