Progetto Manhattan
Introduzione
Il Progetto Manhattan (più propriamente Manhattan Engineering District, in italiano "Distretto di ingegneria di Manhattan", o MED) era il criptonimo del programma di ricerca condotto dagli Stati Uniti durante la seconda guerra mondiale, che ha portato alla realizzazione delle prime bombe atomiche. La direzione scientifica venne affidata al fisico statunitense Robert Oppenheimer mentre il Generale Leslie Groves ne fu nominato comandante militare.
La problematica industriale era incentrata sulla produzione di una quantità sufficiente di materiale fissile con adeguata purezza. Il Progetto Manhattan seguì due strade parallele, che portarono alla produzione di due tipi di bombe diverse.
Subito dopo il bombardamento del Giappone, il governo degli Stati Uniti d'America rilasciò il "Rapporto Smyth"[senza fonte] che spiegava la storia del Progetto Manhattan. Nel rapporto non si faceva però cenno al fatto che le due bombe nucleari sganciate fossero basate su tecnologie e combustibili diversi. Il metodo dell'implosione, ad esempio, venne ritenuto un segreto militare fino alla testimonianza di David Greenglass contro Julius ed Ethel Rosenberg nel 1951 e le fotografie delle prime bombe realizzate vennero declassificate e rese pubbliche solo negli anni Sessanta.
Assieme ai progetti crittografici condotti a Bletchley Park in Inghilterra, ad Arlington Hall e al Naval Communications Annex di Washington, D.C., e allo sviluppo del radar ai Radiation Lab del MIT di Boston, il Progetto Manhattan rappresenta una delle imprese tecnologiche massicce, segrete e di successo realizzate durante il secondo conflitto mondiale.
Storia
Prime idee sull'energia nucleare
Negli anni a cavallo tra la prima e la seconda guerra mondiale, gli Stati Uniti avevano assunto una posizione predominante nella fisica nucleare, grazie al lavoro di fisici americani e stranieri. Questi fisici svilupparono gli strumenti di base della fisica nucleare (ciclotroni e altri acceleratori di particelle), e grazie a questi crearono molte nuove sostanze, compresi radioisotopi come il carbonio-14.
Enrico Fermi ricordò le origini del Progetto Manhattan in una conferenza tenuta nel 1954 quando si ritirò dalla carica di presidente dell'APS.
In Germania gli scienziati scoprirono la fissione verso la fine del 1938. Scienziati rifugiatisi in America come Leo Szilard, Edward Teller ed Eugene Wigner ritenevano che l'energia rilasciata durante la fissione nucleare avrebbe potuto essere utilizzata per una bomba dai tedeschi. Essi persuasero Albert Einstein, il fisico più famoso in America, ad avvertire il presidente Franklin Delano Roosevelt di questo pericolo.
Il programma di armamento nucleare
L'11 ottobre 1939, al presidente Roosevelt, venne consegnata una lettera firmata da Albert Einstein (trascritta da Leo Szilard), che sollecitava gli Stati Uniti a sviluppare rapidamente un programma di armamento atomico. Il presidente accettò. La Marina assegnò alla Columbia University un primo fondo di 6 000 dollari per il "Progetto uranio" che diventò in seguito il Progetto Manhattan.
Sotto gli auspici di Lyman Briggs, capo del National Bureau of Standards, piccoli programmi di ricerca iniziarono nel 1939 al Naval Research Laboratory di Washington, dove il fisico Philip Hauge Abelson esplorò la separazione degli isotopi di uranio. Alla Columbia University il fisico nucleare italiano Enrico Fermi costruì un prototipo di reattore nucleare usando varie configurazioni di grafite e uranio.
Vannevar Bush, direttore della Carnegie Institution di Washington, organizzò il National Defense Research Committee nel 1940, per mobilizzare le risorse scientifiche degli Stati Uniti in supporto allo sforzo bellico.
