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Enrico Fermi


LA PILA ATOMICA


Fermi si interessava poco ai problemi di pianificazione e organizzazione, essendo completamente preso dallo sforzo di ottenere una reazione a catena. Benché fosse lontano dall’attivismo politico di Szilard, Teller e Wigner, era evidente a tutti che il protagonista dal punto di vista tecnico era lui. Volendo ottenere una reazione a catena, l’acqua non era adatta quale moderatore dei neutroni in quanto la maggior parte dei neutroni erano assorbiti dall’acqua stessa. Gli atomi di idrogeno, infatti, captano facilmente i neutroni trasformandosi in deuterio. Peraltro, anche le impurità dell’acqua e i materiali delle diverse apparecchiature assorbivano numerosi neutroni. L’equipe francese Jioliot- Halban, Koworski-Perrin decise di utilizzare come rallentatore l’acqua pesante, di cui l’unica fabbrica produttrice era in Norvegia. La Francia si impadronì dell’intero stock mondiale di D2O, ossia 26 bidoni da 5 litri l’uno. Negli Stati Uniti, Fermi e il suo gruppo decisero di usare la grafite. Il carbonio non assorbe assolutamente i neutroni e ha una massa di solo 12 u.m.a.

Dove reperire la grafite e l’uranio sufficientemente puri e in quantità adeguate? Quanto uranio e quanta grafite sarebbero serviti? Se la massa di uranio utilizzata era troppo piccola, quasi tutti i neutroni prodotti durante la fissione sarebbero sfuggiti dalla massa stessa, diventando inutilizzabili ai fini della reazione a catena. In primavera furono consegnate parecchie tonnellate di grafite e in novembre, finalmente, anche parecchie tonnellate di uranio dalla Westinghouse and Manifacturing Co. e dalla Metal Hybrides Co..Quale avrebbe dovuto essere la disposizione relativa di uranio e grafite? Fermi decise di alternare a strati di sola grafite, strati contenenti sia grafite che blocchetti di uranio. Il sistema venne chiamato pila dall’inglese "pile", che significa mucchio, catasta. In effetti la pila atomica altro non era che una catasta di grafite e uranio, ordinatamente disposti.Alla Columbia, i fisici iniziarono ad accatastare blocchi di grafite e blocchetti di uranio normale. La pila raggiunse il soffitto, ma era ancora troppo piccola, per cui molti neutroni sfuggivano nell’aria circostante prima di aver urtato atomi di uranio. In tali condizioni, la reazione a catena non riusciva ad essere innescata.

 Era necessaria una stanza con il soffitto più alto. Toccò ad Herbert Anderson togliersi la tuta, indossare una giacca e andare in giro per New York e dintorni alla ricerca di una qualche stamberga sufficientemente grande da ospitare una pila atomica. Adocchiò vari locali e iniziò a discutere con i proprietari l’affitto. Decisioni dall’alto, però, resero inutile il suo lavoro. Vanevar Bush persuase il Presidente Roosvelt a creare un nuovo organo l’Office Scientific Research and Development (OSRD), destinato a godere di indipendenza rispetto alle precedenti organizzazioni. Questo per sveltire le ricerche sull’energia atomica.L’OSRD doveva mobilitare le risorse scientifiche del paese a scopi militari. Bush divenne direttore dell’OSRD, Conant lo sostituì nella presidenza dell’NDRC, il Comitato dell’Uranio divenne la sezione S-1 dell’OSRD.Il gruppo della Columbia dovette trasferirsi all’Università di Chicago, presso la quale al professor Arthur H. Compton spettava il ruolo di coordinatore dei lavori sulla fissione dell’uranio.Trasformare le esperienze di laboratorio in realizzazioni industriali era un’impresa colossale. Le circostanze belliche spinsero il Governo ad investire in spese che sarebbero sembrati folli in tempi di pace. Per di più tutto ciò andava fatto nella segretezza più assoluta.Gli scienziati si trovarono spesso in conflitto tra le loro aspirazioni tecnico-scientifiche e le decisioni imposte dai dirigenti. Inoltre non erano abituati né alla disciplina militare, né all’etica industriale.Fu senza dubbio molto importante la motivazione al lavoro data dalla volontà di fermare Hitler nel compimento della sua ideologia. Gran parte dei fisici, che lavorarono a questo progetto, erano europei emigrati in America per fuggire i regimi dittatoriali che si erano instaurati nei loro paesi.

