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La fissione nucleare compie 70 anni – 12

Gennaio 31
23:00 2009

Fatti e misfatti intorno alla fissione nucleare

Lise Meitner era già pacifista convinta. La Meitner aveva dimostrato in precedenza che uno dei prodotti dell’irraggiamento dell’uranio con neutroni lenti costituiva un isotopo radioattivo dell’uranio che decadeva con un tempo di dimezzamento di 24 minuti. Da una misura della sezione d’urto di risonanza, Lise aveva concluso che doveva trattarsi di U-239, formato dalla cattura di un neutrone da parte del U-238. Malgrado avesse realizzato che il decadimento beta osservato doveva condurre alla formazione di un elemento transuranico, la Meitner non era stata in condizione di osservare la radiazione di intensità troppo bassa della sostanza figlia.

A Berkeley, Edwin McMillan scoprì che questa sostanza era il nettunio e che la generazione successiva dava luogo al plutonio. Lise fu invitata a unirsi al team di lavoro per lo sviluppo della bomba a fissione nucleare: rifiutò tutte le volte che le venne richiesto, augurandosi nel fondo del cuore e fino alla fine che l’impresa fallisse. Nel seguito della carriera, non si è più occupata dell’argomento. (Otto R. Frisch, Lise Meitner, Dictionary of Scientific Biography, Charles Scribner’s Sons, 1971)

Dopo l’incontro con la zia in Svezia, Frisch va in gran fretta a trovare Bohr. La conversazione tra Frisch e Bohr durò soltanto 5 minuti, Bohr fu subito d’accordo. Era sbalordito di non averci pensato prima, in tutti quegli anni. Bohr chiese a Frisch di preparare immediatamente un breve articolo: Otto scrisse una lettera per Nature, mantenendosi in stretto contatto telefonico con la zia. La sera del 6 gennaio 1939 Bohr ne esaminò la bozza. La versione finale venne spedita il 16 gennaio. Frisch aveva chiesto a un collaboratore di Hevesy, uno dei 7 magiari ospite presso Bohr, quale termine venisse usato per indicare la divisione delle cellule, Fissione, fu la risposta. E fissione fu. Il nome divenne ufficiale il giorno 11 febbraio, quando la lettera fu pubblicata. Una settimana più tardi arrivò un articolo scritto dal solo Frisch. Si trattava di un esperimento, svolto a Copenhagen, che forniva una prova diretta della produzione di particelle con numero atomico fino a 70, mediante lo studio delle ionizzazioni in cascata risultanti dal bombardamento dell’uranio mediante neutroni lenti. Nel frattempo, Bohr era partito per gli USA accompagnato dal figlio Erik e da Leon Rosenfeld. Arrivarono a New York il 16 gennaio: alla banchina vennero loro incontro diversi fisici e altri amici. Bohr era evidentemente preoccupato per le minacciose nubi di guerra che si andavano addensando: ne aveva tutti i motivi. L’Austria era stata sopraffatta dai nazisti il 12 marzo 1938; il 3 settembre 1938 era stato siglato l’infame trattato di Monaco (“pace nel nostro tempo”); il generalissimo Franco stava per entrare in Madrid; due mesi più tardi la Cecoslovacchia avrebbe cessato di esistere come stato indipendente. Bohr era diretto a Princeton, dove era stato invitato a trascorrere un trimestre presso l’Institute for Advanced Studies. Prima, però, dovette sbrigare alcune questioni a New York. Leon Rosenfeld andò invece direttamente a Princeton, dove gli fu chiesto di raccontare quello che stava succedendo nella fisica in Europa in una riunione che si teneva al Dipartimento di Fisica. Mi sembrò del tutto ovvio – ricorda Rosenfeld – e naturale parlare di quella lettera di Frisch e Meitner e dell’articolo di Frisch. Ciò fece addirittura sensazione. Tuttavia, quando Bohr arrivò, e lo seppe, ne fu alquanto seccato, perché sosteneva di non volere parlare della faccenda prima della pubblicazione della lettera e dell’articolo su Nature. Bohr tentò anche di intervenire presso la redazione del Physical Review per bloccare le note che si stavano riversando, ma la manovra non riuscì. John Wheeler, che era presente quando Rosenfeld parlò, ricorda che Isidor Rabi, anche egli alla riunione, portò notizie alla Columbia University dove Fermi apprese tutta la vicenda. Bohr stava diventando sempre più nervoso, poiché teneva molto che a Frisch e Meitner fosse riconosciuta la meritata paternità della scoperta della fissione nucleare. Bohr era particolarmente preoccupato anche perché, tra il 26 e il 28 gennaio, avrebbe dovuto partecipare a un piccolo convegno di fisica teorica a Washington: era chiaro, per come si erano messe le cose, che avrebbe dovuto dire qualcosa a proposito della fissione.
(Abraham Pais, Un danese tranquillo: Niels Bohr e il suo tempo 1882-1962, Bollati Boringhieri 1993)