Vennero creati nuovi laboratori, compresi il Radiation Laboratory del Massachusetts Institute of Technology(MIT), che aiutò nello sviluppo del radar, e l'Underwater Sound Laboratory di San Diego, che sviluppò il sonar.
Anche il National Defense Research Council (NDRC) si occupò del Progetto uranio quando venne dichiarato il programma di fisica nucleare di Briggs. Nel 1940, Bush e Roosevelt crearono l'Office of Scientific Research and Development per ampliare questi sforzi.
Il Progetto uranio non aveva ancora fatto molti progressi nell'estate del 1941, quando giunse voce che in base a calcoli fatti da Otto Frisch e Fritz Peierls, un quantitativo molto piccolo di un isotopo fissionabile dell'uranio (U-235), poteva produrre un'esplosione equivalente a diverse migliaia di tonnellate di TNT.
La National Academy of Science propose uno sforzo colossale per costruire armi atomiche. Bush creò un comitato speciale, il comitato S-1, per dirigere questo sforzo. Ancor prima di prendere questa decisione i giapponesi bombardarono Pearl Harbor il 7 dicembre 1941. Gli Stati Uniti entravano in guerra.
Ai Metallurgical Laboratory (nome di copertura) dell'Università di Chicago, ai Radiation Laboratory dell'Università della California e nel dipartimento di fisica della Columbia University, gli sforzi per preparare il materiale nucleare per una bomba vennero accelerati. L'uranio-235 doveva essere separato dal minerale di uranio e il plutonio veniva ottenuto tramite bombardamento di neutroni dell'uranio naturale. A partire dal 1942, grossi impianti vennero costruiti all'Oak Ridge National Laboratory (Site X) in Tennessee e all'Hanford Site (Site W) nello stato di Washington, per produrre questi materiali.
Quando gli Stati Uniti entrarono nella seconda guerra mondiale, nel dicembre 1941, diversi progetti erano già in corso, per investigare la separazione dell'uranio-235 fissionabile dall'uranio-238, la produzione del plutonio, e la fattibilità delle pile nucleari e delle esplosioni.
Il fisico e Premio Nobel Arthur Holly Compton organizzò il Metallurgical Laboratory dell'Università di Chicago all'inizio del 1942 per studiare il plutonio e le pile a fissione. Compton chiese al fisico teorico Robert Oppenheimer dell'Università della California, di studiare la fattibilità di un'arma atomica.
Nella primavera del 1942, Oppenheimer e Robert Serber, dell' Università dell'Illinois, lavorarono sul problema della diffusione di neutroni (come i neutroni si muovono in una reazione a catena e sull'idrodinamica (come l'esplosione prodotta dalla reazione a catena potrebbe comportarsi).
Per rivedere questo lavoro e la teoria generale delle reazioni di fissione, Oppenheimer riunì una sessione estiva all'Università della California nel giugno 1942. I teorici Hans Bethe, John Van Vleck, Edward Teller, Felix Bloch, Richard Tolman ed Emil Konopinski conclusero che una bomba a fissione era fattibile. Gli scienziati suggerirono che tale reazione venisse iniziata assemblando una massa critica (una quantità di esplosivo nucleare che potesse sostenerla): o sparando una contro l'altra due masse sottocritiche di plutonio o uranio-235, o facendo implodere una sfera cava composta da questi materiali ricoperti di esplosivo ad alto potenziale. In mancanza di migliori dati sperimentali, questo era tutto ciò che si poteva fare.
Teller vide un'altra possibilità: circondando una bomba a fissione con deuterio e trizio, era possibile costruire una "superbomba" molto più potente. Questo concetto, si basava su studi della produzione di energia nelle stelle fatti da Bethe prima della guerra. Quando l'onda prodotta dalla detonazione della bomba a fissione si muove attraverso una miscela di nuclei di deuterio e trizio, questi si fondono assieme producendo più energia di quella della fissione, in un processo di fusione termonucleare, esattamente come gli elementi fusi nel sole producono calore e luce.
