Titolo
La conquista dell'energia atomica ha cambiato tutto tranne il nostro modo di pensare...
La soluzione dei nostri problemi si trova nel cuore dell'uomo.
Se solo lo avessi saputo, avrei fatto l'orologiaio.”
Albert Einstein
Sono poche le invenzioni che hanno cambiato radicalmente la storia dell'uomo in un tempo molto
breve. Tra di esse non si può ignorare la bomba atomica.
Venne ultimata in pochi anni grazie all'impegno del governo statunitense con il Progetto
Manhattan, e il suo utilizzo ha modificato il concetto stesso di “guerra”, tant'è che ancora oggi si
cercano di evitare conflitti che possano implicare l'uso di bombe atomiche.
In questa tesina mi occuperò di descrivere alcuni aspetti riguardanti la bomba, come la sua
intricata storia e il suo funzionamento.
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Schema generale
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Storia della bomba atomica
1. La scoperta della fissione
2. L'avvio delle ricerche americane
3. Il progetto Manhattan
4. Creazione e lancio delle bombe
5. Opinioni degli scienziati sulla bomba atomica
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Inquadramento storico del lancio delle prime bombe
1. La seconda guerra mondiale
2. Il lancio delle bombe atomiche
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Il funzionamento della bomba atomica
1. Modelli atomici
2. I nuclei degli atomi
3. Le forze nucleari
4. La fissione nucleare e il principio di funzionamento della bomba atomica
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Italo Svevo e la catastrofe come risultato del progresso
1. L'intuizione della bomba atomica
2. Italo Svevo
3. “La coscienza di Zeno”
4. La figura dell'inetto
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The worries of the scientists towards the atomic bomb.
1. Michael Frayn - Copenhagen
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Storia della bomba atomica
1. La scoperta della fissione
Gli studi sulla fissione nucleare, principio alla base della bomba atomica, cominciarono già
dall'inizio degli anni 30 del secolo scorso, in seguito alle scoperte relative alla forma degli atomi.
Molto importanti furono alcuni esperimenti di Enrico Fermi nel 1934; egli, con alcuni
collaboratori, bombardò i nuclei atomici di tutti gli elementi della tavola periodica, scoprendo che
venivano generati nuovi elementi radioattivi. Quello che sfuggì al gruppo di Fermi è che, nel caso
degli elementi più pesanti, non si verificava una semplice trasformazione in un elemento diverso
bensì una scissione del nucleo in due parti, cioè proprio quella che oggi si chiama fissione nucleare.
Gli esperimenti del gruppo di Fermi catturarono l'attenzione di molti studiosi, in particolare dei
tedeschi Otto Hann e Fritz Strassmann, su consiglio dell'austriaca Lise Meitner. Essa, con l'aiuto del
nipote Otto Frisch, nel 1939 pubblicò un articolo in cui descriveva la fissione nucleare. I due
intuirono anche la possibilità della creazione di enormi quantità di energia grazie alla fissione.
Fermi confermò queste teorie, e da questo momento gli studi si concentrarono sulla reazione a
catena che poteva scaturire dalla fissione.
Qui incominciò a prendere vita l'idea di una bomba micidiale che utilizzasse le enormi quantità di
energia derivanti dalla fissione.
2. L'avvio delle ricerche americane
La scoperta della fissione in Germania preoccupò alcuni studiosi, in particolare Leo Szilard (fisico
ungherese che aveva confermato assieme a Fermi l'esistenza della reazione a catena). Egli temeva
che i nazisti potessero arrivare alla scoperta della bomba atomica, poiché la Germania aveva
bloccato le vendite dell'uranio (elemento fondamentale nella fissione) prodotto nelle miniere
cecoslovacche delle quali si era impadronita. Perciò Szilard contattò Albert Einstein, il fisico più
famoso dell'epoca, perché avvertisse il presidente americano Franklin Delano Roosevelt e lo
sollecitasse a intraprendere un programma di ricerca atomica.
