L'era atomica - Tra tecnologia e morale

Nelle reazioni di fusione nuclei di atomi leggeri – che hanno cioè un basso

1.3 LA FUSIONE NUCLEARE

numero atomico (es. Idrogeno [Z=1], Deuterio e Trizio (entrambi isotopi dell’idrogeno) – si fondono,

dando origine a nuclei più pesanti e rilasciando una

notevole quantità di energia; il processo di fusione è il

medesimo che si verifica nelle stelle. L’energia liberata è

maggiore di molti ordini di grandezza rispetto

all’energia liberata in una reazione chimica, ma è anche

maggiore rispetto all’energia liberata in una reazione di

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fissione nucleare. L’enorme energia termica (ca. 10 K)

necessaria ad innescare la reazione serve a vincere la

Forza di Coulomb che, in virtù del fatto che cariche dello

stesso segno si respingono – i nuclei di 2 elementi sono

entrambi carichi positivamente –, renderebbe

impossibile il realizzarsi di tale reazione.

La Reazione di Fusione Nucleare

Es. [Catena Protone – Protone] 11 11 21 +

H + H -> H + e + ν

21 11 32

H + H -> He + γ

32 32 42 11

He + He -> He + 2H

L’energia totale liberata durante questo processo è di circa 25 MeV.

Le reazioni di decadimento radioattivo coinvolgono nuclei di atomi

1.4 IL DECADIMENTO RADIOATTIVO

instabili che attraverso processi di emissione/cattura di particelle subatomiche tendono a raggiungere

uno stato di maggior equilibrio conseguentemente alla diminuzione della massa totale del sistema.

2. L’ATOMO NELLA STORIA: DA UNITÀ INDIVISIBILE

DELLA MATERIA A PROBABILE FONTE DI ENERGIA

Se già dalla fine dell’‘800 si era dimostrato che l’atomo – per gli antichi greci

2.1 GENESI DELLA RICERCA

considerato l'unita più piccola ed indivisibile della materia – presentava al suo interno particelle minori

[nucleo = protoni (1911, E. Rutherford) + neutroni (1932, J. Chadwick); elettroni (1897, J. J. Thomson)], i

primi studi sulla possibilità di scindere questa entità risalgono all’ultimo anno della Grande Guerra,

nell'ambito della ricerca di una nuova forma di difesa, dell’esercito inglese, nei confronti dei

sommergibili nemici. Rutherford, per primo, pubblicò una relazione in cui illustrava come fosse

riuscito, bombardando con particelle alfa – ovvero nuclei di Elio [He] espulsi da atomi radioattivi – un

elemento, a trasformarlo in elementi diversi. Egli, partendo da un atomo di Azoto [N], riuscì infatti ad

ottenere ioni di Idrogeno [H] ed Ossigeno [O]. Non si trattava di una comune reazione chimica – nella

quale sarebbe stata coinvolta solo la parte esterna degli atomi [elettroni] – bensì di una vera e propria

trasmutazione nucleare. La transmutatio materiae non è una novità del secolo scorso; era ciò che già gli

alchimisti cercarono di realizzare a partire dal Medioevo – cercando di trasmutare metalli non preziosi

in Oro [Au] o Argento [Ag] –, ma con scarso risultato – soprattutto a causa delle minime quantità di

energia impiegate e delle scarse conoscenze tecniche –. Mentre i precursori dei moderni scienziati si

interrogavano però su questioni di tipo morale, nelle relazioni di Rutherford non si trovano

osservazioni di sorta.

Alchimista: Proibite ai potenti e ai loro armigeri l’accesso ai vostri laboratori, poiché essi abuseranno del sacro mistero

ponendolo al servizio della potenza.

I primi esperimenti iniziarono con non poche difficoltà; la piccola quantità di radio con cui Rutherford

svolgeva i propri studi gli venne addirittura sequestrata poiché era enemy alien property, ovvero, proprietà

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del nemico: i 250 mg di Radio [Ra] gli erano infatti stati prestati dagli austriaci. In seguito alle ricerche da

lui condotte aveva tuttavia espresso la convinzione secondo cui non si sarebbe mai riusciti a sfruttare

l’energia celata nell’atomo.

Rutherford: Noi viviamo su un’isola di fulmicotone per accendere il quale, grazie a Dio, non abbiamo ancora trovato il

fiammifero. Il terrore di una prossima fine del mondo in seguito a queste scoperte non

2.2 LA REAZIONE DELLE MASSE

pareva dunque, per il momento, una possibilità da prendere in considerazione, tanto distanti apparivano

dalla realtà comune tali scoperte scientifiche; l’opinione pubblica non rivolgeva ad esse, anzi, alcuna

attenzione.

