Se oli 75 vuotta sitten Chicagon yliopiston jalkapallokentän valkaisijoiden alla, kun tutkijat ottivat ensimmäisen askeleen ydinfissioketjureaktion voiman valjastamiseksi. Heidän tutkimuksensa aloittivat atomikauden ja aloittivat vilpittömästi Manhattan-projektin kilpailun käsittämättömän voiman aseeseen. Myöhemmin täsmälleen sama tekniikka rohkaisi rakentamaan ydinvoimalaitoksia, jotka nykyään toimittavat 20 prosenttia Amerikan energiasta. Lääketieteestä taiteeseen, atomin pilkkomisen mahtava ja kauhea potentiaali on jättänyt elämäämme muutamat näkökohdat koskemattomiksi.
Tarina alkaa loppuvuodesta 1938, kun kemistijen Otto Hahnin, Fritz Strassmanin ja Lise Meitnerin työ johti havaintoon, että atomi - jonka nimen nimi johtuu kreikasta "jakamaton" - voitaisiin tosiasiassa hajottaa. Etäyhteistyössä Tukholmaan, Ruotsiin asettuneen natsi-Saksan juutalaisen pakolaisen Meitnerin kanssa Hahn ja Strassman pommittivat suuria, epästabiileja uraaniatomeja pienillä neutroneilla Berliinin yliopistossa. Yllätyksekseen he havaitsivat, että prosessi voisi tuottaa bariumia, elementin, joka on paljon kevyempi kuin uraani. Tämä paljasti, että oli mahdollista jakaa uraanin ytimet vähemmän massiivisiksi, kemiallisesti erillisiksi komponenteiksi.
Tutkijoiden kolmi tiesi heti, että he olivat päällä jotain suurta. Elementin identiteetin muuttaminen oli kerran alkemistien mielikuvitusta: nyt se oli tieteellinen todellisuus. Silloin heillä oli vain juoni monista tieteellisistä ja kulttuurisista vallankumouksista, joiden löytö heillä olisi.
Meitnerin ja hänen veljenpoikansa Otto Frischin teoreettinen työ laajeni nopeasti tähän alkuperäiseen havaintoon - Nature-julkaisussa tammikuussa 1939 julkaistu kirja esitteli fission mekaniikan lisäksi myös sen hämmästyttävän energiantuoton. Kun raskaat uraanin ytimet räjähtivät siirtyessään epästabiileista korkeaenergisista tiloista vakaisiin alhaisen energian tiloihin, ne vapauttivat valtavia määriä energiaa. Lisäksi rako-atomit spattisivat pois hajaneutoneja, jotka itse kykenevät käynnistämään fission muissa läheisissä ytimissä.
Kun amerikkalainen joukkue Columbian yliopistossa toisti nopeasti Berliinin tuloksen, oli selvää, että atomien halkaisun voima ei ollut vitsi. Kun otetaan huomioon tuolloisen geopoliittisen ilmastonmuutos, kiireellä hyötyä tästä uudesta tekniikasta tuli valtava merkitys. Itse maailma muistutti epävakaa atomia itsensä tuhoamisen partaalla. Yhdysvalloissa presidentti Franklin Roosevelt oli yhä kiinnostuneempi karismaattisten tyrannien noususta ulkomaille.
Tilava reaktori pystytettiin Staggs Fieldin osastojen alle. (Chicagon yliopisto) Joillekin kemisteille ja fyysikoille tilanne tuntui entisestään. "Tutkijat, joista jotkut [mukaan lukien Albert Einstein ja unkarilainen fyysikko Leo Szilárd] olivat pakolaisia fasistisesta Euroopasta, tiesivät mitä oli mahdollista", sanoo Chicagon yliopiston fysiikan professori Eric Isaacs. ”He tunsivat Adolf Hitlerin. Ja heidän kollegojensa ja heidän ikätovereidensa kanssa täällä Amerikassa he huomasivat nopeasti, että nyt kun meillä on fissio, on varmasti mahdollista käyttää tätä energiaa pahalla tavalla. "
Erityisen pelottava oli mahdollisuus kytkeä fissioreaktioiden ketju yhteen tuottamaan tarpeeksi energiaa todellisen tuhoamisen aikaansaamiseksi. Elokuussa 1939 tämä huolenaihe sai Einsteinin ja Szilárdin tapaamaan ja laatimaan kirjeen Rooseveltille, varoittaen häntä Saksan vaarasta luoda ydinpommi ja kehotti häntä aloittamaan intensiivisen kotimaisen tutkimuksen ohjelman Yhdysvaltain Einsteinille, jotka pitävät Lisestä. Meitner oli luopunut professuuristaan Saksassa, kun antisemitistinen mielipide oli vallannut, kannatti vakavaa viestiä varmistaakseen, että se jättää syvän vaikutuksen presidenttiin.