Il 6 dicembre, alla vigilia dell’attacco di Pearl Harbor da parte dei giapponesi, la situazione era la seguente.Non era stata ancora realizzata una reazione a catena, non era stata separata una quantità apprezzabile di U235 ed erano stati preparati solo alcuni microgrammi di Plutonio con il ciclotrone.

 IL LABORATORIO METALLURGICO

Fermi accettò di recarsi a Chicago senza entusiasmo. A differenza del ruolo svolto alla Columbia, il suo lavoro consisteva nel dirigere piuttosto che nell’eseguire gli esperimenti. Disse a Segrè che si era ridotto a fare fisica per telefono. Inoltre, dopo l’attacco a Pearl Harbor e l’entrata in guerra dell’America, egli, come tutti gli altri cittadini dell’asse Roma-Berlino, fu dichiarato “straniero nemico” e, in quanto tale, soggetto a varie restrizioni. In particolare non poteva allontanarsi dal suo luogo di residenza oltre un certo limite senza uno speciale permesso. Questo, proprio nel momento in cui doveva spesso recarsi a Chicago. Il trasferimento a Chicago pose fine alle difficoltà di viaggio, ma al suo arrivo trovò un’altra sgradevole situazione. La sua corrispondenza fu posta sotto controllo, come egli poté intuire dalle lettere maldestramente richiuse. Si risentì vivacemente con le autorità competenti, le quali si scusarono e promisero che avrebbero provveduto immediatamente nel senso da lui desiderato.Il gruppo di Chicago venne denominato “Laboratorio Metallurgico”, per mantenere la segretezza. Del resto l’uranio era un metallo. I rapporti sociali dei metallurgici dovevano limitarsi alla loro cerchia ristretta. La moglie racconta che Fermi non le disse neanche il perché del loro trasferimento a Chicago. Quando gli chiedeva il perché di tutta questa segretezza, lui le rispondeva pregandola di non pensarci. Intanto, a Berkeley, Lawrence studiava la separazione elettromagnetica degli isotopi dell’uranio, mentre un gruppo guidato da Oppenheimer studiava il modo per costruire una bomba. A Chicago, la pila venne costruita sotto la tribuna dello stadio di Stagg Field, facente parte della zona universitaria. Secondo il progetto iniziale, la pila avrebbe dovuto avere la forma di un elissoide di rotazione, con un asse polare di 309 cm ed un asse equatoriale di 388cm. I fisici accumulavano e rimuovevano più volte il materiale per riuscire ad ottenere una pila dalla forma e dalle dimensioni necessarie all’innesco e automantenimento della reazione a catena.Fermi si rendeva conto della pericolosità del processo esplosivo che si sarebbe innescato qualora non fossero riusciti a controllare la reazione a catena. Questa doveva essere bloccata non appena fosse entrata nella fase esponenziale. A causa della pericolosità di quanto faceva, il gruppo di Fermi era detta la “squadra suicida”.Inoltre, la radioattività sprigionata dalla pila in funzione avrebbe inquinato l’aria circostante. Decise, quindi, di circondare la pila con gomma stagna. Venne chiesto alla fabbrica di palloni Good Year di costruire un pallone cubico. I tecnici protestarono dicendo che un simile pallone non avrebbe mai potuto alzarsi in volo. L’Università fu inflessibile.In poche settimane, il gruppo di Fermi, aiutato da studenti e operai che non capivano assolutamente a che cosa potesse servire quell’apparato vagamente cubico, montò la pila. Al centro della pila, vi erano spranghe in cadmio, che assorbe intensamente i neutroni e la cui funzione era di mantenere K (il fattore di riproduzione, legato al numero di neutroni prodotti dalla reazione in atto) ad un valore inferiore ad uno; se K diventa maggiore a uno si innesca la reazione a catena. Quindi, le spranghe di cadmio impedivano il funzionamento della pila. Se fossero state tolte dalla pila, K sarebbe aumentato e la reazione a catena si sarebbe innescata. Una di queste aste, manovrata da George Weil, faceva passare la pila dallo stato di autoestinzione a quello di autosviluppo. Una grossa sbarra di sicurezza era sospesa sopra questo pozzo. Hiberry, uno dei fisici, avrebbe tagliato la corda, che teneva sospesa la sbarra, qualora il sistema automatico, che doveva far rientrare le sbarre di cadmio se il flusso di neutroni fosse aumentato eccessivamente, non avesse funzionato. In tal caso, un’ulteriore precauzione era versare sulla pila una soluzione di cadmio.Una specie di balcone dominava un lato della sala. Su esso era stato montato un quadrante per le misurazioni.