3. GLI ANNI ‘20 [DEL NOVECENTO]

La fisica atomica fungeva in quegli anni da catalizzatore dei principali

3.1 I CENTRI DELLA RICERCA ATOMICA

intellettuali del tempo, fossero essi menti filosofiche o cervelli politici, se non addirittura talenti artistici.

Tre erano, nei primi anni ‘20, i principali centri della ricerca atomica, tutti su suolo europeo:

1. [GER] Gottinga (M. Born, J. Franck e D. Hilbert);

2. [DEN] Copenhagen (N. Bohr);

3. [ENG] Cambridge (E. Rutherford).

I principali scienziati al di fuori dell'Europa (es. India, Giappone, USA e URSS) aspiravano però a

maggiori contatti e ad un reciproco scambio di esperienze scientifiche con l’Occidente.

Gottinga rappresentava il luogo che meglio contribuiva all’incontro e allo scambio di idee

3.2 GOTTINGA

tra intellettuali. Qui ritroviamo anche numerosi fisici americani: questi venivano soprannominati

Cavalieri di Colombo alla Rovescia poiché tornavano nel Vecchio Mondo dagli USA per studiare fisica, nel

loro paese ad un livello ancora assai antiquato. Quasi tutti gli americani divenuti famosi nel campo

dell’energia atomica sono stati almeno una volta a Gottinga tra il ‘24 e il ‘32 (es. J. R. Oppenheimer).

Tutti questi uomini, pur avendo coscienza di lavorare a qualcosa di grande e importante, non

sospettavano tuttavia che il lavoro che svolgevano appartati dal mondo avrebbe così presto e così

profondamente sconvolto non solo la loro vita, bensì quella dell’umanità intera.

In URSS l’acuirsi della lotta interna per il potere tra Stalin e le altre

3.3 LA SITUAZIONE IN UNIONE SOVIETICA

frazioni del Partito Comunista aveva cominciato a ripercuotersi anche sugli scienziati. I fisici, che

inizialmente potevano recarsi all’estero senza difficoltà reali, si videro improvvisamente negare il

permesso di uscita. Non si tolleravano più posizioni neutrali: era necessaria una presa di posizione

ideologica. Con la crisi economica del

3.4 L’INGERENZA DELLA POLITICA NEGLI ISTITUTI E LE ESPULISONI DEGLI SCIENZIATI

‘29 anche a Gottinga si fecero sentire gli influssi della politica. All’interno dell’università iniziarono a

crearsi segretamente alcuni gruppi di intellettuali riuniti sotto una medesima bandiera politica: si

formarono, in particolare, un gruppo nazional-socialista ed una cellula comunista. Da quel momento si

diffuse per l’istituto un’atmosfera carica di diffidenza e tensione. In questo contesto si diffusero anche

folli teorie, sostenute da scienziati nazionalisti, secondo cui la Teoria della Relatività di Einstein non

era altro che un colossale bluff ebreo; si bollarono così come fisica ebrea tutti i lavori fondati sulle scoperte

di Einstein, ma anche quelle di Bohr; tutti gli ariani che a queste teorie facevano riferimento vennero

soprannominati ebrei in ispirito. Iniziarono così le prime espulsioni di scienziati – molti dei quali, però,

non si ribellarono –. Tanti dei professori non ebrei, che pur condannavano l’intrusione della politica

nell’ambiente scientifico, non osarono tuttavia intraprendere azioni di protesta, preoccupati più per le

loro cattedre che delle ripercussioni che tali provvedimenti avrebbero necessariamente implicato. Chi

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restò non poté comunque più riprendere il filo di quelli che erano stati i grandi risultati degli anni

precedenti. L'università di Copenaghen rimase momentaneamente un’isola di pace e tolleranza: qui

3.5 VERSO GLI USA

vennero infatti accolti molti degli scienziati costretti a fuggire dalla Germania. Copenhagen, più che una

tappa definitiva, rappresentava piuttosto una rampa di lancio verso gli istituti americani, gli unici in

grado di offrire un sufficiente numero di posti ai refugées intellettuali provenienti dall’Europa dei regimi

totalitari. Fu soprattutto grazie a questa migrazione di massa che gli USA divennero il centro della

scienza mondiale. Collaboratori di questo periodo prenderanno, in seguito, strade diametralmente

opposte (es. C. F. von Weizsacker ed E. Teller: il primo contribuirà al progetto uranio tedesco [U-

Project], mentre il secondo espatrierà negli USA diventando il più attivo propugnatore bomba ad

idrogeno). Ben poco fece l’URSS per accaparrarsi alcuni di questi intellettuali esiliati. Chi emigrò

3.6 L’URSS

spontaneamente in Unione Sovietica andò incontro ad un triste destino: molti, nel clima di sospetto

venuto a crearsi, incapparono nella Grande Purga o furono incarcerati, torturati, interrogati per

estorcere false confessioni, spediti in Siberia.