Kuukautta myöhemmin Hitlerin armeija marssi Puolaan sytyttäen toisen maailmansodan. Kuten Isaacs kuvailee, vastahakoinen Roosevelt tuli pian Szilárdin ajattelutapaan ja näki liittolaisten tarvetta lyödä Saksaa ydinaseella. Tämän tavoitteen saavuttamiseksi hän värväsi virallisesti sitoutuneen, erittäin lahjakkaan ydintutkijoiden ryhmän avun. "Olen kutsunut koolle hallituksen", Roosevelt kirjoitti Einsteinille osoitetussa seurantakirjeessä "tutkiakseen perusteellisesti ehdotuksenne mahdollisuuksia uraanielementin suhteen."
”Einsteinin kirje kesti hetken asettuakseen”, Isaacs sanoo, “mutta kun se tapahtui, rahoitus alkoi. Ja Arthur Holly Compton, joka oli Chicagon yliopiston fysiikan laitoksen päällikkö, pystyi keräämään unelmajoukon tutkijoita - kemistit, fyysikot, metallurgit - kaikki täällä yliopistossa vuoteen 1941 mennessä. Mukaan lukien Enrico Fermi, mukaan lukien Szilárd. Täällä kampuksella. Ja siellä he tekivät kokeilun. "
Ilmakuva muistomerkin nelikulmasta, joka nyt muistetaan CP-1: tä. Sen ytimessä (tai ytimessä) on Henry Mooren sipuliveistos "Ydinenergia". Ympäröivät mustat jännökset käsittävät väliaikaisen asennuksen, jonka otsikko on "Ydinkynnykset", jonka on antanut Ogrydziak Prillinger Architects. (Chicagon yliopisto) Unelmajoukkueen tavoitteena oli tuottaa omavarainen fissiotapahtumien sarja hallitussa ympäristössä: toisin sanoen ydinketjureaktio. Hahn ja Strassman olivat havainneet fission muutamassa eristetyssä atomissa. Nyt Compton, Fermi ja Szilárd halusivat yhdistää miljardeja fissioita, jolloin neutronit vapautuivat yhdellä reaktiolla laukaiseen seuraavan useita. Vaikutus kasvaa eksponentiaalisesti, samoin myös sen energiantuotto.
Kokeen suorittamiseksi heidän olisi luotava maailman ensimmäinen ihmisen tekemä ydinreaktori, nyrkkeilylaite grafiittitiileistä ja puusta, joka on noin 60 jalkaa pitkä ja 30 jalkaa leveä ja pitkä. Laitteen sisällä kadmiumin säätösauvat imevät ylimääräisiä neutroneja fissioreaktioista estäen katastrofaalisen hallinnan menetyksen. Yliopiston Stagg-kentän osastojen alla olevalla kapealla reaktori - suunniteltu ja valmistettu yhden kuukauden kuluessa - indusoi onnistuneesti ydinketjureaktion ja veti sitä energian tuottamiseen.
Chicagon all-star-tiederyhmän työ oli kriittinen ensimmäinen askel kohti Manhattan-hankkeen tavoitetta kehittää ydinpommi ennen akselia. Tämä tavoite saavutettiin vuonna 1945, kun Yhdysvallat pudotti atomipommit Hiroshiman ja Nagasakin päälle ja päätti sodan tappavan ja provosoivan. ("Voi minua", Einsteinin on sanottu sanoneen kuultuaan uutisia.) Ja silti Chicago Pile-1: n, lempinimeltään CP-1, läpimurto merkitsi enemmän kuin askelta kohti Yhdysvaltojen suurempaa sotilaallista voimaa. Se osoitti ihmiskunnan kyky käyttää polttoainetta atomien sydämiin.