Bethe era scettico, e quando Teller spinse per la sua "superbomba" proponendo schema dopo schema, Bethe li rigetto tutti. Quando Teller sollevò la possibilità che una bomba atomica potesse incendiare l'atmosfera, comunque, egli instillo una preoccupazione che non si estinse completamente fino al Trinty test, anche se Bethe mostrò, teoricamente, che non poteva succedere.
La conferenza estiva, i risultati della quale furono riassunti da Serber nel "The Los Alamos Primer" (LA-1), fornirono le basi teoriche per la costruzione della bomba atomica, che sarebbe diventato il compito principale a Los Alamos durante la guerra, e l'idea della bomba H, che sarebbe stata perseguita nei laboratori del dopoguerra[1].
Una questione cruciale rimase in sospeso, circa le proprietà dei neutroni veloci. John Manley, un fisico dei Metallurgical Laboratory, venne incaricato di aiutare Oppenheimer a trovare risposte a queste questioni, coordinando diversi gruppi di fisica sperimentale sparsi per tutta la nazione.
Le misurazioni delle interazioni di neutroni veloci con i materiali di una bomba sono essenziali perché il numero di neutroni prodotti nella fissione dell'uranio e del plutonio devono essere noti e perché la sostanza che circonda il materiale nucleare deve avere la capacità di riflettere o spargere i neutroni dentro alla reazione a catena prima dell'esplosione per poter aumentare l'energia prodotta. Quindi le proprietà di spargimento dei neutroni, dei materiali, dovettero essere misurate per poter trovare i migliori riflettenti.
Stimare il potere esplosivo richiede conoscenza di molte proprietà nucleari, compresa la sezione trasversale (una misura della probabilità dell'incontro tra particelle che risulti in uno specifico effetto) per i processi nucleari dei neutroni nell'uranio e in altri elementi. I neutroni veloci possono essere prodotti solo negli acceleratori di particelle, che erano ancora strumenti relativamente poco diffusi nei dipartimenti di fisica del 1942.
Il bisogno di un miglior coordinamento era chiaro. Nel settembre 1942, le difficoltà connesse con la conduzione di studi preliminari sulle armi atomiche in università sparse per tutti gli Stati Uniti, indicarono il bisogno di un laboratorio dedicato unicamente a quello scopo. Tale bisogno era però oscurato dalla richiesta di impianti di produzione per l'uranio-235 e il plutonio, i materiali fissili che avrebbero fornito l'esplosivo nucleare.
Vannevar Bush, il capo dell'Office of Scientific Research and Development (OSRD), chiese al presidente Franklin Roosevelt di assegnare ai militari le operazioni su larga scala connesse con il rapido evolversi del Progetto uranio. Roosevelt scelse che l'esercito lavorasse con l'OSRD nella costruzione degli impianti di produzione. Il genio militare scelse il colonnello James Marshall per supervisionare la costruzione degli impianti per la separazione degli isotopi di uranio e la produzione di plutonio per la bomba.
Gli scienziati dell'OSRD esplorarono diversi metodi di produzione del plutonio e di separazione dell'uranio-235 dall'uranio, ma nessuno di questi era pronto per la produzione, solo quantità microscopiche erano state preparate.
Solo un metodo, la separazione elettromagnetica, sviluppato da Ernest Lawrence ai Radiation Laboratory di Berkeley, sembrava promettente per la produzione su larga scala. Ma gli scienziati non potevano smettere di studiare altri metodi potenziali di produzione del materiale fissionabile, poiché era molto costoso e perché non ci si poteva attendere che solo con questo si potesse produrre abbastanza materiale prima della fine della guerra.