Uno strumento avrebbe registrato graficamente l’andamento dell’esperimento tracciando una linea indicante l’intensità dell’attività della pila. Quando fosse iniziata la reazione a catena, tale linea avrebbe iniziato a salire esponenzialmente.Il 1 dicembre, il gruppo depose gli ultimi blocchi di grafite e uranio. La catasta aveva raggiunto una forma e una dimensione tali per cui, tolte le sbarre di cadmio, la reazione a catena nella pila si sarebbe sicuramente innescata. Essendo quel giorno Fermi assente, si decise di proseguire l’esperimento il giorno dopo.Alle ore 8,30 del 2 dicembre, l’esperimento riprese. Furono tirate fuori tutte le aste di cadmio eccetto quella che da sola impediva l’innesco della reazione a catena. Fermi diede ordine a Weil di tirare fuori un po' alla volta tale asta. Quando un tratto di asta era tirato fuori, i contatori acceleravano il loro ticchettio, la linea saliva sino al punto predetto da Fermi, dopo di che seguitava allo stesso livello. La mattinata trascorse così. Giunse l’ora di colazione e, Benché nessuno avesse fame, Fermi, uomo dalle abitudini radicate, disse una frase divenuta celebre: “Andiamo a fare colazione” (“Fermi, la vita, le ricerche, le testimonianze”, di Pierre de Latil, pag. 121).L’esperimento riprese alle ore 14,20. Alle ore 15,20, Fermi disse a Weil: “Tira fuori l’asta di un piede!” Dopo di che annunciò: “La reazione a catena è iniziata, la curva è esponenziale”. Leona Woods, l’unica donna del gruppo, si avvicinò a Fermi e gli disse: “Quando dobbiamo iniziare ad avere paura?”. Sotto il soffitto, la “squadra suicida” era vigile con la soluzione di cadmio pronta. Questo era il momento pericoloso. Come previsto da Fermi, non accadde nulla(“Atomi in famiglia”, di Laura Fermi, pag. 221).Il gruppo stette 28 minuti a guardare gli strumenti che indicavano il progredire della reazione, poi Zinn riabbassò l’asta di cadmio bloccando la reazione.Arthur Compton fece subito una telefonata a Conant dell’Ufficio per la Ricerca e lo Sviluppo ad Harward. “Il navigatore è arrivato nel nuovo mondo” disse. “E come erano gli indigeni?” chiese Conant. “Molto cordiali” rispose Compoton(“Fermi, la vita, le ricerche, le testimonianze”, di Pierre de Latil, pag. 122).Eugene Wigner, colui che insieme a Szilard e tramite Einstein aveva informato Roosvelt degli esperimenti effettuati dal gruppo di Fermi, estrasse un fiasco di Chianti. Tutti bevvero senza fare alcun brindisi, dopo di che apposero una firma sulla paglia del fiasco. Il fisico Al Wattemberg raccolse il fiasco vuoto.

Quando l’Università di Chicago festeggiò il decimo anniversario della pila, tutti coloro che erano presenti il 2 dicembre 1942 furono invitati. Al Wattenberg scherzosamente rispose all'invito dicendo che sia lui che il fiasco accettavano l’invito. Il 2 dicembre, però, nacque suo figlio. Decise allora di spedire il fiasco, dopo averlo fatto assicurare per un milione di dollari. La notizia provocò grande clamore sulla stampa del tempo.Un paio di mesi dopo, un importatore di vini spedì a Fermi e alcuni altri fisici una cassetta di Chianti per ringraziarli della pubblicità gratuita fatta al suo prodotto.

