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Lavoro tratto dalla Tesina per l’Esame di Stato 2004/2005
di Giacomo Romanelli (III liceo Istituto Arici)
riguardante la bomba atomica, coinvolgendo le discipline Fisica-Storia
Hiroshima - 6 agosto 1945, ore 8.15’17’’
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Nagasaki - 9 agosto 1945
“ Quando l’inferno scese sulla terra ”
Da un Boeing B.29 vennero sganciate le prime (e finora uniche) bombe atomiche
utilizzate in operazioni di guerra …… in quella limpida mattina d’estate la sirena
dell’allarme antiaereo non entrò in funzione: l’esperienza insegnava infatti che gli aerei
isolati erano quasi sempre dei ricognitori. Ma quell’unico B-29 dalla figura snella ed
argentea alle ore 8.15’17’’ si alleggerì del suo carico di poco più di 4.000 chili e dopo 45
secondi una luce fortissima riempì l’aeroplano … pareva che il sole fosse calato
d’improvviso sulla terra, per poi risalire … la città era nascosta da quella nuvola orribile,
ribollente, a forma di fungo, terribile e incredibilmente alta.
Era iniziata la guerra atomica
E da quel momento ognuno dimenticò quello che si era proposto, tutti paralizzati di
fronte alla potenza dell’esplosione. Solo alla mente balenò un passo del Bhagavadgita, canto
sacro indù:
se la luce di mille soli
erompesse d’un tratto nel cielo
nello stesso momento – essa sarebbe
pari allo splendore di questo Magnifico…
ma tornarono subito alla mente i versi di una ballata indiana:
io sono la morte che tutto rapisce, sommovitrice dei mondi.
In un milionesimo di secondo un nuovo sole si accese nel cielo 100.000 persone ad
Hiroshima e 50.000 a Nagasaki arsero vive …
… in questo secondo, l’uomo che Dio aveva creato a propria immagine e
somiglianza, aveva compiuto, con l’aiuto della scienza, il primo tentativo per annientare se
stesso.
Dal 1934 fino al 1945 la maggior parte dei fisici mondiali concentrò tutti gli sforzi per
riuscire a ottenere la fissione dell’atomo. Questa è stata una delle più importanti scoperte
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scientifiche del XX secolo in quanto ha fornito le chiavi d’accesso a enormi quantità
d’energia potenzialmente utilizzabili.
Si deve a Bohr il primo tentativo di formulare nuove leggi della meccanica
quantistica 1 valida nel campo dei fenomeni atomici, dopo che Plank e Einstein diedero la
definizione di “quanto” ad “un corpuscolo elementare puramente energetico, non
ulteriormente divisibile che affianca altre unità fondamentali della fisica come elettroni e
ioni.”
Il primo contributo alla fissione dell’atomo fu italiano: il fisico romano Enrico Fermi 2 ,
nel 1934, ebbe la fortuna di dedicarsi a esperimenti pratici adottando, al posto dei raggi alfa 3
(usati da Rutherford nel 1919), il nuovo e più potente proiettile: il neutrone: una piccolissima
particella elementare che essendo elettricamente neutra e non venendo, quindi, respinta, può
penetrare nel nucleo dell’atomo bombardato con una scarica elettromagnetica di milioni di
Volt.
Bombardando sistematicamente i primi otto elementi uno dopo l’altro con i neutroni,
non si ebbe nessun risultato. Solo con il nono, il fluoro, il contatore Geiger cominciò a
ticchettare: si era prodotta artificialmente della radioattività.
Poiché l’irradiazione della radioattività artificialmente prodotta durava, in alcuni
elementi pochi secondi, Fermi doveva “.. spesso volare come un podista fino alla stanza degli
strumenti di misurazione”. Usando, quindi, come filtro sostanze ricche di idrogeno, come
acqua, paraffina o grafite, la velocità dei neutroni diminuiva e la radioattività prodotta
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Per riassumere le differenze tra la teoria classica e quella quantistica si può ricorrere al confronto tra le
grandezze che in ognuna delle due teorie vengono considerate cioè: quelle continue della teoria classica e quelle
discrete della teoria quantistica.
Si definisce continua una grandezza che non può essere espressa da un numero intero, ma solo da un
numero reale (esempio la distanza tra due punti).
Si definisce discreta una grandezza che può essere espressa per mezzo di un numero intero naturale
positivo negativo (esempio il numero degli abitanti di una città che ogni giorno nascono o muoiono).
Secondo la fisica classica alcune grandezze come ad esempio l’emissione e l’assorbimento di radiazioni da parte
della materia appartenevano al gruppo di quelle continue, mentre secondo le teorie quantistiche queste grandezze
sono determinate a “salti” a determinati valori ossia in multiplo del quanto elementare di energia. Con la teoria
quantistica si è passati quindi ad interpretare il mondo non solo in modo continuo, ma anche discreto.
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Nato a Roma nel 1901 studiò alla Scuola Normale di Pisa dove si laureò nel 1922 con una tesi sperimentale
sulla diffusione di Raggi X. Dopo laureato si recò a Gottingen dove formulò le prime ipotesi della meccanica
quantistica. La sua attività di ricerca può essere suddivisa in tre periodi: il primo che va dalla laurea al 1933 in
cui si occupò di elettrodinamica, di fisica atomica e molecolare e di un nuovo modello di atomo ancora oggi
utilizzato in astrofisica.
Il secondo che va dal1934 a 1939 in cui si dedicò alle applicazioni delle sue teorie in particolare a quella
della disintegrazione dei nuclei radioattivi. In questo periodo compì vari viaggi negli U.S.A. dove si trasferì
definitivamente nel1938 a causa delle leggi razziali.