Marshall e il suo delegato, colonnello Kenneth Nichols, dovettero lottare per comprendere il processo e gli scienziati con cui dovevano lavorare. Scagliati all'improvviso nel nuovo campo della fisica nucleare, si sentirono incapaci di distinguere tra preferenze tecniche e personali. Anche se decisero che un sito vicino a Knoxville, Tennessee, sarebbe stato adatto per il primo impianto di produzione, non sapevano quanto grande dovesse essere il sito e quindi rinunciarono all'acquisizione. Ma c'erano anche altri problemi.
A causa della sua natura sperimentale, il lavoro sull'arma atomica non poteva competere con altri più urgenti compiti dell'esercito, per l'assegnazione di un'alta priorità. La scelta delle mansioni per gli scienziati e della costruzione degli impianti di produzione erano spesso ritardati dall'incapacità di Marshall di recuperare materiali critici, come l'acciaio, che erano necessari anche per altre produzioni militari.
Anche la scelta del nome per il nuovo programma di armamento nucleare dell'esercito fu difficile. Il titolo scelto dal generale Brehon Somervell, "Sviluppo di materiali sostitutivi", era discutibile poiché sembrava rivelare troppo.
Il "distretto Manhattan"
Nell'estate 1942, il colonnello Leslie Groves era delegato al comando delle costruzioni per il genio dell'esercito americano e aveva supervisionato la costruzione del Pentagono, il più grande palazzo di uffici del mondo. Sperando in un comando oltremare, Groves obiettò quando Somervell lo incaricò di prendere il controllo del Progetto uranio. Le sue obiezioni vennero rigettate e Groves si rassegnò a guidare un programma che riteneva avesse poche probabilità di successo.
La prima cosa che fece fu ribattezzare il programma come Il distretto Manhattan. Il nome deriva dall'abitudine del genio di nominare i distretti in base alla città che ospita il quartier generale (il quartier generale di Marshall era a New York). Al tempo stesso, Groves venne promosso a brigadiere generale, il che gli diede un grado che si pensava fosse necessario per trattare con i più anziani scienziati coinvolti.
Nel giro di una settimana dalla sua nomina, Groves aveva risolto i problemi più urgenti del Progetto Manhattan. Questo modo di agire valido ed efficace divenne anche troppo familiare per gli scienziati atomici.
Il primo grande ostacolo scientifico del Progetto Manhattan venne risolto il 2 dicembre 1942 alle 14:20 ora locale sotto le gradinate dello stadio del campus dell'Università di Chicago. Lì un gruppo guidato da Enrico Fermi iniziò la prima reazione nucleare a catena autoalimentata (Chicago Pile 1).
Un messaggio in codice ("Il navigatore italiano è giunto nel nuovo mondo") fu inviato al presidente Roosevelt per avvisarlo che l'esperimento aveva avuto successo.
La messa in funzione della Chicago Pile 1 è da tutti considerata come il momento in cui è iniziata l'era eterna dell'energia nucleare.
Anni dal 1943 al 1945
A partire dal 1943, il progetto atomico militare anglo-canadese (denominato informalmente Tube Alloys), inizialmente autonomo, finì per confluire interamente nel Progetto Manhattan.
Si è congetturato che una parte dell'uranio di "Little Boy" (o una frazione, dopo la conversione, del plutonio della bomba "Fat Man") sia stata di provenienza tedesca. Secondo un registro oggi conservato al Navy's Operational Archive statunitense[2] una certa quantità di ossido di uranio (560 kg) era stata effettivamente rinvenuta a bordo del sommergibile tedesco U-234[3]. Verso la fine della guerra in Europa, su tale sommergibile vennero caricate le più avanzate tecnologie tedesche per trasferirle in Giappone ma, dopo la resa della Germania, i due ufficiali giapponesi a bordo del sommergibile decisero di suicidarsi dato che l'equipaggio aveva deciso di arrendersi agli alleati. Si ipotizza che l'ossido di uranio potrebbe essere stato utilizzato per le bombe statunitensi, data la scarsezza di uranio fissile prodotto fino ad allora negli USA, ma su questo non esistono effettive prove dirette[4]. Si stima anche che dall'ossido d'uranio trasportato fosse possibile estrarre solo una quantità limitata (3,5 kg) di materiale fissile, dato che non vi sono prove che la Germania disponesse in quel periodo di abbastanza uranio per produrre una o più bombe atomiche.