 
IL PROGETTO MANHATTAN

 
All’esperimento aveva assistito anche Crawford H. Greenwalt della Compagnia du Pont alla quale le autorità militari avevano chiesto di costruire pile atomiche su scala industriale. I dirigenti della compagnia esitavano. Greenwalt, dopo aver assistito all’esperimento, annunciò che la Compagnia du Pont accoglieva la richiesta delle autorità militari purché si potesse contare sempre sulla consulenza di persone qualificate come Fermi e i suoi collaboratori.Fin dall’agosto del 1942, le autorità militari avevano assunto la direzione del Progetto Uranio, che era stato ridenominato Progetto Manhattan. Il Governo nominò comandante del Manhattan District del Corpo del Genio Militare (MED), il generale Leslie R. Groves che avevaesperienza di costruzioni civili e militari essendo stato sovraintendente alla costruzione del Pentagono.Il Manhattan District era un reparto del Genio Militare che si occupava degli studi in campo atomico. Al momento in cui Groves assunse la direzione del Progetto Manhattan, uno dei problemi più urgenti era la produzione di materiali fissili ai fini della costruzione di una bomba atomica.

 
Era chiaro che l’uranio normale, utilizzato nella realizzazione della pila, essendo costituito principalmente dall’isotopo U238, non poteva essere utilizzato come materiale fissile nella preparazione di una bomba atomica. In una bomba, il processo di fissione doveva diventare esplosivo. Si doveva separare l’isotopo abbondante, ma non fissile, U238 dall’isotopo raro, ma fissile, U235. Riuscire ad ottenere una quantità sufficiente di U235 sembrava un’impresa di difficoltà insormontabile a molti fisici dell’epoca, compreso Fermi. E’ stato un trionfo della scienza e della tecnologia americane riuscire a separare gli isotopi su vasta scala. Fermi non partecipò a tale impresa. Questa era una delle due vie che potevano essere seguite per realizzare una bomba atomica. L’altra prevedeva l’utilizzo del Plutonio, anch’esso fissile, come accertato da esperimenti condotti alla Columbia dal gruppo di Fermi. Il Plutonio, come dimostrato dagli esperimenti di Fermi a Roma, si forma dal decadimento beta del Nettunio, formatosi dal decadimento beta dell’U238 bombardato con neutroni. Se fossero riusciti a realizzare una reazione a catena con l’uranio normale, nel reattore si sarebbe accumulata anche una notevole quantità di Plutonio. Il plutonio, non essendo un isotopo dell’uranio, avrebbe potuto essere separato con mezzi chimici ordinari, che vennero messi a punto da Kennedy, Seaborg e Wahl. Una bomba atomica poteva quindi essere preparata utilizzando l’isotopo raro U235 o il Plutonio. Entrambe le vie furono seguite nella preparazione della bomba atomica. Le bombe lanciate sul Giappone erano costituite rispettivamente da U235 e da Plutonio. A tale scopo era necessario costruire laboratori e impianti industriali nuovi, la cui funzione doveva rimanere segreta. Il generale Groves acquistò vasti terreni presso la foresta delle Argonne, a Oak Ridge (nello Stato del Tennesee), a Los Alamos ( nel Nuovo Messico), e a Hanford (nello Stato di Washington). Tali siti erano decentrati, anziché in un unico territorio, per non destare sospetti.

A Hanford la Compagnia du Pont cominciò a costruire pile su vasta scala. A Oak Ridge, detto Sito X, si separavano gli isotopi dell’uranio.

 

LA LOCALITA’ Y Per la progettazione e costruzione delle bombe si era reso necessario un luogo più isolato. Nella ricerca Groves fu aiutato dal professor Robert Oppenheimer che suggerì al generale Groves un altopiano solitario, a 2100m di altitudine, situato lungo il Canyon Los Alamos, nel Nuovo Messico, stato tra i più desertici e meno popolosi degli Stati Uniti. Su questo altopiano era presente un collegio maschile, raggiungibile solo grazie ad una strada in pessime condizioni che si collegava a valle con la statale che portava a Santa Fé. La città di Santa Fé si trovava a circa settanta chilometri dal sito e la ferrovia più vicina a circa cento chilometri. Nel novembre 1942, prima ancora che Fermi e il suo gruppo confermassero il funzionamento della pila, le autorità militari decisero di comprare il collegio ed il terreno. La zona venne detta “località Y”. Iniziò la costruzione di laboratori e nuove abitazioni per gli scienziati e le loro famiglie che avrebbero abitato in quel luogo per tutto il periodo del lavoro. Si prevedeva la presenza di un centinaio di persone, di cui trenta scienziati, numero che raggiunse il valore di seimila alla fine della guerra e raddoppiò nel decennio seguente.