Fu il primo a rendersi conto della possibilità e dell’utilità della reazione a catena. Nel 1942 entrò nel
Manhattan Engineer District (MED) e costruì la prima pila nucleare; in seguito a Los Alamos fece parte del team
per costruire la bomba atomica.
Il terzo periodo va dal 1950 al 1954 e fu caratterizzato dallo studio della proprietà dei mesoni ottenendo
risultati fondamentali per lo studio applicativo dell’energia atomica. Morì a Chicago nel1954. Tra le note
biografiche è importante di ricordare le sue doti di maestro dotato di grande umanità e semplicità . Nel 1929 fu
insignito del premio Nobel per la fisica.
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Radiazioni α: nuclei di 2He4 carichi positivamente con scarso potere penetrante emesse da nuclei di metalli
pesanti
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aumentava (teoria dei neutroni lenti). Con questi esperimenti Fermi non aveva creato nuovi
elementi transuranici ma aveva scisso l’atomo di uranio senza comprendere totalmente
l’importanza di tale scoperta.
Il secondo contributo fu dei fisici tedeschi Hahn e Strassmann, che nel 1938,
utilizzando la teoria dei neutroni lenti di Enrico Fermi, bombardarono l’atomo di uranio
scindendolo in due e facendo così sprigionare una grandissima energia(*): è la prima fissione
nucleare della storia!
I fisici tedeschi capirono le enormi possibilità della scoperta: giungere teoricamente
alla reazione a catena.
Questa era già stata intuita nel 1933 da Szilard. Però egli non aveva trovato
l’elemento da bombardare con i neutroni, ma aveva intuito due cose: la prima che l’elemento
“in breve tempo” sarebbe stato trovato, la seconda la previsione, con terrificante chiarezza,
della possibilità di utilizzare tale immensa fonte energetica per fini bellici e quindi una corsa
agli armamenti atomici con la conseguente “fine del mondo”. Per questo motivo chiese nel
1935 a tutti gli scienziati di non pubblicare eventuali risultati di esperimenti atomici. La
notizia della fissione nucleare non venne comunicata al regime nazista per paura di una
rincorsa all’armamento atomico, ma venne comunicata al fisico danese Bohr che stava
partendo per gli U.S.A. che a sua volta la comunicò ad Einstein.
Nell’autunno del 1938 spiravano forti “venti di guerra”. Le notizie provenienti dalla
Germania nazista erano allarmanti. Quasi tutti gli scienziati di origine ebrea erano fuggiti
privando la Germania di un patrimonio scientifico straordinario. I vertici militari nazisti non
avevano, comunque, compreso l’uso dell’energia atomica a fini bellici; al massimo avevano
ipotizzato l’uso dell’energia nucleare a fini propulsivi (altri storici pensano che Hitler avrebbe
sbagliato nella scelta delle priorità sottovalutando la terrificante potenza dell’atomica) e, cosa
ben più importante, gli scienziati tedeschi che continuarono da allora e per tutto il periodo
della guerra gli studi in questo settore, boicottarono volontariamente le loro stesse ricerche per
impedire all’industria bellica di capire il nesso tra scissione dell’atomo e bomba atomica.
In questa pesante atmosfera i fisici ebrei Szilard 4 e Teller, rifugiati in
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Nell’estate del 1939 Szilard si era recato da Einstein perché convincesse il governo costruire preventivamente
la bomba atomica. Nel 1944 di nuovo si rivolse a Einstein, gli illustrò il completo cambiamento della situazione
mondiale e gli prospettò la possibilità di una corsa agli armamenti atomica iniziata dagli USA. Ancora una volta
Einstein firmò una lettera indirizzata al presidente Roosevelt. Quest’ultima lettera di Einstein e il monito di
Szilard contro l’impiego della bomba non giunsero più a Roosevelt; ambedue giacevano ancora inevase sulla sua
scrivania quando improvvisamente egli morì: era il 12/4/1945. Il ministro Stimson informò il neo presidente
Truman del segretissimo progetto della bomba atomica. Le riflessioni di Szilard risuonarono eccessive (a J.
Byrnes futuro Ministro degli Esteri) ma, alla fine di quello stesso mese il ministro della guerra Stimson, chiese e
ottenne dal neo presidente Truman una commissione di esperti affinché si pronunciasse sull’uso controverso
dell’energia atomica in campo bellico. Questa commissione si trovò questo problema impostato dal capo di stato
maggiore Marshall e nel 1945 Szilard così racconta “per tutto il 1943 e una parte del 44 la nostra più grande
preoccupazione era che i Tedeschi potessero produrre l’atomica prima dello sbarco in Europa…ma nel1945
quando cessammo di preoccuparci di quello che i Tedeschi ci avrebbero potuto fare, cominciammo a
domandarci con apprensione che cosa il governo USA avrebbe fatto ad altri paesi”.
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America, si incontrano nel 1939 con Einstein per convincerlo a scrivere una lettera a
Roosevelt proponendo il progetto Manhattan.
Sono loro a spiegare al grande fisico le implicazioni della scoperta della fissione
nucleare. Einstein avverte subito il pericolo che la Germania arrivi a costruire l’atomica per
prima, e nell’agosto del 1939 accetta di firmare la lettera di Szilard.
Il terzo contributo venne dallo stesso presidente americano Roosevelt che, soltanto
quando nel 1941 i servizi segreti inglesi confermeranno che la Germania stava lavorando
all’atomica, avviò il progetto Manhattan in collaborazione con il governo britannico (solo nel
1944 dalla documentazione scoperta dalle truppe alleate a Strasburgo queste teorie vennero
dimostrate infondate. Qui la celebre frase di Einstein “se avessi saputo non avrei alzato un
dito”).
