במשך שנתיים מתקופתי כסטודנט באוניברסיטת שיקגו, בניין המעונות שלי, הקפיטריה שלי והספרייה שבה עבדתי עמדו כולם באותו בלוק שבו נמצא הכור הגרעיני הראשון בעולם מעשה ידי אדם.

במבט ראשון, לא באמת תדע עד כמה קטע האדמה הזה בהייד פארק בשיקגו עיצב את העידן האטומי. בין ההמולה וההמולה של הסטודנטים, ייתכן שדעתך מוסחת יותר מהצבעים הבהירים בעפרון של מעונות מקס פאלבסקי, הארכיטקטורה הברוטליסטית המרשימה של ספריית רגנשטיין, או אפילו כיפת הזכוכית של ספריית מנסוטו. עם זאת, תסתכל מעבר לאלו, ותראה פסל ברונזה מאת הנרי מור, שכותרתו "אנרגיה גרעינית", המנציח את בניית הכור - ואת הרגע ב-1942 שבו הוא הפך קריטי.

אותו כור גרעיני מופיע כל כך קצר בפניםשל כריסטופר נולאןאופנהיימר, כאשר הפיזיקאי ג'יי רוברט אופנהיימר (סיליאן מרפי) נוסע לשיקגו כדי לבדוק את ההתקדמות של עמיתיו לפרויקט מנהטן. הוא נתקל בפיזיקאים כמו אנריקו פרמי (דני דפרארי) וליאו סילארד (מאטה האומן), שמאשרים שהם הנדסו בהצלחה את התגובה הגרעינית הראשונה מעשה ידי אדם. איך הם עשו את זה? עם Chicago Pile-1, או CP-1: כור עשוי מלבנים של גרפיט, שנבנה מתחת למגרש כדורגל בקמפוס קולג' פעיל.

הסצנה בקושי תופסת זמן באפוס בן שלוש השעות כלומראופנהיימר, אבל המדע שמאחוריו הוא קריטי ליצירת פצצת האטום. לא רק זה, אלא שהבנייה של CP-1 מרתקת מספיק כדי שזה יכול בקלות להיות סרט משלה. איך זה עבד? האם זה השאיר קרינה כלשהי בקמפוס UChicago? ואולי הכי מוזר מכולם,מַדוּעַהוא נבנה מתחת למגרש כדורגל?

מהו CP-1 ומדוע הוא היה חשוב לפרויקט מנהטן?

כשפרויקט מנהטן יצא לדרך, התבררו כמה דברים. ראשית, מדענים היו צריכים לקבוע אם שליטה בתגובת שרשרת גרעינית בכלל אפשרית.

העיקרון של תגובת שרשרת כבר היה מובן היטב בשלב זה. "אם גרעינים כבדים מאוד - במקרה זה אורניום - סופגים נויטרון, הם יתבקעו, והם יישברו לחתיכות ויוותרו על כמות מסוימת של אנרגיה, כך שהגרעינים עפים והכל יתחמם", פיטר ליטלווד, יו"ר המחלקה לפיזיקה של UChicago, הסביר ל-Mashable בראיון טלפוני. "על כל גרעין שמתבקע, אתה מייצר שלושה נויטרונים נוספים. ואם הנייטרונים האלה נתפסים על ידי אחר, אז אתה מקבל תשעה ואתה ממשיך לבנות. לזה אנחנו קוראים תגובת שרשרת."

בנוסף להבין כיצד לשלוט בתגובה כזו, המדענים נזקקו גם למספיק חומר בקיע, כמו פלוטוניום או אורניום, כדי להכניס בפצצת הניסוי, כמו גם לפצצות שממשלת ארה"ב תמשיך להפיל מעל הירושימה. נגסאקי.

הזן CP-1. בנובמבר 1942, פרמי וחברים אחרים במעבדה המתכתית של UChicago - שחקרה פלוטוניום - בנו את CP-1 על מגרש סקווש מתחת ליציעי הכדורגל המערביים של שדה סטג באוניברסיטה. Stagg היה פעם מארח קבוצת הכדורגל של UChicago. עם זאת, פרמי ועמיתיו לא היו צריכים לדאוג להתערבות במשחקי כדורגל או באימון בהתחשב בכך שנשיא האוניברסיטה רוברט מיינרד האצ'ינס סיים את תוכנית הכדורגל הדומיננטית למדי ב-1939.

"אני חושב שזה דבר טוב עבור המדינה שאוניברסיטה חשובה אחת תפסיק את הכדורגל", אמר האצ'ינס לסטודנטים בנאום ב-1940. "אין ספק שבסך הכל, המשחק היווה מגבלה גדולה לחינוך בארצות הברית". (הספורט חזר ב-1969, אם כי עד אז, שדה הסטג הישן הוחלף בספריית רגנשטיין.)

הודות לרתיעה הפתאומית של UChicago מאתלטיקה, הבנייה ב-CP-1 נמשכה עד ה-2 בדצמבר 1942, כאשר הכור יצר את תגובת השרשרת הגרעינית הראשונה מעשה ידי אדם, המתקיימת בעצמה. מתוך הידיעה שתגובה כזו אפשרית, החלה בניית כור גרעיני בהנפורד, וושינגטון, שם התרחש ייצור פלוטוניום עבור פצצת הניסוי טריניטי והפצצה שהוטלה מעל נגסאקי. CP-1 עצמו לא היה אחראי לאף אחד מייצור הפלוטוניום.