Yksi CP-1-kokeilun ilmeisimmistä perinnöistä on ydinvoimateollisuuden kasvu, jonka fyysikko Enrico Fermi auttoi aloittaessaan aikansa aikansa peitetyn Chicagon tutkimusaseman kanssa. "Fermillä ei todellakaan ollut kiinnostusta aseisiin pitkällä tähtäimellä", sanoo Isaacs. "Hän työskenteli tietysti Manhattan-projektissa ja oli täysin omistautunut - mutta kun sota oli ohi, hän jatkoi reaktorien rakentamista ajatuksella, että niitä käytettäisiin siviilikäyttöön ja energiantuotantoon."
Henry Mooren "Ydinenergia" sivulta katsottuna. Taustalla kangaspuut Joe ja Rika Mansueto -kirjaston kupoli. (Chicagon yliopisto) Isaacs toteaa, että CP-1: llä osoitettu hallittu fissio loi myös tien ydinteknologian sisällyttämiselle lääketieteeseen (ajattele röntgenkuvat, CT-skannaukset ja muut diagnoosityökalut sekä syöpähoidot) ja maataloudelle (Isaacs mainitsee yhtenä) esimerkki jatkuvista pyrkimyksistä monipuolistaa banaaneja geenien taktisella säteilyttämisellä). Yksi CP-1: n suurimmista vaikutuksista oli kuitenkin itse tieteen käytäntöön.
"Jos mietit mitä tapahtui juuri sodan jälkeen", Isaacs sanoo, "jotkut ensimmäisistä asioista, jotka luotiin, olivat liittovaltion virastot, jotka rahoittavat tutkimusta tässä maassa: atomienergiakomissio, jota nykyään kutsutaan energiaministeriöksi, ja vuosia myöhemmin, Kansalliset terveysinstituutit ja Kansallinen tiedesäätiö. ”Nämä virastot syntyivät CP-1: n ja Manhattan-projektin onnistumisen jälkeen laajemmin tietä uudistuneelle yleisön uskoa tieteeseen ja tekniikkaan.
Prestige-unelmatiimin tieteellinen yhteistyö nousi myös näkyvyyteen CP-1-työn seurauksena. Isaacs pitää esimerkiksi nykypäivän monialaista syöpätutkimusta Manhattan-projektimallin luonnollisena jatkeena: tuo koko maan kirkkaimmat mielet yhteen ja anna taian tapahtua. Internetin ansiosta nykyajan tutkijat jakavat usein tietoja ja hypoteeseja digitaalisesti fyysisen sijaan, mutta Chicago Pile-1 -päivien nopea palo, tavoitteellinen ideointi ja prototyyppien tekeminen on hyvin elossa ja hyvin.
Stagg Field suljettiin vuonna 1957, valkaisijat, jotka aikoinaan suojasivat maailman ensimmäistä keinotekoista ydinreaktoria, hajosivat yleisesti. Sivusto on nyt nöyrä harmaa nelikulma, jota ympäröivät yliopistojen tutkimuslaitokset ja kirjastot. Tämän avoimen tilan ytimessä karkea pronssiveistos, jossa pyöristetty takaosa, muistuttaa atomin läpimurtoja. Sen muotoa voidaan tulkita joko suojana tai sienipilven harjana. Teos, jonka otsikko on “Ydinenergia”, on teetty erityisesti abstraktin kuvanveistäjän Henry Mooren toimesta.
"Onko se liukenemassa", kysyi Chicagon yliopiston taidemuseon johtaja Christine Mehring Mooren salaperäisestä veistoksesta, "vai onko se kehittymässä?" Nyt miehitetyssä ydinmaailmassa, johon meitä toimitettiin 75 vuotta sitten, sellaiset kysymykset näyttävät olevan menneitä kummittele meitä ikuisesti.
