Los Alamos e la fisica del ‘900

Scienza e storia nel “Manhattan Project”1° parte

…dove si trova Los Alamos?F.Calgaro

LOS ALAMOS

…dove si trova Los Alamos? F.Calgaro

F.CalgaroNew Mexico (Land of Enchantment)

1912- annessione agli U.S.A. (47° stato) 5° stato per estensione negli U.S.A. 36° stato per popolazione (indiani Anasazi-ispanici-angloamericani)

CAPITALE (dal 1610): Santa Fe 2000 mt

aereoporto internazionale: Albuquerque 1500 mt

F.Calgaro

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F.Calgaro

Los Alamos (I Pioppi)“la città degli apprendisti stregoni”

56Km a N-O di Santa Fe 2220 mt, sull’altopiano di Pajarito 19000 abitanti circa …ben poche attrazioni, a parte le straordinarie bellezze naturali, ed il fascino……degli indiani d’America…

Bradbury Science Museum

?

FOTOF.Calgaro

F.Calgaro

13000 impiegati !! www.lanl.gov

1918: Los Alamos Ranch School1930: Robert Oppenheimer (26 anni, fisico

nucleare americano) presenzia alla premiazione di fine anno della L.A.Ranch School.

1942: la località di Los Alamos viene cancellata dalle carte geografiche. Oppenheimer propone al generale americano Groves di istituire il superlaboratorio (Technical Area) per lo studio della produzione di energia atomica proprio a Los Alamos (SITO Y).

marzo 1943: chiusura anticipata dell’anno scolastico a L.A.

sono in arrivo a Los Alamos “Oppi” (responsabile scientifico), Bohr, Fermi, Chadwick,Teller,Segrè, Rabi, von Neumann, Frisch, Fuchs, Szilard, Bethe, Feynman…

Ha inizio il Manhattan Project

2003 LANL (Los Alamos National Laboratory)

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PREMESSE SCIENTIFICHEF.Calgaro

leindivisibi

2p2n particelle di emissione e oppure e di emissione -

energia alta di fotoni di emissione

L’atomo è stato indivisibile sino al 1896 !!!Becquerel scopre la radioattività spontanea dell’Uranio: esistono isotopi di alcuni materiali che sono naturalmente INSTABILI e DECADONO emettendo RADIAZIONE:

L’energia intrappolata nell’atomo diviene utilizzabile:Curie, Rutherford, Geiger e Marsden (primissimo ‘900) 1911 Rutherford: radioattività artificiale

Fisica nucleare del primo novecento F.Calgaro

1932: scoperta dei neutroni (Chadwick), senza carica !

1934: Fermi,Rasetti, Amaldi, Segrè, Pontecorvo, Corbino….. studiano gli effetti del bombardamenti con neutroni L’Uranio emette radiazione molto complessa

U238 = 99,3% dell’uranio naturale, rimanente U235. Opportunamente bombardato in un reattore nucleare, l’ U238 si trasforma in U235 (Oak Ridge, Tennessee, sito X)

Cosa succede all’ U235 quando viene colpito da neutroni ??

1939: “fissione” ! (Hahn e Strassman, Germania)

I migliori scienziati di tutto il mondo si mettono al lavoro.

F.Calgaro

)( HeUPu

)(νePuNp

)( νeNpU

γUnU

42

23592

23994

e23994

23993

e239

93239

92

23992

10

23892

Fissione dell’Uranio 238

F.CalgaroFissioneFISSIONE

La fissione è una reazione nucleare esoenergetica (energie in gioco per i nuclei milioni di volte più grandi di quelle di normali reazioni chimiche).

Un nucleo di numero atomico Z bombardato da un neutrone si spezza in due frammenti di numeri atomici intermedi Z1, Z2 in modo tale che

Z1+Z2=Z.

La fissione di un atomo di uranio produce circa 200 MeV di energia e libera in media 2,5 neutroni.

FISSIONE NUCLEAREF.Calgaro

energia

U23592

n

n

n

Nel processo la massa non si conserva, ma in parte, relativisticamente (1905-A.Einstein), si trasforma in energia: 2mcE

bR93

Cs140

F.Calgaro

Se la reazione viene controllata, facendo in modo che in media non più di un neutrone secondario produca una nuova fissione, il processo è utilizzabile come fonte di energia (reattori nucleari).

Se la reazione non viene controllata, e l’uranio supera un valore “critico” di massa (per U235 puro 50 Kg, per Pu239 16 Kg) il processo diviene esplosivo

I neutroni prodotti nella fissione provocano poi la divisione di un altro atomo sino a che si raggiunge una situazione di criticità su cui la FISSIONE NUCLEARE A CATENA si sostiene.

FISSIONE NUCLEARE