La cittadella acquistò il nome del canyon, Los Alamos.

Era un paese militarizzato e circondata da rete metallica e da un doppio muro di filo spinato. Presentava un'entrata occidentale ed una orientale, pattugliate costantemente da militari. Chi attraversava gli ingressi era soggetto ad attenti controlli e doveva esibire un lasciapassare.

L’abitato era separato dalla “Technical Area”, il centro degli studi, da rete metallica e filo spinato. Alla “Technical Area” potevano accedere solamente le persone autorizzate. Gli scienziati erano tenuti a mantenere il segreto militare e a non rivelare alcun particolare ai loro famigliari, per evitare fughe di notizie. Furono costretti a cambiare nome in quanto lo spionaggio avrebbe potuto insospettirsi sapendo che fisici di fama mondiale erano riuniti in un unico sito. Non potevano utilizzare i loro veri nomi neanche durante le conversazioni private. I coniugi Fermi divennero i coniugi Farmer e dei loro nomi conservarono solo le iniziali.

A tal fine venne anche istituita la censura della posta, istituzionalizzata dopo che Segrè, deciso a verificare se venissero controllate anche le comunicazioni personali alle famiglie, ne provò l’evidenza con un semplice stratagemma. Partito da Los Alamos, inviò una lettera alla moglie.Fermi venne assegnato a Los Alamos nell’estate del 1944, seguito poco dopo dalla famiglia. Nello stesso anno ricevettero la cittadinanza americana.Nel 1943, Groves decise di proteggere gli scienziati più preziosi agli scopi che il governo si era prefissato affidando loro delle guardie del corpo. Fermi, in particolare, essendo italiano e quindi nemico in patria, poteva essere oggetto di rappresaglie. La sua guardia del corpo era un giovane avvocato di origine italiane, John Baudino. Baudino doveva seguire Fermi in tutti i suoi viaggi. Lo seguì anche a Los Alamos, dove si trasferì anch’egli con la sua famiglia.Fra gli altri scienziati, a Los Alamos erano presenti Segrè, Bruno Rossi, Urey, Peierls, Fuchs (che nel 1950, confessò di aver passato informazioni segrete ai russi), Bethe, Teller, Pontecorvo (fuggito poi in Russia nel 1950 in quanto indagato per spionaggio), Bohr, ed altri ancora.

 


Le mogli degli scienziati, oltre che curarsi delle famiglie, venivano impiegate come maestre per i bambini, o come segretarie negli uffici della “Technical Area”.La vita non era facile. Secondo la signora Fermi: “Eravamo nervosi per effetto dell'altitudine; perché i nostri uomini lavoravano lunghe ore e sotto pressione incessante; perché eravamo troppo simili, troppo vicini e tutti cervelli balzani. Eravamo nervosi perché ci sentivamo impotenti di fronte a circostanze strane, irritati da piccole contrarietà di cui gettavamo la colpa sulle autorità militari, e che ci spingevano a un'irrazionale e inutile ribellione” (“Atomi in famiglia” di Laura Fermi, pag. 263).L'isolamento era compensato da una intensa vita di relazione, che si instaurò molto velocemente tra gli abitanti. Tra i vicini si era quindi instaurata un legame molto profondo, dovuto proprio dall'isolamento forzato dal resto del mondo. Organizzavano spesso escursioni sulle montagne circondanti l'altopiano d'estate e giornate di sci d'inverno.


LA DIVISIONE F

 

Al Techinical Laboratory ogni gruppo aveva un lavoro ben definito e ignorava completamente l'attività dei colleghi. Soltanto Oppenheimer, cui venne affidata la direzione dei laboratori, e i suoi più stretti collaboratori erano a conoscenza di tutti gli aspetti del progetto.