Alcun studiosi sostengono una tesi più articolata secondo la quale alti ufficiali di Hitler avevano avuto contatti con alti ufficiali dei servizi USA e con militari per accordarsi segretamente sullo scambio tra il sommergibile tedesco U-235 (e la tecnologia ancora mancante agli uomini del Progetto Manhattan per la produzione della bomba atomica, come quella per l'estrazione dell'U-235 e per la risoluzione dei problemi di trasporto aereo e di detonazione della bomba) e la libertà loro, degli scienziati tedeschi e, più in generale, di quanti collaborarono fornendo informazioni utili. A favore di costoro non venne emanata alcuna legge d'immunità o di amnistia per impedire processi e condanne per crimini di guerra (considerato che si sarebbe poi dovuta obbligatoriamente estendere a tutte le persone coinvolte nel conflitto per non portare alla luce l'accordo segreto di cui copra) però la giustizia militare non spiccò mai nei loro confronti un mandato di cattura internazionale che avrebbe ordinariamente coinvolto tutte le polizie del mondo nella ricerca. Ai gerarchi nazisti sarebbero inoltre stati forniti dei salvacondotti per fuggire dalla Germania e dei documenti falsi per espatriare sotto falso nome nei Paesi dell'America Latina, dove vissero impunemente per decenni probabilmente grazie a una politica tesa a rispettare questi accordi segreti.
Bombe atomiche prodotte
Considerazioni generali
Furono quattro le bombe atomiche realizzate nell'ambito del Progetto Manhattan, la prima delle quali servì da test e due delle tre rimanenti vennero invece impiegate direttamente nel conflitto contro il Giappone. Tutti questi ordigni furono sviluppati principalmente al Los Alamos National Laboratory e allestiti durante la primavera del 1945.
I disegni originali sono tutt'ora classificati, tuttavia si hanno ugualmente molte informazioni sui loro principali componenti costitutivi.
Il prototipo per il test
Template:Infobox bomba La prima bomba realizzata (chiamata in codice "The Gadget", in italiano "il congegno") fu un prototipo dimostratore della tecnologia (soprannominata "Jumbo") per la bomba atomica con metodo di innesco "a lente d'implosione" e con materiale fissile costituito da plutonio fortemente arricchito. L'arma conteneva il "Christy Gadget", ossia il vero e proprio ordigno atomico, composto da un "nocciolo" sferico cavo fatto da poco meno di 8 chilogrammi di plutonio weapon-grade (cioé contenente almeno il 90% di isotopo 239[5]) subcritico circondato da una capsula di uranio 238 e da una sfera formata da circa 2 250 chilogrammi di materiale esplosivo convenzionale. Molti detonatori erano posizionati sulla superficie della sfera di esplosivo e questi detonatori vennero utilizzati per far esplodere simultaneamente l'esplosivo in modo da produrre una elevata pressione sulla sfera di plutonio. L'aumento di pressione comprimendo il plutonio ne aumentava la densità, rendendo la sfera supercritica (per la precisione pari a 5 masse critiche[6]) e innescando la fissione nucleare a catena.