Questo progetto, vista la sua delicatezza, si svolse nella massima segretezza, e per
garantirla vennero prese le seguenti iniziative di protezione:
1) il 17/9/1942 il generale Lesile R. Groves 5 venne nominato responsabile del
Manhattan Engineer District (MED) affiancato da V. Bush e James B. Conant già
consiglieri scientifici del presidente con il compito di vigilare sulla segretezza
dell’operazione.
2) Robert Oppenheimer, direttore e organizzatore generale delle ricerche di fisica
atomica, indicò insieme al generale Groves, nella località di Los Alamos il luogo per
la realizzazione del famoso centro dove si realizzò la bomba atomica 6
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Il generale Groves non aveva il minimo dubbio che appena fosse stata pronta la bomba sarebbe stata
impiegata nella guerra e propose, al capo di stato maggiore G. Marshall che si passasse a studiare piani
dettagliati per l’impiego dell’arma, affidandone l’elaborazione ad alti ufficiali competenti. Marshall soddisfatto
del lavoro del generale rispose: “non potrebbe prendere in mano tutto lei stesso?” Questa non era una
domanda ma un ordine ed il generale lo accolse anche troppo volentieri. Egli si considerava quasi “fisico
nucleare pratico”, un “diplomatico” (contro la politica britannica), “stratega” (per l’eccezionale importanza
politica dell’impiego della bomba) Centocinquanta mila uomini lavoravano attorno a un arma che aveva
richiesto una spesa di due miliardi di dollari e che aveva permesso migliaia di nuove invenzioni con tanto di
brevetto nel corso dei lavori. Come era possibile non utilizzarla? non utilizzarla era follia! Groves era
tormentato da un'unica grande paura che la guerra finisse prima che fosse pronta la “sua” bomba.
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Già nella primavera del 1945 nel progetto MED fu costituito un gruppo di scienziati (matematici, fisici teorici,
specialisti di balistica e metereologi) fra cui spiccava Robert Oppenheimer, che giunse alla conclusione che gli
obiettivi di questa bomba dovevano avere le seguenti caratteristiche (secondo il rapporto del MED in edizione
limitata) :
a) essendo prevedibile che i danni maggiori sarebbero stati provocati dall’esplosione e poi dal fuoco, gli
obbiettivi dovevano avere una grande percentuale di edifici in legno addossati l’uno all’altro e comprendere altre
costruzioni su cui lo spostamento d’aria e il fuoco potessero provocare il massimo danno
b) gli effetti principali dell’esplosione della bomba, secondo i calcoli, si sarebbero estesi per una zona di
circa un miglio di raggio. Perciò gli obiettivi scelti dovevano abbracciare una zona, densamente costruita, di
almeno questo raggio.
c) gli obiettivi scelti dovevano avere una grande importanza strategico militare
d) il primo obiettivo doveva essere quanto più possibile non danneggiato da precedenti bombardamenti, in
modo che si potesse stabilire con precisione l’effetto di una singola bomba.
Per questo nei mesi successivi quattro città nipponiche vennero risparmiate dalle formazioni dei bombardieri
americani che dal1945 potevano ormai attaccare qualsiasi punto del Giappone senza quasi incontrare resistenza.
Fu risparmiati la città tempio Kjoto per l’interessamento del professor Reischauer studioso del Giappone e che
lavorava in un reparto di informazione dell’esercito il quale riuscì a ottenere dal ministro della guerra Stimons la
cancellazione dalla lista nera.
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3) il documento segreto dell’organigramma evidenzia come la struttura del MED fosse
controllata da una catena di comando centralizzata e rigidamente gerarchica.
4) ogni riferimento alle tre località nel New Messico (Los Alamos, Hanford, Oak Ridge)
furono cancellate dalle carte topografiche.
5) venne vietato traffico aereo civile e militare nelle zone interessate dal progetto
6) nome in codice del progetto MED
Iniziò così l’asservimento della sperimentazione a scopi bellici. Alcuni scienziati (Szlirad,
Fermi, Bohr) preoccupati del probabile utilizzo militare cercarono di tenere segreti i risultati
delle loro ricerche, ma la costruzione dell’atomica fu richiesta dai fisici stessi preoccupati che
i tedeschi potessero realizzare la bomba per primi.
L’uomo che preoccupava di più era Heisenberg il quale fece di tutto per salvare la fisica
tedesca dicendo che era possibile la costruzione di un’arma nucleare, ma non realizzabile date
le condizione dei tempi e della guerra (resistenza passiva).
Lo scopo del progetto Manhattan era assicurare le condizioni indispensabili per la
produzione di energia dal processo di fissione nucleare (divisione dell’atomo):
1) il materiale fissile doveva essere in quantità sufficiente (2 mezzi chili teorizzati da
J.Perrin) e disposto secondo un adeguata geometria
2) i neutroni impiegati dovevano essere lenti (dotati di velocità idonea a dare vita alla
reazione)
3) il flusso di neutroni doveva essere regolato per controllare la fissione
4) l’energia scaturita doveva essere utilizzabile.
Per soddisfare queste condizioni si fece ricorso all’ uranio 235 perché il suo nucleo è
facilmente scindibile con neutroni lenti dal momento che la “sezione d’urto”, cioè la
possibilità di divedere il nucleo risulta inversamente proporzionale alla velocità dei neutroni.
L’ uranio 238 invece, non è fissile ma fertile, vale a dire che cattura un neutrone per
diventare un elemento fissile: “il plutonio 239” che non esiste in natura.