Fermi dirigeva la "divisione F", semplicemente la “divisione Fermi”,la cui funzione era fornire un aiuto di natura teorica quando un altro gruppo avesse a che fare con un qualche intricato problema.I lavori procedettero intensamente fino al 16 luglio 1945 quando, nel deserto di Alamogordo, in codice Trinity, venne fatta esplodere la prima bomba atomica.

Fermi e gli altri scienziati erano circa a dieci miglia dal punto in cui fu posta la bomba. Nonostante fosse un’esplosione sperimentale, il bagliore generato dallo scoppio fu visto anche da Santa Fé. Un giornale del Nuovo Messico parlò di un bagliore eccezionale, che si ritenne fosse dovuto all'esplosione di un deposito di munizioni.Durante l'esplosione Fermi si era concentrato su un semplice esperimento per verificare la forza dell'esplosione. Subito dopo lo scoppio, lasciò cadere dalla mano pezzetti di carta e osservò come venivano investiti e trascinati via dall’onda d’urto. Quindi misurò lo spazio percorso dalla carta e, con questo dato, calcolò l'entità della forza. Il valore ottenuto, secondo lui, coincideva con quello rilevato poi tramite strumenti di precisione e calcoli accurati.Dopo qualche ora dall’esplosione, il cui fragore venne paragonato allo scoppio di migliaia di "block-busters" (le più grandi bombe aeree), Fermi, a bordo di un autoblindo interamente foderato di piombo, si recò sul luogo dell’esplosione per verificare l'esito dell'esperimento. L’esplosione aveva prodotto un cratere con un raggio di circa trecentocinquanta metri e ricoperto da una superficie vetrosa, formatasi a seguito della solidificazione della sabbia del deserto fusa dal calore generatosi durante l’esplosione.In seguito, l’energia nucleare venne liberata una seconda volta. In questo caso si andò al di là delle sole speculazioni fisiche e imponesse un vero dramma di coscienza.Roosvelt era morto in aprile, per cui non aveva potuto vedere la conclusione del Progetto Manhattan. Il suo successore, Truman, comunicò agli alleati il successo dell’esperimento di Alamagordo e istituì un Comitato per l’Energia Nucleare. Il Comitato, di cui facevano parte tra gli altri scienziati Arthur Compton, Ernest Lawrence, Robert Oppenheimer e Enrico Fermi, lo avrebbe dovuto consigliare sull’eventuale impiego della bomba atomica e su tutte le questioni relative all’energia nucleare.Le bombe atomiche vennero sganciate sulle città giapponesi di Hiroshima e Nagasaki il 6 e il 9 agosto del 1945. Al Technical Laboratory ne ebbero notizia via altoparlante dopo che Truman ne lesse il comunicato alla radio.

A Los Alamos, le notizie sulla distruzione delle città giapponesi colpirono duramente molti scienziati. Era proprio quello che avevano voluto?

“Dopo Hiroshima gli avvenimenti si susseguirono con grande rapidità. Una seconda bomba fu sgancia su Nagasaki. La Russia dichiarò guerra al Giappone e la guerra durò sei giorni. In agosto il Giappone si arrese. E allo scoppiare della bomba atomica a Hiroshima si produsse di riflesso un'esplosione di sentimenti e di parole a Los Alamos…Gli uomini, compiuta l'opera, volsero la mente alle sue conseguenze…” (“Atomi in famiglia” di Laura Fermi, pag. 271).Gli scienziati si consideravano responsabili di quanto accaduto in Giappone e di tutte le possibili conseguenze negative dovute all'energia atomica.

Laura Fermi propone una personale interpretazione di quanto accadde e dei riflessi di quanto accadde sulla comunità scientifica.