Quando Bohr e Fermi alzarono la voce l’uno contro l’altro. Lungo la strada per Washington, Bohr fece una sosta a New York, per parlare con Fermi, che però era già partito per la capitale. Bohr parlò con Herbert Anderson, giovane fisico collaboratore di Fermi, che stava lavorando a un esperimento di ionizzazione molto simile a quello compiuto da Frisch, per scrivere il breve articolo comparso su Nature. Il 25 gennaio, Anderson fece le medesime osservazioni di Frisch e spedì, in proposito, un telegramma per metterne al corrente Fermi. Avvenne così che il 26 gennaio, sia Bohr sia Fermi riferissero entrambi le ultimissime sulla fissione. La faccenda giunse completamente inaspettata per tutti i presenti: le notizie strabilianti non sfuggirono, per esempio, al New York Times che le pubblicò in data 29 gennaio. Scoppiò un litigio tremendo tra Bohr e Fermi. Così lo racconta Leon Rosenfeld: Fermi tenne un discorso alla radio, in cui parlò della fissione. Non menzionò Frisch. E Bohr, che era praticamente lo sponsor ospitante a Copenhagen del giovane emigrato austriaco, si infuriò. È stata l’unica volta nella mia vita in cui ho visto Bohr pieno di rabbia e di passione: il motivo era che stava proteggendo il lavoro di un suo protetto. Bohr decise di incontrare Fermi e di chiarire l’intera, ingarbugliata vicenda con lui. Lo accompagnai, ma non fui presente all’incontro. Vidi soltanto i loro visi e il loro body language quando uscirono da un’aula dell’edificio. Era passato moltissimo tempo da quando li aveva lasciati. Erano entrambi, pallidi, imbarazzati, stanchissimi.
La fitta corrispondenza scientifica, sebbene di tono alquanto contenuto, fornisce qualche indizio sui loro rispettivi punti di vista. Per cominciare, nel solo anno 1939, vennero pubblicati oltre 100 articoli sulla fissione nucleare. Tra le questioni studiate erano:
(i) la dipendenza della probabilità di fissione del nucleo di uranio dalla energia del neutrone incidente;
(ii) le varie modalità di fissione dell’uranio;
(iii) la identificazione dei frammenti di fissione;
(iv) la possibilità di fissione di altri elementi;
(v) l’antagonismo tra la fissione e gli altri possibili esiti della sorte del nucleo composto;
(vi) il destino dei frammenti di fissione;
(vii) la possibilità che la fissione sia accompagnata dalla emissione istantanea di neutroni.
Per i punti da (i) a (iv), si trattava unicamente di lavori sperimentali: gli unici contributi teorici, in quel periodo, furono opera di Bohr e Wheeler. I due discussero anche i punti che vanno da (v) a (vii). Il lavoro in collaborazione con Wheeler costituì l’ultimo importante contributo alla fisica da parte di Bohr, che allora aveva 53 anni. In seguito, la teoria venne affinata da altri, per esempio includendo effetti derivanti dal modello a gusci. Il modello a goccia, originariamente sviluppato dal solo Bohr, rimase, comunque, un indispensabile punto di riferimento per tutto il lavoro successivo.
Quasi un quarto di secolo più tardi, ed esattamente nel 1962, Richard Hewlett & Oscar Anderson scrissero nel loro eccellente compendio intitolato, citando le parole della telefonata di Arthur Compton a James Conant dopo la criticità della pila atomica di Chicago, The New World (“Il Nuovo mondo”): Fu un lavoro ricco di idee, destinate ad aiutare tanti altri scienziati negli anni a venire. In appendice a questo episodio, voglio ricordare che, appena dopo la guerra, Bohr propose per il premio Nobel per la fisica i nomi di Otto Frisch e Lise Meitner, che però non lo vinsero mai. (Abraham Pais, Un danese tranquillo: Niels Bohr e il suo tempo 1882-1962, Bollati Boringhieri 1993)

Le vicende esistenziali di Lise Meitner dopo la guerra. Dopo lo scoppio della bomba atomica, la fissione nucleare divenne più che mai oggetto di attenzione e fama. Otto Hahn divenne molto famoso. Nella Germania del dopoguerra fu una importante figura pubblica, onorato come premio Nobel, come tedesco che non si era piegato ai nazisti, come scienziato che non aveva costruito alcuna bomba. Il modo in cui parlò e trattò la figura di Lise Meitner era in verità assai poco rispettabile. Mai una volta, in articoli, interviste, memorie e autobiografie, divulgò il contributo della collega e coetanea, del ruolo di lei nel gruppo di Berlino, meno che mai della decisiva collaborazione epistolare con la Meitner, dopo la sua fuga dalla Germania. Hahn morì a Gottingen nel 1968, alla età di 89 anni.
In Svezia, dopo la guerra, lo status della Meitner era assai modesto. Gli amici ritenevano che avrebbe sicuramente ottenuto un premio Nobel se fosse emigrata in un altro paese. Nel 1943 venne invitata a Los Alamos per lavorare alla bomba atomica, ma rifiutò. Per breve tempo, dopo la fine della guerra, fu una celebrità in USA e in Inghilterra, dove le venne maldestramente attribuita la posizione di rifugiata ebrea sfuggita ai nazisti con la formula della bomba. Non era assolutamente così: Lise Meitner era una persona riservata, che detestava la pubblicità. Non scrisse mai una autobiografia, né mai autorizzò una biografia. Nel 1960 lasciò Stoccolma per trasferirsi a Cambridge, old England. Vi morì nel 1968, pochi giorni prima del 90esimo compleanno. Purtroppo dovevano passare ancora quasi 30 anni, prima che il suo lavoro ottenesse il giusto riconoscimento. (Ruth Lewin Sime, Lise Meitner e la scoperta della fissione nucleare, Le Scienze, 326, aprile 1998)

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