Per rallentare i neutroni venne impiegato un elemento moderatore capace di generare una
riduzione di velocità nell’urto senza perdite o assorbimento (acqua, grafite). Per regolare
l’attività di un reattore nucleare, si ricorse a barre di controllo mobili all’interno del reattore
costituite da sostanze in grado di assorbire fortemente i neutroni e rallentare il processo di
reazione a catena fino a fermarlo. I laboratori di fisica delle università di Berkeley, Chicago,
Columbia furono coinvolti nel progetto MED e furono costruiti il laboratorio di Los Alamos,
gli impianti Oak Ridge e quello di Hanford.
Con l’entrata in guerra degli USA i tempi per realizzare l’atomica subirono una grande
accelerazione dovuta ai grandi interessi economici che si nascondevano dietro un progetto che
richiedeva fondi illimitati. Lo scopo fu raggiunto in tappe successive;
a) il 2-12-42 il fisico italiano Fermi, che entrò a fare parte del MED fin dall’inizio del
1942, ottenne all’università di Chigaco la prima reazione a catena controllata utilizzando
l’uranio che costò circa un milione di dollari.
La possibilità di realizzare l’atomica era diventata realtà.
Fermi realizzò la macchina con cui si produsse per la prima volta una fissione
nucleare, caratterizzata da una reazione a catena controllata e capace di automantenersi -
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la famosa “pila atomica” (un cubo)- che era un reattore a uranio e grafite sovrapposti in
pila, eretto su un campo da gioco e sostenuto da una struttura in mattoni. Utilizzò uranio
235 perché era fissile (spontaneamente avviene fissione). La grafite aveva il compito di
rallentare i neutroni emessi dagli atomi di uranio fissi in modo tale da renderli adatti a
colpire e scindere altri atomi di uranio dando così vita a una reazione a catena.
Il controllo del sistema era tramite barre di cadmio, sostanza capace di assorbire i
neutroni liberati, immerse nella massa; estraendo le sbarre si sarebbe innescata la
reazione, inserendole la si sarebbe rallentata fino farla fermare. Tutto sarebbe partito dal
raggiungimento di una massa critica. Szilard, responsabile con Fermi dell’esperimento, lo
definì “un giorno che sarebbe passato alla storia come un giornata nera.”
Il primo passo era compiuto, per il progetto Manhattan rimaneva da risolvere la
disponibilità del materiale fissile occorrente per tentare l’esperimento di reazione a catena
non frenata: la bomba atomica.
Il fisico danese Bohr si adoperò affinché USA e URSS organizzassero il controllo
internazionale, informando i rispettivi governi dell’arretratezza della Germania in
proposito; lo sforzo non ebbe risultati perché il primo ministro Churchill impedì l’accordo
USA-URSS
b) nel l943 l’Inghilterra raggiunse un accordo con gli USA per l’embargo totale
dell’uranio e delle informazioni atomiche (accordo del Quebec).
c) nel 1945 dopo la sconfitta tedesca si creò un comitato 7 presieduto da J.Byrnes e
coadiuvato da tre premi nobel: Fermi, Compton, Lawrence e dal responsabile fisico del
centro. Tale comitato doveva decidere se effettuare una dimostrazione per valutare gli
effetti od utilizzare subito la bomba atomica per far finire prima la guerra. Szilard ed i
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L’ 11/5/1945 sette scienziati di Chicago inviarono al ministro della guerra una petizione in cui dicevano di
essere gli unici, oltre ad un piccolo gruppo di cittadini, a sapere della minaccia di un pericolo che il resto
dell’umanità non sospettava minimamente e che non vedevano la possibilità di proteggersi efficacemente dalle
nuove armi che superavano per potenza distruttiva ogni arma fino allora conosciuta. Seguiva la previsione esatta
della corsa al riarmo e della necessità di provveder immediatamente a instaurare un controllo sulla potenza della
nuova arma.
I sette fisici ammonivano: i vantaggi militari e il risparmio di vite americane sarebbero potute essere
annullati dalla conseguente perdita di fiducia e da un ondata di orrori e opposizione che si sarebbe diffusa nel
mondo e che avrebbe scisso perfino l’opinione pubblica in Patria. Si suggeriva di mostrare la potenza della
nuova arma ai rappresentanti di tutte le nazioni in un deserto o in un isola disabitata. L’america avrebbe potuto
dire al mondo. “ vedete che arma era in nostro possesso eppure non l’abbiamo usata siamo disposti a non
impiegarla nemmeno in futuro se le altre nazioni aderiscono alla nostra proposta e acconsentono
all’instaurazione di un’efficace controllo internazionale.”
J. Franck in persona si recò a Washington e consegnò la petizione a J. Harrison. L’alta considerazione
di cui godevano i sette membri della commissione Franck (Franck, Hughes, Szilard, Hogness, Rabinowitch,
Seaborg, Nickson) indusse il ministro della guerra Stimson a sottoporre subito il documento alla sotto
commissione specializzata di fisici atomici (Oppenheimer, Fermi, Lawrence, Compton ) che già si era riunita
due settimane prima. Essa si riunì di nuovo il 16.6.1945 a Los Alamos ed Oppenheimer così racconta: “la nostra
qualità di scienziati non ci rende idonei a rispondere alla questione se le bombe debbano essere usate o no;
l’opinione tra noi è divisa. Noi pensammo che le due considerazioni preponderanti fossero il risparmio di vite
umane nella guerra e l’effetto che la nostra superirotà avrebbe avuto sulla nostra situazione interna come
sulla stabilità del mondo del dopoguerra”. L’iniziativa dei sette di Chicago venne respinta e con essa cadde la
speranza di impedire il lancio della bomba sul Giappone ridotto oramai alle corde.