Spiegò la presa di coscienza avvenuta dopo i fatti con queste parole: “Gli uomini di scienza si sono sempre appartati dal resto del mondo, in un isolamento protettivo, entro le mura della proverbiale torre d'avorio. Non si sono mai curati di eventuali applicazioni pratiche dei loro ritrovati, poiché nella torre d'avorio il contributo alla scienza è fine a se stesso…I nostri mariti a Los Alamos non differivano dalle precedenti generazioni di scienziati. Lavoravano in un certo isolamento, facilitato dalla separazione della nostra mesa dal resto del mondo. Sapevano che i loro sforzi erano diretti a fabbricare un'arma che con tutta probabilità avrebbe accorciato la durata della guerra. Consideravano loro dovere di concentrare tutte le forze, tutta l'attività per il raggiungimento di tale scopo…Non credo che si fossero prospettati gli effetti di una bomba di cui avevano calcolato con la massima precisione il potere distruttivo” (“Atomi in famiglia” di Laura , pag. 274).Altri scienziati, non lavorando sotto pressione come a Los Alamos, avevano potuto riflettere sui complessi problemi che sarebbero sorti con l'impiego della bomba atomica. Gli scienziati del Metallurgical Laboratory di Chicago avevano potuto discutere e analizzare le probabili conseguenze e complicazioni internazionali cui avrebbe portato l'energia atomica. Nel marzo del 1945 Szilard aveva inviato un memorandum al presidente Roosvelt in cui propugnava il controllo internazionale dell'energia atomica e dava suggerimenti sulle modalità da seguirsi per metterlo in atto.

Compton, direttore del Laboratorio Metallurgico, istituì un Comitato, formato da sette persone, per lo studio delle eventuali conseguenze sociali e politiche dell'energia atomica. Il Comitato sosteneva che se l'America avesse utilizzato un ordigno di tale potenza distruttiva, dopo non le sarebbe più stato possibile, per ragioni morali, il controllo internazionale dell'energia atomica. Una relazione con queste convinzioni, firmata da sessantaquattro scienziati, fu inviata al Presidente Truman e al ministro della Guerra Stimson nel giugno del 1945. Le opinioni degli scienziati non erano comunque unanimi, soprattutto riguardo la possibilità di un controllo internazionale.

Anche a Los Alamos le opinioni divergevano. Alcuni ritenevano che la sciagura generata dall'impiego delle bombe atomiche fosse compensata dall'immediato termine della guerra, altri ritenevano che gli scienziati avrebbero dovuto interrompere il lavoro non appena si fossero resi conto che la bomba era fattibile. Fermi non condivideva quest'ultima presa di posizione. Egli riteneva che non è possibile arrestare il progresso della scienza e che l'ignoranza non è mai migliore del sapere. Se la bomba atomica non fosse stata fabbricata da loro, sicuramente, in un prossimi futuro, sarebbero giunti altri allo stesso risultato.

Da varie parti del mondo si levavano voci di accusa, travagliando ancora di più le coscienze. Nell'ottobre del 1945, gli scienziati di Los Alamos fondarono un’associazione che nel gennaio seguente venne incorporata nella Federazione degli Scienziati Americani. Questa Federazione si proponeva di promuovere l'apertura a discussioni internazionali dirette a istituire un ente mondiale per il controllo dell’energia nucleare.Fermi si rifiutò di diventare membro della Federazione in quanto riteneva che i precedenti storici non provavano certamente che la scoperta di armi più temibili avesse spinto i popoli ad evitare le guerre. Riteneva che le guerre non fossero determinate dal progressi tecnici delle armi, bensì dalla volontà degli uomini. Inoltre riteneva che l’umanità non fosse ancora matura per un Governo mondiale.Alla fine dell’autunno, Los Alamos iniziò a svuotarsi. Nei laboratori, il lavoro continuava, ma le università esigevano il ritorno del personale. I Fermi lasciarono quelle montagne la notte di San Silvestro per far ritorno a Chicago, dove Fermi riprese a dedicarsi alla ricerca all’insegnamento universitari. Qualche mese dopo, il 19 marzo del 1946, Fermi e altri quattro scienziati ricevettero la medaglia al merito del Congresso degli Stati Uniti per il ruolo assunto nell'attuazione della bomba atomica, presso l'Università di Chicago.Al termine della guerra, Compton, sostenuto dal direttore dell'università di Chicago, Robert Maynard Hutchins, decise di istituire un Istituto di ricerca pura in cui erano riuniti gli scienziati più capaci di quello che era stato il Laboratorio MetallurgicoL'istituto venne scisso in tre sezioni a seconda della disciplina sperimentale che veniva studiata, e vennero quindi fondati l'Istituto per gli studi nucleari, dove sarebbe andato a lavorare Fermi, l'Istituto dei metalli e l'Istituto di Radiobiologia.