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Einstein scrisse una lettera a Roosevelt, della quale vengono qui riportati alcuni passi:
“Negli ultimi quattro mesi è stata confermata la probabilità (grazie all'opera di Joliot in Francia,
oltre che di Fermi e Szilard in America) che diventi possibile avviare in una grande massa di
uranio una reazione nucleare a catena capace di generare enormi quantità di energia e grandi
quantitativi di nuovi elementi simili al radio. Attualmente è quasi certo che si possa pervenire a
questo risultato nell'immediato futuro.
Questo nuovo fenomeno porterebbe anche alle costruzione di bombe, ed è concepibile (anche se
molto meno certo) che si possano costruire in tal modo bombe estremamente potenti di tipo nuovo,
Una sola bomba di questo tipo, trasportata de un'imbarcazione e fatta esplodere in un porto,
potrebbe benissimo distruggere l'intero porto e una parte del territorio circostante.
[…]
Potrà apparirLe opportuno istituire un collegamento permanente tra l'Amministrazione e il
gruppo di fisici che si occupano di reattori a catena in America. Uno dei modi di assicurare tale
collegamento potrebbe consistere nell'affidare questo compito a persona che goda della Sua
fiducia, e che potrebbe eventualmente agire in veste non ufficiale. Il suo compito potrebbe
consistere in quanto segue:
a) prendere contatto con i dicasteri governativi mantenendoli informati sugli ulteriori sviluppi, e
formulare raccomandazioni per interventi governativi, con particolare riguardo al problema di
assicurare agli Stati Uniti un approvvigionamento di minerale uranifero.
b) accelerare il lavoro sperimentale che si svolge attualmente nei limiti dei bilanci dei laboratori
universitari, fornendo finanziamenti - ove necessario - tramite contatti con privati disposti a
contribuire a questa causa, e anche eventualmente procurando la cooperazione di laboratori
industriali che dispongano dell'attrezzatura necessaria.
Mi risulta che la Germania ha effettivamente bloccato la vendita di uranio da parte delle miniere
cecoslovacche di cui si è impadronita. La decisione di agire così tempestivamente si può forse
spiegare con la circostanza che il figlio del Sottosegretario di Stato tedesco, von Weizsàcker, lavora
al Kaiser-Wilhelm-Institut di Berlino, dove vengono attualmente compiute, in parte, le stesse
ricerche sull'uranio che si svolgono negli Stati Uniti.”
Dopo la lettera di Einstein il presidente Roosevelt decise di avviare il programma di armamento
nucleare, con il nome di “progetto uranio”. Gli studi venivano condotti da diversi gruppi di ricerca
in varie regioni degli Stati Uniti; mancava però un adeguato coordinamento.
Con l'entrata in guerra degli Stati Uniti nel dicembre del 1941, il programma di ricerca venne
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militarizzato e compì una decisa accelerazione.
3. Il progetto Manhattan
Nel 1942 il programma di armamento atomico statunitense venne rivoluzionato. La sua
conduzione venne affidata al colonnello Leslie Groves per la parte militare e a Robert Oppenheimer
per la parte scientifica. Groves ribattezzò il programma “distretto Manhattan” (o “progetto
Manhattan”) come abitudine dell'esercito (il nome derivava dal luogo in cui si trovava il quartier
generale, in questo caso l'isola di Manhattan a New York).
La svolta nelle ricerche si ebbe il 2 dicembre del 1942, quando a Chicago un gruppo guidato da
Fermi riuscì a creare il primo prototipo di reattore nucleare auto-alimentato funzionante. Questa
data viene convenzionalmente presa come inizio dell'era dell'energia nucleare.
4. Creazione e lancio delle bombe
Dopo il successo di Fermi si riuscì a completare la bomba atomica. Un test dimostrativo
(denominato “Trinity Test”) venne effettuato il 16 luglio 1945 presso il poligono di Almagordo, nel
Nuovo Messico (U.S.A.).