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principali scienziati di Chicago auspicarono e caldeggiarono una dimostrazione da
effettuare in zona disabitata.
d) il 16-7-45 avvenne ad Almogrado “il Trinity test” nel deserto del new Messico .Gli
effetti furono devastanti al di là di ogni previsione. La reazione a catena non controllata
generò una luce maggiore di quella solare e un vento tempestoso, stravolgente seguito da
un tuono possente tale da evocare ai testimoni situati a 15 km di distanza l’apocalisse.
Questo non servì a bloccare l’utilizzo bellico dell’atonica ed circa un mese dopo furono
sganciate le bombe atomiche su Hiroshima e Nagasaki le prime due immani catastrofi
della storia umana.
Non venne neppure proposta la questione se la nuova bomba, con tutto quello che
avrebbe comportato, dovesse venire usata, ma esclusivamente come dovesse essere usata.
Questo fece si che i quattro scienziati atomici non ebbero modo di appoggiare la
richiesta di rinuncia all’impiego della bomba atomica né personalmente né come portatori
della voce dei colleghi.
In quella commissione non fu, neppure per un momento, messo in dubbio l’impiego
dell’atomica. Perciò si deliberò che:
1) la bomba venisse usata contro il Giappone al più presto
2) la bomba doveva essere utilizzata esclusivamente contro una base militare od un
deposito di armamenti o in una zona circondata da abitazioni civili e altri edifici
danneggiabili
3) la bomba doveva essere impiegata senza preavviso e senza dire della sua speciale
natura
Solo Ralph-Bard, rappresentante della marina, rifiutò la sua adesione considerando il
terzo punto estremamente sleale ed anti umanitario.
L’iniziativa dei sette di Chicago venne respinta e con essa cadde la speranza di
impedire il lancio della bomba sul Giappone ridotto oramai alle corde.
IL 6 AGOSOSTO ed il 9 AGOSTO 1945 da un Boeing B.29 vennero sganciate le
prime (e finora uniche) bombe atomiche utilizzate in operazioni di guerra
…… in quella limpida mattina d’estate la sirena dell’allarme antiaereo non entrò in
funzione: l’esperienza insegnava infatti che gli aerei isolati erano quasi sempre dei
ricognitori. Ma quell’unico B-29 dalla figura snella ed argentea alle ore 8.15’17’’ si
alleggerì del suo carico di poco più di 4.000 chili e dopo 45 secondi su Hiroshima pareva che
il sole fosse calato d’improvviso sulla terra, per poi risalire … la città era nascosta da quella
nuvola orribile, ribollente, a forma di fungo, terribile e incredibilmente alta.
In questo contesto devono essere inquadrati i pensieri e le azioni di un fisico teorico il
cui nome, alla fine degli anni 50, figurò al centro di un grosso affare spionistico: Klaus
Fuchs 8 . Questi passò le informazioni in suo possesso ai Russi per ristabilire un contrappeso
come deterrente all’uso delle bombe atomiche.
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Klaus Fuchs (gennaio, 1950) all’agente sovietico Raymond (alias Harris Gold) : “… quelli parlano, sperano,
aspettano e restano sempre delusi, ma io agisco. Chissà che non impedisca la prossima guerra …”
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Perché fu bombardato il Giappone
La supremazia politica ed economica dell’america fu il principale motivo per cui
l’atomica venne sganciata sul Giappone che già era pronto alla resa anche se non
incondizionata.
Aver anticipato di qualche giorno la fine della guerra non ridusse, come aveva invece
previsto lo Stato Maggiore americano, il numero dei morti.
Hiroshima rappresentava una città ”tipo” perché aveva tutte le caratteristiche indicate
dalla commissione per calcolare tutti i danni, sia umani sia materiali, provocati dallo scoppio
dell’atomica.
Il non aver avvertito delle possibili tragiche future conseguenze le autorità Giapponesi
fu un atto sleale, ma soprattutto anti umanitario. E’ vero che i Giapponesi non avevano voluto
firmare la resa incondizionata, ma non erano a conoscenza che gli Americani avessero
realmente la bomba atomica; se ne fossero stati a conoscenza forse avrebbero subito firmato
la resa.
Il governo americano volle far credere di avere un arsenale pronto a sfornare bombe a
volontà, tanto da scoraggiare la Russia o altri paesi ad una corsa al riarmo atomico.
Un ulteriore motivo che indusse l’utilizzo bellico della bomba atomica fu
l’impossibilità di tornare indietro: la rinuncia a sganciare la bomba avrebbe richiesto un
notevole coraggio civile agli uomini politici e agli strateghi militari.
Il “Manhatam progect” aveva inghiottito quasi due miliardi di dollari, sarebbe stato
considerato uno spreco insensato di denaro ed avrebbe portato derisioni e rimproveri alle
varie autorità politico-militari che avevano data l’avallo all’inizio dei lavori.
Inoltre correva voce che fra scienziati e militari non ci fosse molta sintonia: il generale
Lesile R. Groves così ebbe ad esprimersi “in fin dei conti molti dei nostri giovani continuano
a morire nella lotta contro il Giappone. Per quello che possa sapere nessuno degli scienziati
contrari al lancio della bomba aveva parenti al fronte e perciò potevano permettersi di essere
- molli -.”
C’era anche il problema URSS: gli americani con lo sgancio della bomba avrebbero
prevenuto un probabile intervento Russo nella guerra contro il Giappone. 9
Si può con questo concludere che tutti quelli che lavorarono alla realizzazione della
bomba atomica - scienziati, politici, militari - erano convinti, nel proprio intimo, di fare il
proprio dovere come affermato nel libro “Gli apprendisti Stregoni” di Robert Jungk del
1958 dove nelle ultime pagine scrive: “…ma la somma di singole azioni di estrema
coscienziosità, fini con il condurre ad un atto di incoscienza collettiva di dimensioni
spaventose”.