IL CICLOTRONE

Nell'estate del 1951, presso Università di Chicago, dopo quattro anni di lavori era entrato in funzione un ciclotrone.

Il primo acceleratore di particelle era stato costruito da Ernest Lawrence, a Berkeley nel 1931, su una collina lontana da centri abitati per via delle radiazioni che emette un ciclotrone durante il suo funzionamento.

A Chicago, il ciclotrone venne costruito vicino all'Istituto, nel pieno centro cittadino. Per ovviare ai problemi delle radiazioni, venne situato a grande profondità nel terreno e ricoperto da un muro di cemento spesso più di tre metri. Il colosso, il cui costo si aggirava sui due milioni e mezzo di dollari, venne finanziato dalla Marina degli Stati Uniti e dagli stessi cittadini di Chicago.

La moglie racconta che Fermi era profondamente interessato alla costruzione del ciclotrone come “un bambino che avesse ricevuto un giocattolo sognato da tempo e superiore ad ogni aspettativa” (“Atomi in famiglia” di Laura Fermi, pag. 291); collaborò all'opera costruendo un accessorio per il suo perfezionamento. Durante il funzionamento del ciclotrone, al suo interno si formava il vuoto e non era possibile posizionare a piacere il materiale da colpire con le particelle accelerate. Per porre rimedio a questo inconveniente, Fermi ideò una piattaforma di leucite montata su quattro ruote e che si muoveva sfruttando il campo magnetico dell’acceleratore. Questo "gadget" veniva scherzosamente chiamato il “tram di Fermi”.Il ciclotrone veniva utilizzato per studiare i nuclei atomici. Il fisici erano coscienti del fatto che le particelle elementari dei nuclei non si limitavano ai protoni e ai neutroni. Infatti nella radiazione cosmica si trovavano altre particelle, i mesoni, la cui teorizzazione è dovuta al giapponese Yukawa Hideki (Premio Nobel nel 1949).

Fermi utilizzò il ciclotrone per gli studi sui mesoni. E’ in gran parte merito suo se la fisica dei mesoni riuscì a spiegare le interazioni fra protoni e neutroni e, in particolare, la non apparente repulsione tra protoni. Secondo la teoria di Fermi, protoni e neutroni si scambiano continuamente mesoni con una frequenza pari a 10- 23 secondi. I mesoni sarebbero delle particelle di carica negativa che, annullando la carica positiva del protone, lo fanno passare allo stato di neutrone. Il neutrone, espellendo la carica negativa, torna allo stato di protone. Questi scambi legano tra loro protoni e neutroni e, quindi, indirettamente i protoni tra loro. Per lavorare in questo nuovo campo dovette imparare nuovi metodi sperimentali, cosa non scontata per un uomo di cinquant'anni.

Nell'estate del 1954, Fermi si recò in Europa per partecipare ad una conferenza sui prioni (mesoni ?) a Varese e ad un seminario sui raggi cosmici a Houches, nella valle di Chamonix.


LA MALATTIA


Ritornato a Chicago, debilitato, si sottopose ad accurati accertamenti clinici che rilevarono un tumore all'apparato digerente ormai non operabile. Questa malattia lo portò alla morte il 29 novembre del 1954, a soli 53 anni.

Alla prima conferenza di Ginevra, nell'estate seguente, Seaborg, che aveva scoperto la maggior parte degli elementi transuranici, annunciò di aver scoperto l'elemento 100 tra le ceneri dell'atollo Eniwetock, dopo l'esplosione della prima bomba H. Egli propose ed ottenne dall'assemblea mondiale di chiamare questo nuovo elemento “fermio” in onore del fisico scomparso prematuramente.

BIBLIOGRAFIA

 

Laura Fermi, Atomi in famiglia, Milano: Arnoldo Mondadori Editore, 1954.

Emilio Segrè, Enrico Fermi, fisico, una biografia scientifica, Zanichelli Editore, 1971.

Pierre de Latil, Fermi, la vita, le ricerche, le testimonianze, traduzione di Livia Zannini , Milano: Edizioni Accademia, 1974.