Det var 75 år siden, under blegemaskinerne på en University of Chicago fodboldbane, at forskere tog det første skridt hen imod at udnytte kraften i den nukleare fissionskædereaktion. Deres forskning indledte atomalderen og startede for alvor Manhattan-projektets race mod et våben af ufattelig magt. Senere ville nøjagtigt den samme teknik stimulere konstruktionen af de atomkraftværker, der i dag forsyner 20 procent af Amerikas energi. Fra medicin til kunst har det fantastiske og frygtelige potentiale ved at opdele atomet få aspekter af vores liv uberørt.
Historien begynder i slutningen af 1938, da kemikernes Otto Hahn's arbejde, Fritz Strassman og Lise Meitner førte til opdagelsen af, at atomet - hvis navn stammer fra det græske for "udelelige" - faktisk kunne splittes fra hinanden. I eksternt samarbejde med Meitner, en jødisk flygtning fra Nazi-Tyskland, der havde slået sig ned i Stockholm, Sverige, bombarderede Hahn og Strassman store, ustabile uranatomer med bittesmå neutroner ved Universitetet i Berlin. Til deres overraskelse fandt de, at processen kunne producere barium, et element, der er meget lettere end uran. Dette afslørede, at det var muligt at opdele urankerne i mindre massive, kemisk adskilte komponenter.
Forskernes trio vidste øjeblikkeligt, at de var på noget større. Ændring af selve elementets identitet var engang lykken hos alkymister: nu var det videnskabelig virkelighed. På det tidspunkt havde de kun et fingertræk af de mange videnskabelige og kulturelle revolutioner, deres opdagelse ville udløse.
Det teoretiske arbejde, som Meitner og hendes nevø Otto Frisch udførte, udvidede hurtigt på dette oprindelige fund - et papir, der blev offentliggjort i Nature i januar 1939, skitserede ikke kun fissionens mekanik, men også dens forbløffende energiproduktion. Da tunge urankerne sprængte og skiftede fra ustabile højenergitilstande til stabile lavenergitilstande, frigav de enorme mængder energi. Hvad mere er, spalteatomer spredte bort omstrejdne neutroner, som i sig selv var i stand til at udløse fission i andre nærliggende kerner.
Efter at et amerikansk team ved Columbia University straks gentog Berlin-resultatet, var det tydeligt, at kraften ved at splitte atom ikke var nogen vittighed. I betragtning af datidens frodige geopolitiske klima, fik hasten med at kapitalisere denne nye teknologi enorm betydning. Verden selv lignede et ustabilt atom på randen af selvdestruktion. I USA blev præsident Franklin Roosevelt i stigende grad bekymret over stigningen af karismatiske tyranner i udlandet.
Den voluminøse reaktor blev opført under tribunerne ved Staggs Field. (University of Chicago) For nogle kemikere og fysikere føltes situationen endnu dybere. ”Forskere, hvoraf nogle [inklusive Albert Einstein, og den ungarske fysiker Leo Szilárd] var flygtninge fra det fascistiske Europa, vidste, hvad der var muligt, ” siger Eric Isaacs fysikprofessor fra University of Chicago. ”De kendte Adolf Hitler. Og med deres kolleger og deres kammerater her i Amerika, indså de meget hurtigt, at nu hvor vi havde fission, ville det helt sikkert være muligt at bruge denne energi på afskyelige måder. ”
Særligt skræmmende var muligheden for at samle en kæde af fissionreaktioner til at generere nok energi til at skabe reel ødelæggelse. I august 1939 fik denne bekymring Einstein og Szilárd til at mødes og udarbejde et brev til Roosevelt, der advarede ham om faren ved, at Tyskland oprettede en atombombe og formanede ham til at starte et program med intensiv indenrigsundersøgelse i USA Einstein, der som Lise Meitner havde forladt sit professorat i Tyskland, da antisemitisk stemning tog greb, godkendte den alvorlige besked og sikrede, at det ville efterlade et dybt indtryk af præsidenten.
En måned senere marcherede Hitlers hær ind i Polen og antændte 2. verdenskrig. Som Isaacs beskriver, kom en tilbageholden Roosevelt snart rundt på Szilárds måde at tænke på og så behovet for de allierede til at slå Tyskland til et atomvåben. For at opnå dette mål indrådte han formelt hjælp fra en engageret, yderst talentfuld gruppe nukleare forskere. "Jeg har indkaldt til et bestyrelse, " skrev Roosevelt i et opfølgende brev til Einstein, "for at undersøge mulighederne for dit forslag om uranelementet grundigt."