Le bombe atomiche vennero in seguito utilizzate per bombardare le città giapponesi di Hiroshima
e Nagasaki e mettere così fine alla seconda guerra mondiale.
5. Opinioni degli scienziati sulla bomba atomica
Sebbene inizialmente la quasi totalità degli scienziati fosse favorevole alla creazione della bomba
atomica, in seguito si crearono diverse linee di pensiero.
Alcuni, come Fermi e Oppenheimer rimasero favorevoli all'uso della bomba. Essi vennero
nominati membri della commissione creata dal nuovo presidente Truman per affrontare la questione
del lancio della bomba (“Interim Committee”). La commissione si schierò a favore del lancio
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approvando i seguenti provvedimenti:
“1) la bomba dovrà essere usata contro il Giappone al più presto;
2) dovrà essere usata su un doppio bersaglio, cioè su installazioni militari o impianti bellici
circondati o adiacenti ad abitazioni;
3) dovrà essere usata senza preavviso sulla natura dell'arma.”
Altri scienziati invece si schierarono contro l'uso della bomba, come Szilard (già dal Trinity Test)
o, dopo il lancio delle bombe sul Giappone, Einstein. Egli, insieme al filosofo Bertrand Russell e ad
altri studiosi, nel 1955 (nel pieno della guerra fredda), pubblicò il “Manifesto Russell-Einstein”, nel
quale si chiede ai governi di evitare future guerre nucleari:
“In considerazione del fatto che in ogni futura guerra mondiale verrebbero certamente impiegate
armi nucleari e che tali armi mettono in pericolo la continuazione stessa dell'esistenza
dell'umanità, noi rivolgiamo un pressante appello ai governi di tutto il mondo affinché si rendano
conto e riconoscano pubblicamente che i loro obiettivi non possono essere perseguiti mediante una
guerra mondiale e li invitiamo, di conseguenza, a cercare mezzi pacifici per la soluzione di tutte le
questioni controverse fra loro.
[…]
Parliamo in questa occasione non come membri di questa o quella Nazione, Continente o Fede,
ma come esseri umani, membri della razza umana, la continuazione dell'esistenza della quale è ora
in pericolo.
[…]
Noi rivolgiamo un appello come esseri umani ad esseri umani: ricordate la vostra umanità e
dimenticate il resto. Se sarete capaci di farlo vi è aperta la via di un nuovo Paradiso, altrimenti è
davanti a voi il rischio della morte universale.”
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Inquadramento storico del lancio delle prime bombe atomiche
1. La seconda guerra mondiale
La seconda guerra mondiale ha inizio il 3 settembre 1939. Due giorni prima la Germania nazista
aveva invaso la Polonia per sottometterla così come aveva fatto con l'Austria e con la regione
cecoslovacca dei Sudeti (questi due territori gli erano stati concessi dagli altri Stati secondo la
politica dell'appeasement).
Con l'invasione della Polonia Francia e Inghilterra si resero conto del fallimento dell'appeasement
e dichiararono guerra alla Germania. Questa in due settimane ultimò la conquista della Polonia e la
spartì con la Russia secondo il patto Ribentropp-Molotov, che prevedeva la spartizione della
Polonia in cambio del non intervento della Russia; in realtà la Russia stava solo prendendo tempo
per organizzare la sua enorme ma lenta macchina bellica. Russi e tedeschi infatti erano
ideologicamente opposti (comunisti e nazisti).
Nel frattempo l'Italia, alleata della Germania secondo il patto d'acciaio del 1939, non era ancora
pronta per la guerra; perciò prese tempo fino all'anno seguente. Hitler in ogni caso non contava
molto sull'esercito italiano, mal equipaggiato. Per il dittatore tedesco era importante che non venisse
aperto il terzo fronte in Italia.