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Così ha cercato di dimostrare nel 1948 il premio Nobel A.S. Blake nel suo libro “Miltary and political of
atomic energy “. Motivazione, questa, ripresa nel 1955 dall’editore americano N. Cusin il quale scrisse nella
rivista “Saturday Review of letterature” : “ … se si vede così vuol dire che la guerra fredda era cominciata
prima che finisse la guerra calda. E gli abitanti di Hiroshima non furono le ultime vittime della seconda
guerra mondiale, ma le prime vittime della supremazia tra USA ed URSS …”
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- Riflessioni In un argomento così complesso ed ancora relativamente recente penso sia
opportuno riportare e fare proprie alcuni pensieri di illustri scienziati e scrittori:
Wolfangen Pauli “… dietro la scienza dell’età moderna, per secoli c’è stato il
superbo desiderio di dominare la natura …” un atteggiamento che ha trovato la sua
espressione in Francesco Bacone: “knowledge is power” - la conoscenza é potere - oggi a tale
affermazione si aggiunge “purtroppo”
Studiando il mondo dell’atomo i fisici teorici sono giunti alla nozione della limitatezza
della facoltà di osservazione e di giudizio dell’uomo: inquietudine intellettuale e commozione
spirituale hanno dimostrato che l’uomo è tanto spettatore, quanto attore nel grande dramma
dell’esistenza.
Einstein e Pirandello ci mostrano la relatività del tutto per cui il progresso
dell’umanità non può essere identificato solo con il progresso tecnico, ma anche con quello
spirituale ed intellettivo.
L’uomo ha cercato e cercherà sempre di scoprire cosa nasconde la natura nel suo
profondo; oramai sa che la terra non è che un microscopico punto dell’universo, ma la sua
ricerca non si fermerà mai perché essa è rivolta a cercare le sue stesse radici nell’infinito nella
luce “verbo” che ha originato il tutto.
Il grande scienziato Ernest Rurhford, già nel 1932 così definì la ricerca atomica: “…
gli uomini che hanno condotto questi esperimenti non ricercavano una nuova fonte di
energia o la produzione di elementi preziosi.
Ciò che li muoveva era qualcosa che ha a che fare con quell’istintiva forza
d’attrazione che emana dalla ricerca su uno dei più profondi misteri della natura …
l’atomo.”
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APPENDICE n. 1
Note di Fisica
*) Questa è la dimostrazione pratica della famosissima formula di Einstein per cui il difetto
di massa provocato dalla reazione nucleare si trasforma in energia: E=mc2 . Questa formula è
una conseguenza della teoria della relatività ristretta di Einstein pubblicata nel 1905.
Con questa scoperta si sono ribaltate i postulati della fisica classica (newtoniana e
galileiana) che si basavano sui principi di spazio e di tempo. Fu Galilei a introdurre, come
base del suo metodo scientifico, i postulati di spazio e di tempo. Infatti ogni esperimento,
unico modo per studiare e conoscere i fenomeni fisici, si riduce in definitiva a misure di
spazio e di tempo.
Per misurare la posizione di un oggetto nello spazio occorre un sistema di riferimento
e per misurare il tempo che trascorre tra un evento e l’altro occorre un orologio. Un sistema di
riferimento potrebbe essere determinato dall’insieme di tre spigoli in una stanza. Rispetto ad
un tale sistema la posizione di un punto nella stanza può essere determinata dai tre numeri che
si ottengono mandando le rette perpendicolari ai tre spigoli suddetti e misurando le distanze
fra l’origine ed i tre punti così ottenuti.
Fra tutti i sistemi di riferimento possibili ve ne sono di particolari. Questi “speciali”
sistemi sono assolutamente equivalenti nel descrivere le leggi della fisica: i sistemi inerziali
(qualsiasi corpo che si muove di moto rettilineo uniforme senza subire alcuna modificazione).
Il fatto che tutte le leggi della fisica siano identiche in tutti i sistemi inerziali è il cosiddetto
“Principio di relatività galileiana.”
In un sistema inerziale un corpo in moto rettilineo uniforme (o in quiete) rimane nel
suo stato di moto finché non intervenga una causa esterna (forza) a modificarne il moto.
Questo è il primo principio della dinamica.
In natura non esiste un sistema inerziale perché ci sono attriti, urti, attrazioni
gravitazionali che non possono essere eliminati totalmente. Quello che si può fare è ridurre
questi disturbi e, con le dovute approssimazioni, considerare in natura l’esistenza di sistemi
inerziali.
Immaginiamo due sistemi di riferimento inerziali in moto rettilineo uniforme e ammettiamo
che:
1. K1si muova rispetto a K di velocità uniforme V
2. gli assi x1 e x sono sovrapposti
3. entrambi i sistemi hanno un orologio
ne deriva che le lunghezze dei segmenti e gli intervalli di tempo misurano la stessa quantità
nei due sistemi di riferimento mentre la velocità è vista aumentata della velocità fra K e K1.
In particolare il tempo sembra scorrere ugualmente nei due sistemi , sembra essere una
entità assoluta. Per quanto riguarda i corpi in movimento accelerato, le loro accelerazioni
vengono viste identiche nei due sistemi di riferimento K e K1
Le cose cambiano se si prende in considerazione la luce. Infatti circa a metà
dell’ottocento, Maxwell riuscì a descrivere tutti o fenomeni elettromagnetici in sole quattro
equazioni. Da esse risultò che la luce e ogni altro tipo di radiazione elettromagnetica si
propaga nel vuoto ad una velocità pari a circa 3108m/s. Consideriamo allora un raggio di luce
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emesso da K 1nella direzione parallela al verso positivo dell’asse x. Rispetto a K1 la luce
viaggia a velocità c mentre rispetto a K la stessa luce dovrebbe viaggiare a c+V. Se la luce
venisse emessa nel verso contrario al precedente, la velocità della luce dovrebbe essere c-V.
