To bylo před 75 lety, pod tribunami fotbalového hřiště University of Chicago, vědci učinili první krok k využití síly řetězové reakce jaderného štěpení. Jejich výzkum zahájil atomový věk a vážně odstartoval závod Manhattanského projektu směrem ke zbrani nepředstavitelné síly. Později by stejná technika urychlila výstavbu jaderných elektráren, které dnes dodávají 20 procent americké energie. Od medicíny k umění, úžasný a hrozný potenciál štěpení atomu ponechal několik aspektů našeho života nedotčených.
Příběh začíná koncem roku 1938, kdy práce chemiků Otto Hahna, Fritze Strassmana a Lise Meitnerové vedlo k objevu, že atom - jehož samé jméno pochází z řečtiny pro „nedělitelné“ - se ve skutečnosti může oddělit. Ve vzdálené spolupráci s Meitnerem, židovským uprchlíkem z nacistického Německa, který se usadil ve Stockholmu, Švédsku, Hahn a Strassman bombardovali velké, nestabilní atomy uranu malými neutrony na berlínské univerzitě. K jejich překvapení zjistili, že tento proces může produkovat baryum, prvek mnohem lehčí než uran. Toto odhalilo, že bylo možné rozdělit jádra uranu na méně masivní, chemicky odlišné složky.
Trojice vědců okamžitě věděla, že se chystají na něco velkého. Změna samotné identity prvku byla jednou fantazií alchymistů: nyní to byla vědecká realita. Přesto v té době měli jen tušení o mnoha vědeckých a kulturních revolucích, které by jejich objev mohl vyvolat.
Teoretická práce, kterou provedla Meitner a její synovec Otto Frisch, se rychle rozšířila o toto počáteční zjištění - dokument publikovaný v Nature v lednu 1939 nastínil nejen mechaniku štěpení, ale také její ohromující energetický výkon. Když praskla těžká jádra uranu, přecházející z nestabilních vysokoenergetických stavů do stabilních nízkoenergetických stavů, uvolňovala obrovské množství energie. A co víc, rozštěpené atomy vyplivly zbloudilé neutrony, které samy byly schopné spustit štěpení v dalších blízkých jádrech.
Poté, co americký tým na Columbia University rychle zopakoval výsledek v Berlíně, bylo jasné, že síla štěpení atomů není vtip. Vzhledem k velkému geopolitickému klimatu té doby, spěch vydělávat na této nové technologii nabyl obrovského významu. Samotný svět připomínal nestabilní atom na pokraji sebezničení. Ve Spojených státech se prezident Franklin Roosevelt stále více zajímal o vzestup charismatických tyranů v zámoří.
Objemný reaktor byl postaven pod stojany v Staggs Field. (University of Chicago) Pro některé lékárny a fyziky se situace cítila ještě hůř. "Vědci, z nichž někteří (včetně Albert Einstein a maďarský fyzik Leo Szilárd) byli uprchlíci z fašistické Evropy, věděli, co je možné, " říká profesor Eric Isaacs z Chicagské univerzity. "Znali Adolfa Hitlera." A s jejich kolegy a jejich kolegy z Ameriky si velmi rychle uvědomili, že nyní, když jsme měli štěpení, by bylo jistě možné tuto energii použít nebezpečně. “
Obzvláště děsivá byla možnost zřetězit dohromady řetěz štěpných reakcí, aby se vytvořilo dostatek energie, aby došlo ke skutečné destrukci. V srpnu 1939 tato starost přiměla Einsteina a Szilarda, aby se setkali a vypracovali dopis Rooseveltovi, upozorňující ho na nebezpečí, že Německo vytvoří jadernou bombu, a vybízí ho, aby zahájil program intenzivního domácího výzkumu v USA Einsteinovi, který má rád Lise Meitner opustil svou profesuru v Německu, protože se zmocnil antisemitský sentiment, schválil hrobné poselství a zajistil, že to zanechá hluboký dojem na prezidenta.
O měsíc později Hitlerova armáda pochodovala do Polska a zapálila druhou světovou válku. Jak popisuje Isaacs, neochotný Roosevelt brzy přišel k Szilárdovu způsobu myšlení a viděl, že je třeba, aby spojenci porazili Německo jadernou zbraní. Aby toho dosáhl, formálně si zařídil pomoc odhodlané, svrchovaně talentované skupiny jaderných vědců. "Svolal jsem radu, " napsal Roosevelt v následném dopise Einsteinovi, "abych důkladně prozkoumal možnosti tvého návrhu ohledně uranu."