”Einsteins brev tog lidt tid at bosætte sig i, ” siger Isaacs, ”men når det først var sket, begyndte finansieringen. Og Arthur Holly Compton, der var leder af University of Chicago's fysikafdeling, var i stand til at samle et drømmehold af forskere - kemikere, fysikere, metallurgister - alt her på universitetet i 1941. Herunder Enrico Fermi, inklusive Szilárd. Lige her på campus. Og det var her, de gjorde eksperimentet. ”
En luftfoto af mindeskvadranglet, der nu mindes CP-1. I dets centrum (eller kerne) er Henry Moores bulbous skulptur, "Nuclear Energy." De omkringliggende sorte slæder omfatter en midlertidig installation med titlen "Nuclear Thresholds" af Ogrydziak Prillinger Architects. (University of Chicago) Drømmeholdets mål var at producere en selvbærende serie fissionbegivenheder i et kontrolleret miljø: med andre ord en nukleare kædereaktion. Hahn og Strassman havde observeret fission i et par isolerede atomer. Nu ønskede Compton, Fermi og Szilárd at samle milliarder af fissioner, med neutronerne frigivet ved en reaktion, der udløser den næste flere. Effekten vil vokse eksponentielt, og også dens energiproduktion.
For at udføre eksperimentet skulle de skabe verdens første menneskeskabte atomreaktor, et kasseapparat af grafitsten og træ omkring 60 meter i længden og 30 meter bred og høj. Inden i enheden opsænkede cadmium-kontrolstænger overskydende neutroner fra fissionsreaktionerne og forhindrede et katastrofalt tab af kontrol. I sin niche under tribunerne på universitetets Stagg-felt inducerede reaktoren - blåtryk og fabrikeret inden for en måned - med succes en atomkædereaktion og trak sig på den for at generere magt.
Arbejdet i Chicago all-star videnskabsteam udgjorde det kritiske første skridt mod Manhattan-projektets mål om at udvikle en atombombe før aksen. Dette mål ville blive realiseret i 1945, da USA faldt atombomber over Hiroshima og Nagasaki, hvilket bragte en dødbringende og provokerende afslutning på krigen. (“Ve er mig, ” rapporteres Einstein at have sagt, når han hørte nyhederne.) Og alligevel repræsenterede gennembrudet af Chicago Pile-1, kaldet CP-1, mere end et skridt mod større militær styrke for USA. Det demonstrerede menneskehedens kapacitet til at udnytte atomernes hjerter til brændstof.
En af de mest åbenlyse arven fra CP-1-eksperimentet er væksten i kernekraftindustrien, som fysikeren Enrico Fermi var medvirkende til i kickstart efter sin tid med det skjulte Chicago-forskningsantøj. ”Fermi havde virkelig ingen interesse i våben i det lange løb, ” siger Isaacs. ”Han arbejdede selvfølgelig med Manhattan-projektet, og han var fuldstændig dedikeret - men da krigen var over, fortsatte han med at bygge reaktorer med tanken om, at de ville blive brugt til civilt brug, til kraftproduktion.”
Henry Moores "Nuclear Energy" set fra siden. I baggrunden væver kupplen på Joe og Rika Mansueto-biblioteket. (University of Chicago) Isaacs bemærker, at den kontrollerede fission demonstreret med CP-1 også banede vejen for inkorporering af nuklear teknologi i medicin (tænk røntgenbilleder, CT-scanninger og andre diagnostiske værktøjer samt kræftbehandlinger) og landbrug (Isaacs citerer som en eksempel på en løbende indsats for genetisk at diversificere bananer gennem taktisk bestråling af deres gener). Alligevel var en af de største konsekvenser af CP-1 på selve udøvelsen af videnskab.
"Hvis du tænker over, hvad der skete lige efter krigen, " siger Isaacs, "nogle af de første ting, der blev oprettet, var de føderale agenturer, der finansierer forskning i dette land: Atomenergikommissionen, der nu kaldes Energiafdelingen, og år senere National Institute of Health and National Science Foundation. ”Disse agenturer blev til efter succes med CP-1 og Manhattan-projektet banede mere bredt vejen for en fornyet offentlig tro på videnskab og teknologi.
Prestige ”drømmeteam” videnskabeligt samarbejde steg også frem som et resultat af CP-1-indsatsen. Isaacs ser nutidig interkollegiat kræftforskning, for eksempel som den naturlige udvidelse af Manhattan Project-modellen: bringe de lyseste sind fra hele landet sammen og lad magien ske. Takket være internettet deler moderne forskere ofte data og hypoteser digitalt i stedet for fysisk, men den hurtige ild, målorienterede forestillinger og prototyper af Chicago Pile-1-dage er meget levende og godt.
Stagg Field blev lukket i 1957, de blegere, der engang beskyttede verdens første kunstige atomreaktor, blev brudt sammen. Webstedet er nu en ydmyg grå firkant, omgivet af universitetsforskningsfaciliteter og biblioteker. I hjertet af dette åbne rum mindes en skarp bronzeskulptur med en afrundet karapace for atombrydningen. Dens form kunne enten fortolkes som et beskyttende skjold eller en svampeskys kråne. Med titlen "Nuclear Energy" blev stykket specielt bestilt af den abstrakte billedhugger Henry Moore.
”Er det ved at opløse, ” spørger Christine Mehring, kunsthistorisk leder af University of Chicago, om Moores kryptiske skulptur, “eller er det i udvikling?” I den nukleare verden, som vi nu besætter, og som vi blev leveret til for 75 år siden, synes sådanne spørgsmål at være bestemt hjemsøge os for evigt.