Questa supposizione appare ovvia nell’ambito delle idee di spazio, di tempo e
movimento che si sono formati nella vita pratica. In effetti, essendo la velocità della luce
estremamente alta rispetto alle velocità usuali dell’esperienza quotidiana, c+V è praticamente
uguale a c per cui non riusciamo a cogliere la differenza fra c, c+V, c-V.
Solo con esperimenti molto accurati si può valutar queste differenze e verso la fine
dell’800 ne fu fatto uno particolarmente accurato (l’esperimento Michelson e Morolev del
1881) che non portò ad alcun risultato. La velocità della luce appare la stessa in tutti i sistemi
di riferimento inerziali e non si verifica nessun aumento o diminuzione della medesima.
La luce si comporta in modo contrario alle usuali idee di movimento e di questo
bisogna prenderne atto. Siamo di fronte nuovo principio naturale: il principio della costanza
della velocità della luce. Questo principio può apparire assurdo secondo le nostre idee comuni
ma nessun esperimento è riuscito mai a contraddirlo.
Alla luce di questo ci rimane solo che correggere, modificare le nostre idee di
spazio,di tempo e di movimento. Per questo,secondo Einstein, non si deve più considerare lo
spazio ed il tempo come entità assolute, separate. Al contrario, spazio e tempo fanno parte di
una unica realtà, lo spazio-tempo 4-dimensionale. Passando da un sistema di riferimento
inerziale ad un altro,lo spazio e il tempo cambiano di conseguenza. In particolare i due orologi
di K e K1non seguono più lo stesso tempo, bensì ognuno il proprio. Un punto, quindi,rispetto
a K può essere descritto da quattro numeri (coordinate): x,y,z che ne determinano la posizione
nello spazio e t che ne determina la posizione nel tempo (sempre rispetto all’orologio solidale
con K). Analogamente il punto P avrà rispetto al punto K1 le coordinate x1,y1,z1,t1,dove t è
diverso da t1
Un punto in movimento descrive nello spazio-tempo 4-dimensionale una linea
continua detta linea d’universo. Le relazioni matematiche che legano le coordinate in K e K1
alla luce della RR (relatività ristretta) si chiamano trasformate di Lorentz. Le trasformate di
Lorentz portano ad alcuni risultati assolutamente imprevedibili e rivoluzionari rispetto ai
precedenti concetti fisici: un segmento in quiete rispetto a K1 viene visto da K accorciato di
una quantità legata alla velocità relativa tra K e K1.
La contrazione degli intervalli e la dilatazione dei tempi sono la principale
conseguenza della RR. Da essa si deduce anche il fatto che la velocità della luce non può
essere superata,essa rappresenta la velocità limite della natura. Dalla RR si deduce anche che
le velocità non si sommano semplicemente,ma lo si fa con una formula tale per cui
combinando c con V si ottiene semplicemente c come deve essere secondo il principio di
costanza della velocità della luce.
La dilatazione relativistica del tempo ci porta ad alcune considerazioni:consideriamo
un semplice esperimento ideale. Ci sono due gemelli (li chiameremo K e K1 sono equivalenti
perché inerziali). K1 intraprende un viaggio spaziale a velocità prossima a c. Supponiamo che
K1 il viaggio duri più di un anno. Per K,invece, a causa della dilatazione dei tempi(che per le
velocità vicine a c viene sempre aumentata) il viaggio di K1 viene visto durare dieci anni.
Quando K1 ritorna da K,lo vedrà invecchiato di nove anni rispetto a se stesso. Questo
potrebbe portare ad un paradosso,il cosiddetto paradosso dei gemelli,perché invertendo il
ragionamento (K e K1 sono equivalenti perché inerziali) alla fine del viaggio K dovrebbe
vedere K1 invecchiato dello stesso numero di anni.
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Il paradosso potrebbe essere usato per constatare che K e K1 non sono equivalenti,
poiché i due gemelli non sono invecchiati allo stesso modo, per cui potrebbe contraddire il
principio della RR. Analizzando meglio questo esperimento ideale si vede però che esso è mal
posto, contiene un errore fondamentale di impostazione K eK1 non possono essere entrambi
sistemi inerziali, dovendo subire K1 forti accelerazioni per partire e poi tornare. Considerando
K inerziale K1 non lo è. Non avendo a che fare con sistemi di riferimento inerziali il
paradosso dei gemelli non può mettere in crisi la RR che si occupa esclusivamente di sistemi
di riferimento inerziali.
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APPENDICE n. 2
Le applicazioni più recenti dell’energia nucleare:
le ricerche di Carlo Rubbia
Il motore nucleare ideato da Carlo Rubbia è una delle numerosi applicazioni pratiche
di un esperimento, Il TARC, nato con finalità di ricerca pura.
E’ una delle tante dimostrazioni dell’importanza della ricerca di base, non solo per
migliorare le conoscenze scientifiche, ma anche per produrre risultati pratici spesso
inaspettati. L’esperimento TARS è stato avviato nel 1996 al Ps, il Sicrotone a protoni Cern
(nel laboratorio europeo per la fisica delle particelle) di Ginevra.
Scopo dell’esperimento era studiare il comportamento di alcuni particolari atomi nelle
reazioni di fissioni nucleare. Da questo esperimento lo scienziato italiano è riuscito a ricavare
numerosi applicazioni pratiche, ancora in fase di sviluppo quali:
1) eliminazione delle scorie radioattive
2) la possibilità di ottenere energia pulita, sicura a basso costo
3) esplorare lo spazio.