Sezione del "Christy Gadget". Alcuni bordi sono approssimativi. Da sinistra verso destra (dall'esterno all'interno):
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Inizialmente si era pensato di sviluppare una bomba "balistica". In questo progetto due calotte subcritiche di plutonio 239 sarebbero state scagliate una contro l'altra con violenza per produrre la massa supercritica e quindi la reazione nucleare a catena. In seguito si scopri che il plutonio prodotto dal reattore nucleare del sito di Hanford non produceva plutonio puro come quello inizialmente prodotto dal ciclotrone di Berkeley. La presenza di plutonio 240 mischiato con il plutonio 239 avrebbe reso la bomba molto instabile e pericolosa dato che sarebbe potuta esplodere spontaneamente. Dopo che nel 1943 venne scoperto questo problema, si decise di sviluppare una bomba dove il plutnoio veniva fatto diventare critico solo tramite implosione (teoricamente, una bomba balistica era comunque possibile ma, per possedere adeguati margini di sicurezza, avrebbe dovuto avere un corridoio interno di almeno 6 metri e avrebbe superato il peso massimo caricabile da un bombardiere dell'epoca). La progettazione di un meccanismo per l'implosione fu al centro degli sforzi dei fisici del Los Alamos National Laboratory mentre per la produzione e purificazione del plutonio all'Hanford Site si sono utilizzate tecniche sviluppate in parte da Glenn Seaborg.
Dato il complesso meccanismo di innesco di questo tipo di bomba, dovuta alla necessità di una elevata sincronizzazione delle detonazioni degli esplosivi convenzionali, si ritenne necessario effettuare una prova prima di un suo utilizzo reale. "The Gadget" fu così fatta detonare durante il primo test nucleare della storia (nome in codice "Trinity", in italiano "Trinità"), condotto in uno dei poligoni di Alamogordo (33°40′30″N 106°28′30″W), località situata nel deserto di Jornada del Muerto nel New Mexico, Stati Uniti d'America, alle 5:29:45 (ora locale) del 16 luglio 1945. La bomba esplose correttamente con una potenza di 19-21 chilotoni (pari a 80 TJ) e un rendimento dalle 2 alle 4 volte superiore a quello inizialmente previsto. Sul sito del test, in seguito all'esplosione, si formò un residuo vetroso al quale, una volta rinvenuto, venne dato il nome di "trinitite" (altrimenti noto come "vetro di Alamogordo" oppure "atomite").
Il "Trinity test" è unanimemente considerato come il momento in cui "il genio è uscito dalla bottiglia", dando così inizio all'era eterna delle armamenti nucleari.
Little Boy
Template:Infobox bomba La seconda bomba atomica costruita, la Mk.1 (nome in codice "Little Boy", in italiano "ragazzino"), fu anche la prima arma nucleare della storia realmente impiegata in un conflitto con il bombardamento di Hiroshima del 6 agosto 1945.
La Mk.1 era dotata di un involucro di forma convenzionale, in acciaio, lungo 3 metri e con diametro di 0,71 metri, e pesava 4 037 chilogrammi. Si trattava di una bomba atomica con materiale fissile costituito da uranio weapon-grade (ossia con almeno il 93% dell'isotopo 235) e con metodo di innesco "balistico" o "a cannone" ("gun type"). Il suo potenziale era di 13-15 chilotoni.
Il principio della bomba atomica "a cannone" si basa su un "proiettile" di materiale fissile di massa subcritica che una carica esplosiva spinge ad alta velocità in una canna fino a un bersaglio, parimenti di materiale fissile e di massa subcritica. L'unione del proiettile con il bersaglio permette di superare la massa critica e di innescare quindi la reazione di fissione nucleare a catena incontrollata (rapidissimamente divergente).
Nel caso di "Little Boy" il "proiettile" era di uranio arricchito e del peso di 25,6 kg[7] e il bersaglio, parimenti di uranio arricchito, pesava 38,53 kg[8].
La bomba dunque conteneva complessivamente 64,13 kg di uranio arricchito all'80%, pari a 2,4 masse critiche[9].
Il proiettile consisteva in un cilindro cavo composto da nove rondelle d'uranio arricchito. Il bersaglio, invece, era un cilindro, sempre di uranio arricchito, composto da sei rondelle con un diametro del foro interno pari a 25,4 mm, necessario per contenere una barra d'acciaio del medesimo diametro che avrebbe costituito la "spina dorsale" della massa critica.