"Einsteinův dopis se chvilku usadil, " říká Isaacs, "ale jakmile se to stalo, financování začalo. A Arthur Holly Compton, který byl vedoucím katedry fyziky University of Chicago, dokázal do roku 1941 shromáždit vysněný tým vědců - chemiků, fyziků, hutníků - vše zde na univerzitě. Včetně Enrica Fermiho, včetně Szilarda. Tady na koleji. A tam experiment provedli. “
Letecký pohled na pamětní čtyřúhelník, který nyní připomíná CP-1. Ve svém středu (nebo jádru) je baňatá plastika Henryho Moorea „Jaderná energie“. Okolní černé úponky obsahují dočasnou instalaci nazvanou „Nuclear Thresholds“ (Nuclear Thresholds) od Ogrydziak Prillinger Architects. (University of Chicago) Cílem snu bylo vytvořit soběstačnou řadu štěpných událostí v kontrolovaném prostředí: jinými slovy jadernou řetězovou reakci. Hahn a Strassman pozorovali štěpení v několika izolovaných atomech. Nyní Compton, Fermi a Szilárd chtěli spojit miliardy štěpení, přičemž neutrony uvolněné jednou reakcí vyvolaly dalších několik. Účinek by rostl exponenciálně a také jeho energetický výkon.
Aby provedli experiment, museli by vytvořit první umělý jaderný reaktor na světě, boxy aparát z grafitových cihel a dřeva o délce asi 60 stop a šířce a výšky 30 stop. Uvnitř zařízení regulační tyče kadmia nasákly nadměrné neutrony z štěpných reakcí, čímž zabránily katastrofické ztrátě kontroly. Reaktor - ve svém výklenku pod tribunami na univerzitním poli Stagg Field - vytvořený a vytvořený v rozpětí jediného měsíce - úspěšně vyvolal jadernou řetězovou reakci a přitáhl ji k výrobě energie.
Práce Chicagského hvězdného vědeckého týmu představovala kritický první krok k cíli projektu Manhattan, kterým je vývoj jaderné bomby před osou. Tohoto cíle by bylo dosaženo v roce 1945, kdy Spojené státy shodily atomové bomby nad Hirošimu a Nagasaki, čímž válku smrtelně provokovaly. („Běda jsem já, “ řekl Einstein, když slyšel zprávy.) A přesto průlom Chicago Pile-1, přezdívaný CP-1, představoval více než krok k větší vojenské síle pro USA. schopnost proniknout do samotných jader atomů jako palivo.
Jedním z nejviditelnějších dědictví experimentu CP-1 je růst jaderného energetického průmyslu, který fyzik Enrico Fermi po svém čase s tajnou výzkumnou výstrojí v Chicagu pomohl nastartovat. "Fermi z dlouhodobého hlediska o zbraně nezajímal, " říká Isaacs. "Samozřejmě pracoval na projektu Manhattan a byl zcela oddaný - ale po skončení války pokračoval ve stavbě reaktorů s myšlenkou, že budou použity pro civilní použití, pro výrobu energie."
Henry Moore's "Nuclear Energy", jak je vidět z boku. V pozadí se tyčí kupole knihovny Joe a Rika Mansueto. (University of Chicago) Isaacs poznamenává, že řízené štěpení prokázané pomocí CP-1 také připravilo cestu pro začlenění jaderné technologie do medicíny (rentgenové snímky, CT snímky a další diagnostické nástroje, stejně jako terapie rakoviny) a zemědělství (Isaacs uvádí jako jeden například pokračující úsilí o genetickou diverzifikaci banánů pomocí taktického ozáření jejich genů). Jedním z největších dopadů CP-1 však bylo samotné cvičení vědy.
„Pokud přemýšlíte o tom, co se stalo po válce, “ říká Isaacs, „některé z prvních věcí, které byly vytvořeny, byly federální agentury, které financují výzkum v této zemi: Komise pro atomovou energii, která se nyní nazývá Ministerstvo energetiky, ao několik let později Národní ústavy zdraví a Národní vědecká nadace. “Tyto agentury vznikly po úspěchu CP-1 a Manhattanského projektu široce vydláždily cestu pro obnovenou víru veřejnosti ve vědu a technologii.
Výsledkem úsilí CP-1 se také stala významná vědecká spolupráce prestižního „vysněného týmu“. Isaacs vidí dnešní mezikoligační výzkum rakoviny například jako přirozené rozšíření modelu Manhattanského projektu: spojte nejjasnější mozky z celé země a nechte magii. Díky internetu moderní vědci často sdílejí data a hypotézy digitálně namísto fyzicky, ale nápady a prototypy Chicago Pile-1 dní s rychlým ohněm a cílem jsou velmi živé a dobré.
Stagg Field byl uzavřen v roce 1957, přičemž bělidla, která kdysi chránila první umělý jaderný reaktor na světě, byla souhrnně zničena. Místo je nyní pokorným šedým čtyřúhelníkem obklopeným univerzitními výzkumnými zařízeními a knihovnami. V srdci tohoto otevřeného prostoru si atomové průlomy pamatují ostrá bronzová socha se zaobleným krunýřem. Jeho tvar lze interpretovat buď jako ochranný štít nebo jako hřeben hubového mraku. S názvem „Jaderná energie“ byl kus speciálně pověřen abstraktním sochařem Henrym Moorem.
„Rozpadá se, “ zeptala se Christine Mehringová z katedry dějin umění z Chicaga, „nebo se vyvíjí?“ V jaderném světě, v němž nyní působíme, do kterého jsme byli dopraveni před 75 lety, se tyto otázky zdají být osudové pronásledovat nás navždy.