Inoltre il progetto di Rubbia è stato impegnato per fornire materiale radioattivo alla medicina
sia per scopi diagnostici che terapeutici.
A questo riguardo Rubbia ha affermato: “ … lo scopo della scienza è quello di
migliorare la qualità di vita dell’uomo ed in questo obiettivo è molto importante la ricerca
di base. Purtroppo le scelte finali spettano sempre ai politici”.
Come il progetto è stato impiegato per
l’eliminazione delle scorie radioattive
“Il problema dell’eliminazione delle scorie radioattive è oramai diventato un
gravissimo problema su scala mondiale per il gran numero di prodotti generati dalle centrali
nucleari e ora ci sono anche le testate nucleari da smantellare in seguito agli accordi sul
disarmo.
Fin’ora l’unica soluzione era accumularne in caverne sotterranee magari vetrificate in
blocchi, ma i depositi non possono essere continuamente sorvegliati e tenuti in particolari
condizioni. Inoltre bisogna tener presente dei pericoli a lungo termine come le dispersioni
nell’atmosfera e soprattutto il calore generato dal decadimento radioattivo. Inoltre il plutonio
anche dopo 20.000 anni è attivo per fabbricare bombe nucleari e quindi può essere oggetto di
attenzione di malintenzionati. Infine l’immagazzinare questo materiale ha un costo non
trascurabile: circa 1.000 dollari al chilogrammo.
L’idea di Rubbia è stata quella di provocare una trasformazione delle scorie
radioattive, una trasmutazione, bombardando con neutroni che si ottengono sparando protoni
nel piombo fuso.
Così, uranio e plutonio diventano sostanze diverse che non emettono più radiazioni e
devono essere contenuti per un periodo ben più breve, non oltre 5-600 anni. Al Cern sono stati
condotti già esperimenti per verificare questa nuova idea ed il sistema ha ben funzionato.
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Per sparare i protoni si utilizza un acceleratore di particelle come quello che
normalmente si utilizza per lo studio della materia. La maggior difficoltà tecnica è quella
dell’impiego del piombo fuso, ma in tale campo i Russi possono essere d’aiuto in quanto
hanno sviluppato, con successo, questa tecnologia per scopi militari.
Come il progetto è stato impiegato per
generare energia pulita
La macchina di Rubbia nasce anche con l’obiettivo di generare energia, con un
vantaggio sui generatori finora costruiti: essere molto più sicuro, allontanando così lo spettro
di Chernobyl.
Il progetto si basa sull’utilizza del torio, che si trova naturalmente nella crosta
terrestre, è circa tre volte più abbondante dell’uranio e soprattutto si elimina quasi
completamente abolendo così le scorie radioattive in particolare il temibile plutonio. Inoltre, a
tenere acceso il reattore, ci pensa l’iniettore di protoni e quindi, se dovesse esserci un
problema, lo si può inattivare istantaneamente così come chiudere l’interruttore della luce.
Tale apparecchiatura chiamata “l’amplificatore” di energia e soprannominato
“reattore Rubbia” funziona sparando, con un acceleratore di particelle, protoni all’interno di
un contenitore con piombo liquido.
Dal piombo escono così neutroni che colpiscono le barre di torio innescando la
fissione nucleare, la reazione a catena. In questo modo si genera calore che viene raccolto e
convogliato a sistemi turbina per generare energia. Per spegnere il reattore, come detto basta
fermare l’iniettore a protoni.
Inoltre se al posto del torio si sistemano scorie radioattive queste, bombardate da
neutroni, vengono trasformate in elementi con emivita molto breve od addirittura spenti e non
emettono così più radiazioni.
Come il progetto è stato impiegato
per esplorare lo spazio
Il tempo necessario a raggiungere Marte si poterebbe ridurre solo ad un mese se
venisse utilizzato l’innovativo motore a frammenti di fissazione ideato da Rubbia.
Gli attuali veicoli spaziali si muovono bruciando combustibili chimici (ossigeno,
idrogeno, cherosene) i quali hanno però una resa energetica molto bassa e perciò
occorrerebbero smisurate quantità di carburante per sviluppare l’accelerazione necessaria a
raggiungere pianeti distanti milioni di chilometri.
Per tali motivi alla NASA si sta studiando come ridurre la durata della missione su
Marte utilizzando traiettorie più propizie (corte).
Entra quindi in gioco l’idea di Rubbia che utilizza un sistema completamente diverso.
Già nel 1963 fu avviato nei laboratori americani di Los Alamos sulla base di un reattore
nucleare a graffite, che comunque non dava sicurezze.
La soluzione di Rubbia è quella di utilizzare direttamente i frammenti “sparati” dagli
atomi durante la fissione nucleare, che producono un’enorme energia controllabile. La
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propulsione, generata dal moto stesso dei frammenti degli atomi, permette di utilizzare circa il
90% dell’energia complessiva del processo di fissione nucleare. Altro vantaggio è quello di
avere a disposizione un flusso di combustibile continuo per tutta la durata della missione e
non alla sola fase di lancio.
Il tipo di atomo che meglio si presterebbe a quato impiego è l’americio 242: una
pellicola d’americio spessa un millesimo di millimetro è in grado di raggiungere
immediatamente le condizioni adatte alla fissione arrivando a temperature di oltre 500 mila
gradi.
“Con solo qualche chilogrammo di questa sostanza si potrebbe raggiungere Marte in
circa un mese (attualmente occorrono tre mesi) ed arrivare in meno di un mese a Giove o
Saturno.
Inoltre la radioattività non nuocerebbe all’equipaggio che sarebbe protetto da schermi
di un composto di boro e carbonio e sarebbe comunque inferiore a quella prodotta dalle
particelle di vento solare nello spazio interplanetario.