Nel realizzare il proiettile e il bersaglio fu utilizzato uranio di diversa qualità e provenienza (con un maggiore occhio di riguardo per il bersaglio che, al momento della costituzione della massa critica, avrebbe costituito il nocciolo principale del materiale in reazione) ma la maggior parte di esso[10] venne arricchito negli impianti dell'Oak Ridge National Laboratory nel Tennessee tramite il metodo della diffusione gassosa di esafluoruro di uranio (UF6) ma anche con altre tecniche.
Il bersaglio fu copletato il 24 luglio 1945 mentre le rondelle che avrebbero composto il proiettile furono fuse tra il 15 giugno e il 3 luglio 1945[11].
La canna era una normale canna d'arma antiaerea modificata, lunga 183 cm, con un diametro esterno di 165 mm e un calibro di 76 mm[12] e in grado di resistere a una pressione di 2 700 Bar. Le canne furono provate sparando per ciascuna due o tre colpi con proiettili da 90 kg e alla velocità di 300 m/s.
Era stato calcolato che l'attività fissile della massa critica di "Little Boy" durava in tutto 1,35 ms e che la prima parte della quale (di durata pari a 0,5 ms) avveniva durante l'avvicinamento del proiettile al bersaglio (e quindi ancor prima dell'unione delle due masse subcritiche)[13]. In caso di mancato avvio della reazione a catena, alcuni iniziatori "ABNER" in lega di berillio/polonio avrebbero funto da fonte di neutroni in grado di innescare esternamente la reazione[14]. Solo 0,7 kg dei 64,13 kg di uranio arricchito complessivamente contenuti nella bomba (pari all'1,1%) subirono la fissione nell'esplosione.
Sebbene il disegno di "Little Boy" sia stato occasionalmente utilizzato in altri progetti sperimentali, in sostanza il suo progetto basato sul sistema di detonazione balistico, anche se era concettualmente molto semplice da sviluppare, venne comunque abbandonato quasi subito dato che, per ragioni di carattere tecnico, è meno efficiente di quello "a implosione" ed è anche meno sicuro.
Una rottura accidentale della bomba, l'accelerazione prodotta dall'involontario sganciamento prima del tempo o la sua caduta in acqua avrebbe potuto infatti rilasciare dosi letali di radiazioni o, in casi estremi, produrre addirittura una detonazione involontaria[15].
I componenti di "Little Boy" furono inviati alla base dell'isola di Tinian (arcipelago delle Marianne) nell'Oceano Pacifico a partire dal mese di maggio del 1945, ossia ancora prima che fosse stato effettuato il "Trinity test"[16]. L'incrociatore Indianapolis trasportò sull'isola le parti per costituire il corpo della bomba e il proiettile in due viaggi, il primo dei quali fu effettuato il 16 luglio 1945 e il secondo dieci giorni dopo, mentre tre aerei C-54 portarono il bersaglio d'uranio il 28 luglio 1945. La bomba (denominata "L11") fu allestita, sempre sull'isola di Tinian, il 31 luglio 1945.
L'uso della bomba fu pianificato prima per il 1° agosto 1945 e in seguito per il 3 agosto 1945 ma le cattive condizioni metereologiche impedirono il decollo del bombardiere in tal giorno. Il 4 agosto 1945 fu stabilito di decollare due giorni dopo e così il giorno successivo la bomba fu caricata nella stiva del bombardiere pesante strategico delle United States Army Air Forces statunitensi (USAF) Boeing B-29-45-MO Superfortress (numero di serie 44-86292)[17] denominato "Enola Gay", chiamato così dal nome della madre del comandante del velivolo, il colonnello Paul Tibbets del 509° gruppo composito.