La guerra effettiva iniziò nell'aprile del 1940 (combattere in inverno è svantaggioso), quando
Hitler attaccò e conquistò Norvegia e Danimarca per evitare l'accerchiamento da nord.
Il mese successivo venne conquistata la Francia attaccando inaspettatamente la linea Maginot dal
lato della foresta belga. Una volta sconfitta, la Francia venne divisa (una parte annessa, un'altra
comandata da un governo collaborazionista, cioè apparentemente libero ma in realtà sotto gli ordini
di Hitler). I francesi comunque attuarono fin dai primi momenti una strenua resistenza ai nazisti.
Nei primi mesi del 1941 la Germania aveva intenzione di attaccare la Russia prima che questa
fosse pronta per la guerra. Hitler fu costretto a rimandare la partenza al giugno dello stesso anno
poiché aveva dovuto aiutare l'Italia di Mussolini che aveva intrapreso (con scarsi risultati) una
guerra parallela in Grecia e nelle colonie Nordafricane. La campagna russa si rivelò un fallimento
quasi totale, e la Germania ne uscì molto indebolita.
Nel dicembre del 1941 il Giappone (alleato di Germania e Italia) attaccò la base militare
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statunitense di Pearl Harbor sancendo l'entrata in guerra ufficiale degli Stati Uniti (prima aiutavano
Inghilterra e Francia), che intensificarono il loro programma di ricerca atomica.
Nel 1943 gli Alleati ottennero la vittoria decisiva nelle colonie nordafricane e cominciarono a
risalire lungo la penisola italiana. L'Italia venne progressivamente liberata; l'8 settembre il re
Vittorio Emanuele III firmò l'armistizio e il 13 ottobre si schierò apertamente con gli Alleati.
Nel novembre del 1943, alla conferenza di Teheran (che riuniva Stai Uniti, Inghilterra e Russia,
seppur sostenitori di diversi modelli sociopolitici), Stalin chiese a Roosevelt e Churchill l'apertura
di un terzo fronte a ovest. Stati Uniti e Inghilterra soddisfarono questa richiesta soltanto nel giugno
del 1944 (sbarco in Normandia), poiché vi era già la prospettiva della guerra fredda e quindi
volevano che la Russia subisse il maggior quantitativo di danni possibile.
Con lo sbarco in Normandia si estinsero le speranze di vittoria della Germania, che si arrese
nell'aprile del 1945 quando gli eserciti Alleati liberarono l'Italia e i carri armati russi entrarono a
Berlino.
2. Il lancio delle bombe atomiche
Dall'aprile 1945 rimase in guerra solo il Giappone, che stava programmando la resa. La Russia si
stava preparando per attaccare il Giappone e finire definitivamente la guerra quando gli Stati Uniti
decisero di lanciare le bombe atomiche sulle città di Hiroshima e Nagasaki, causando più di 120000
morti. Subito dopo il lancio delle bombe, il 14 agosto 1945, il Giappone si arrese e il conflitto
terminò.
Sulle motivazioni del lancio delle bombe ci furono e ci sono ancora molti dubbi. La motivazione
ufficiale data dagli Stati Uniti fu che la bomba atomica era l'unico modo per evitare la morte di
soldati americani; il Giappone però si sarebbe arreso a giorni.
L'interpretazione più diffusa è che il lancio delle bombe atomiche sia stato deciso dagli Stati Uniti
per avere una posizione di vantaggio nei rapporti diplomatici con l'Unione Sovietica in vista della
guerra fredda; inoltre in questo modo gli Stati Uniti evitarono l'attacco della Russia alle regioni
della Manciuria e della Cina settentrionale (controllate dai Giapponesi) sulle quali la Russia
avrebbe potuto dominare dopo la guerra.
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Il funzionamento della bomba atomica
Il principio della bomba atomica è la reazione a catena di fissione nucleare. Questo è un
meccanismo complesso, risultato di numerosi anni di studi riguardanti l'atomo e la sua natura.