"CP-1 תוכנן כניסוי. הוא לא נועד לעשות שום דבר מלבד להוכיח שהעיקרון עובד", אמר פיטר ליטלווד, יו"ר המחלקה לפיזיקה של UChicago, בראיון טלפוני ל-Mashable. "אבל הם היו כל כך בטוחים שזה עבד שהם כבר תכננו את הכור בהנפורד לפני שהניסוי הושלם". הבנייה בהנפורד ארכה רק 18 חודשים.

איך עבד CP-1?

פרמי עצמו תיאר את CP-1 כ"ערימה גסה של לבנים שחורות ועצי עץ". אז איך מבנה "גס" כזה, ברוחב 20 רגל וגובה 25 רגל, יצר תגובת שרשרת מונומנטלית?

על גבי גושי הגרפיט, CP-1 הכיל גם כדורים קטנים יותר של אורניום, שיעזרו ליזום את תגובת השרשרת מלכתחילה. הגרפיט שימש כ"מנחה" לתגובה. "זה מאט את הנייטרונים ומקל על קליטתם על ידי אטומי אורניום", הסביר ליטלווד במייל.

אבל צורת השליטה האולטימטיבית הגיעה בצורה של מוטות עץ ארוכים מצופים בקדמיום, שקלטו את הנייטרונים. "כשכל מוטות הבקרה נדחפים פנימה, שום דבר לא קורה", אמר ליטלווד. "אז אתה מושך את מוטות הבקרה, ובכל פעם שאתה עושה את זה, יש פרץ קטן של אנרגיה." פרמי וצוותו עקבו אחר פרצי האנרגיה הללו, צפו בכוח הצטבר וחישבו כמה רחוק למשוך את מוטות הבקרה החוצה עד שהאנרגיה מתקיימת מעצמה.

האם ניסויי CP-1 היו בטוחים?

כשנודע לי שאני מבלה חלק גדול מזמני ב- UChicago בבילוי סביב האתר של כור גרעיני ישן, נבהלתי קלות. האם אסיים את בית הספר עם ראש נוסף?

מצד אחד, כל קבוצת סיורים העוברת על פסל מור מקבלת ביטחון שהאתר אינו מהווה מפגע רדיואקטיבי. מצד שני, פרופסור ותיק שלי סיפר פעם לכיתה שלי שמועה שבית הקפה בספריית רגנשטיין הועבר מהמרתף לקומה הראשונה בגלל עקבות של קרינה שנמצאו במרתף. (כדי לשים את זה בפרספקטיבה: אני וסטודנטים רבים אחרים של UChicago בילינו יותר זמן במרתף הספרייה הזה מאשר סיליאן מרפי בוהה ישר לתוך המצלמה.אופנהיימר.)

למרבה המזל, ליטלווד הבטיחה לי שזה לא המקרה. "שמעתי את השמועה הזאת, אבל לא ממש ממקור מכובד, אז אני לא קונה אותה".

הוא המשיך: "הדבר הנוסף הוא שקרינה נמצאת בכל מקום, וקל מאוד למצוא אותה. יכול להיות שהיה איזשהו זיהום רדיואקטיבי שהיה קבוע? זה יהיה תלוי באיזה טוב הם ניקו את החומר הבקיע או מה הם עשו איתו. בזמנו, ובוודאי מאוחר יותר במלחמה הקרה, היינו רפויים בצורה יוצאת דופן בטיפול בחומרים רדיואקטיביים... אבל כמות הקרינה שנוצרה על ידי CP-1 כנראה הייתה זעירה למדי." גרפיט יכול היה גם לספוג חלק מהקרינה, ולשמש כהגנה בסביבה שאחרת חסרה לו מיגון.

האם להוסיף על הבטחות אלה? ב אסיפור NPR 2019, קצין בטיחות הקרינה של UChicago, ג'יימס מרסיק, השתמש במונה גייגר כדי למדוד את הקרינה סביב מה שהיה פעם שדה סטג. המונה מדד בעקביות .02 מילירם לשעה, פשוט קולט את קרינת הרקע שמתרחשת באופן טבעי סביבנו.

שום דבר מכל זה אינו מידע שתקבלואופנהיימר- סרט שכבר מלא עד אפס מקום במדע של עשרות שנים - אבל חשוב להבין כמה מאמץ הושקע בפרויקט מנהטן. הצצה מהירה אחת של CP-1 בסרט מסתירה סיפורים על מגרשי כדורגל נטושים, תחנות כוח שנבנו בחיפזון, ואפילו דאגות (שעכשיו נרגעו) לגבי ספריות רדיואקטיביות. אבל ליטלווד ממהרת לציין שהתפקיד של CP-1 בפרויקט מנהטן הוא רק חלק מהשפעתו.

כאשר CP-1 הפך קריטי, ליטלווד אמרה כי "התברר, בשלב זה, שאתה יכול להשתמש בכוח גרעיני כדי לייצר אנרגיה. בעקבות המלחמה, הייתה עבודה מהממשלה לעשות את זה. זה היה כרוך בהקמת מה שהפך לארגון המעבדה הלאומית, שנמצאת כ-25 מיילים דרומית-מערבית לעיר, הייתה המקום שתכננה ובנתה את הסט הראשון של כורים גרעיניים ויצרה את אבות הטיפוס של דברים שהתפשטו ברחבי העולם זה מאוד מקרה של חרבות לאתות".

לגבי המחשבות של מחלקת הפיזיקה של UChicago עלאופנהיימר? "אנחנו פיזיקאים, אז אנחנו לא רגילים להתרגש", אמרה ליטלווד. "אני בטוח שכנראה נעשה הקרנה פרטית שלו מתישהו לתלמידים שלנו.

אופנהיימרעכשיו בבתי הקולנוע.