4. VERSO UNO SFRUTTAMENTO DELL’ENERGIA

ATOMICA: LA SCOPERTA DELLA FISSIONE NUCLEARE

J. Chadwick scoprì nel ‘32 la chiave della fissione dell’atomo: il neutrone.

4.1 LA SCOPERTA DEI NEUTRONI

Quasi nessuno comprese però che questa minuscola particella sarebbe stata fondamentale per liberare

l’enorme quantità di energia assopita nella materia. L’ipotesi che i neutroni, per loro natura privi di

alcuna carica, avrebbero potuto scindere gli atomi parve inizialmente ridicola.

I coniugi Joliot-Curie scoprirono 3 anni dopo la

4.2 LA SCOPERTA DELLA RADIOATTIVITÀ ARTIFICIALE

radioattività artificiale. Solo uno scienziato intuì quasi immediatamente la

4.3 L’AUTOCENSURA: COME PREVENIRE UN DISASTRO

portata, anche politica, di queste scoperte: L. Slizard. Egli osservò che se si fosse riusciti a trovare un

elemento, il quale, bombardato di neutroni, inghiottitone 1, ne avesse espulsi almeno 2, si sarebbe

riusciti ad innescare una reazione a catena. Mai verificò però la sua teoria con alcun esperimento.

Preoccupato di eventuali sviluppi – soprattutto in ambito militare – qualora si fosse riusciti a produrre

energia atomica, propose alla comunità scientifica un’autocensura: gli scienziati, almeno

provvisoriamente, avrebbero dovuto rinunciare alla pubblicazione dei loro studi. La proposta incontrò

una generale opposizione (solo 3 scienziati condividevano il suo punto di vista: E. Wigner, E. Teller e

V. Weisskopf). Per il momento la situazione appariva ancora troppo astratta per prendere tali drastiche

misure preventive; tutti gli scienziati erano pervasi da uno zelo sfrenato, inconsapevoli di dirigersi verso

un imminente disastro.

Rutherford: Gli uomini che hanno condotto questi esperimenti non ricercavano una nuova fonte di energia o la

produzione di elementi rari e preziosi. Ciò che li muoveva era qualcosa di più profondo, qualcosa che ha a che fare con

quell’istintiva forza di attrazione che emana dalla ricerca su uno dei più profondi misteri della natura.

4 Dal ‘34 i più

4.4 ROMA, CAPITALE DELLA SCIENZA MONDIALE DEI PRIMI ANNI ’30

importanti esperimenti nell’ambito della fisica atomica avvennero a Roma,

principalmente ad opera di E. Fermi e del suo team, i cosiddetti Ragazzi di via

Panisperna (Rasetti, Segrè, Pontecorvo, Amaldi, Majorana). Si giunse a 2

importanti scoperte:

1. la radioattività di un metallo bombardato con neutroni era maggiore se i

neutroni venivano rallentati (es. con paraffina o acqua);

2. bombardando l’Uranio [U] risultavano uno o forse più nuovi elementi, i

cosiddetti transurani artificiali.

La prima si rivelò in seguito corretta, mentre la seconda risultò errata. Non erano

infatti creati nuovi elementi, bensì l’atomo di uranio era stato semplicemente Enrico Fermi

scisso in 2 elementi più leggeri.

Noddack : Si può pensare che, bombardando nuclei pesanti con neutroni, questi nuclei si disintegrino in più frammenti

assai grandi; essi sono certo isotopi di elementi noti (e non nuovi elementi), non vicini degli elementi irradiati.

Tali esperimenti non vennero quindi interpretati correttamente, e la grande energia nascosta restò per

ora ancora tale. C’è dunque da chiedersi quali sarebbero state le conseguenze se si fosse giustamente

interpretata la reazione a catena dell’uranio quando nel ’34 ebbe a luogo a Roma per la prima volta. Si