1. Modelli atomici
Dopo la scoperta degli elettroni, poiché gli atomi hanno carica neutra, si dovette ipotizzare un
modello atomico che contenesse lo stesso quantitativo di cariche positive e negative.
John Joseph Thomson propose un modello atomico in cui la carica positiva fosse
concentrata solo in alcuni punti (elettroni) e quella positiva fosse distribuita
uniformemente in tutto il volume dell'atomo.
Il modello di Thomson fu smentito sperimentalmente nel 1911 da Ernest Rutherford. Egli,
bombardando con particelle alfa una lamina d'oro, intuì che l'atomo dovesse essere formato da un
nucleo positivo molto piccolo contenente gran parte della massa attorno al quale la carica degli
elettroni fosse distribuita in modo uniforme.
Secondo le leggi dell'elettromagnetismo però, una carica in movimento (in questo caso gli
elettroni) dovrebbe emettere energia sotto forma di onde elettromagnetiche. Se gli elettroni nel
modello di Rutherford facessero ciò, dovrebbero andare a cadere nel nucleo e a distruggere l'atomo
in un tempo di circa 10−7 secondi. Si sa però che gli atomi sono stabili e non si distruggono in un
tempo così piccolo; perciò le leggi della meccanica e dell'elettromagnetismo non devono essere
valide a livello atomico. Queste osservazioni furono elaborate nel 1912 da Niels Bohr, che l'anno
seguente elaborò alcune ipotesi: il raggio delle orbite degli elettroni attorno al nucleo può avere
soltanto un certo insieme di valori permessi, e quando l'elettrone
percorre una di queste orbite (dotate di un'energia definita) non
irraggia.
Il modello atomico definitivo, tutt'ora valido, è il risultato di ulteriori
scoperte (come il principio di indeterminazione e la meccanica
ondulatoria) e prevede un nucleo formato da protoni e neutroni (scoperti nel 1932, con carica nulla)
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circondato da una nuvola di elettroni. Questi non seguono un'orbita ma si muovono in un orbitale,
ovvero una porzione di spazio entro la quale è probabile che si trovi l'elettrone.
2. I nuclei degli atomi
Nel 1925 Rutherford e James Chadwick scoprirono sperimentalmente che a piccole distanze dal
nucleo le particelle alfa sono soggette, oltre alla forza di Coulomb, anche ad altre forze che
agiscono soltanto in ambito nucleare. Questo perché la traiettoria delle particelle alfa vicino al
nucleo è diversa da quella delle particelle più distanti.
Nel 1919 Rutherford ottenne per la prima volta la trasmutazione di un elemento: bombardando
uno strato di azoto con particelle alfa, osservò che i nuclei colpiti si trasformavano in nuclei di
ossigeno rilasciando alcune particelle (protoni).
Ogni nucleo è formato da un certo numero di protoni (numero atomico) e di neutroni. Ha inoltre
un numero di massa uguale alla somma del numero di protoni e neutroni. Queste due particelle sono
dette anche nucleoni. Ciò che caratterizza un elemento è il numero di protoni, mentre quello dei
neutroni può variare (negli isotopi).
3. Le forze nucleari
Se in un atomo agisse solo la forza elettrica, il nucleo non potrebbe esistere a causa della forza
repulsiva tra particelle di carica positiva. Perciò tra nucleoni agisce una forza nucleare attrattiva che
prevale su quella elettrica repulsiva.
E' grazie ai neutroni (che non risentono della forza elettrica) che il nucleo dell'atomo è stabile.
Misurando la massa di un nucleo si scopre che essa è sempre minore della somma delle singole
masse delle particelle che lo compongono. La differenza è detta difetto di massa.
Protoni e neutroni nel nucleo hanno energia minore di quella che avrebbero gli stessi nucleoni
lontani tra loro, poiché per allontanarli una forza esterna compie un lavoro positivo. Perciò per la
relazione massa-energia di Einstein vi è anche una differenza di massa.
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