Lo sgancio della bomba Mk.1 "Little Boy" sul centro della città giapponese di Hiroshima avvenne dunque alle 8:15:17 ora locale (JST) del 6 agosto 1945 dalla quota di 9 467 metri e la bomba esplose all'altezza predeterminata di 580 metri come calcolato da John von Neumann per sortire i maggiori effetti distruttivi. Il responsabile al puntamento, il colonnello Thomas Wilson Ferebee, aveva preso di mira, attraverso il traguardo di puntamento di tipo Norden del bombardiere, il ponte a forma di "T" Aioi sul fiume Ota che venne mancato per meno di 250 metri.
L'energia liberata nell'esplosione era stata inizialmente calcolata tra i 12,5 e i 18 chilotoni. Pur tuttavia, per diversi anni non vi fu mai una stima precisa e la potenza valutata fu di volta in volta indicata tra i 12,5 e i 20 chilotoni[18]. Uno studio più accurato del 2002[19] ha accertato che, realisticamente, la potenza sviluppata fu di 16 chilotoni.
A Hiroshima morirono istantaneamente per l'esplosione nucleare tra le 66 000 e le 78 000 persone e un numero simile è stato ferito. Un numero molto alto di persone sono morte nei mesi e negli anni successivi a causa delle radiazioni[20] e molte donne incinte persero i loro figli o diedero alla luce bambini deformi.
La detonazione di "Little Boy" è stata la prima esplosione nucleare della storia basata sull'uranio (il "Trinity test", come abbiamo visto, aveva infatti fatto uso di un'arma al plutonio). La bomba "Little Boy" era dunque un prototipo non provato e, ai fatti, il suo lancio su Hiroshima rappresentò quindi un vero e proprio test di funzionamento. I precedenti esperimenti di fissione controllata dell'uranio avevano permesso agli scienziati di confezionare un'arma senza la necessità di eseguire un vero test prima dell'utilizzo sul campo. Inoltre gli Stati Uniti non disponevano prima della fine del secondo conflitto mondiale di uranio arricchito in quantità sufficiente da poter realizzare una bomba all'uranio sperimentale prima dell'impiego di "Little Boy". Infine il materiale nucleare era molto costoso e quindi si preferiva non utilizzarlo per i test.
Fat Man
Template:Infobox bomba La terza bomba atomica costruita fu la Model 1561 (Mk.2) dal nome in codice di "Fat Man" (in italiano "uomo grasso", nome che per altro viene utilizzato per indicare genericamente anche le prime bombe nucleari basate sul medesimo progetto) che trovò anch'essa un'applicazione bellica come seconda arma nucleare utilizzata dalle United States Army Air Forces statunitensi durante la fine della seconda guerra mondiale.
Nella sua versione definitiva sviluppata nel dopoguerra (e denominata Mk.3), essa era lunga 2,34 metri, con un diametro di 1,52 metri, pesava 4 545 chilogrammi e aveva un potenziale di 19-23 chilotoni.
Dal punto di vista costruttivo, la Model 1561 Mk.2 "Fat Man" era una bomba grosso modo simile a "The Gadget".
La sfera di 140 centimetri di diametro intelaiata in duran era racchiusa in un involucro esterno aerodinamico a forma di cocomero a cui si erano aggiunti ulteriori componenti necessari per il carico, il trasporto, l'armamento e l'uso della bomba sul teatro di battaglia, come fusibili di sicurezza, sistema radar, cardini, coda stabilizzante in alluminio, barometro, orologi, antenna ecc.
Schema della bomba:
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Elenco dei componenti principali della bomba:
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Il 9 agosto 1945 alle 11:02 ora locale la bomba Model 1561 "Fat Man" fu sganciata dal bombardiere B-29 denominato "BOCKSCAR" (dello stesso reparto dell'"Enola Gay") pilotato dal maggiore Charles Sweeney sullo stabilimento Mitsubishi della città di Nagasaki in Giappone. Questa città era in realtà l'obiettivo alternativo; quello primario, la città di Kokura, era infatti coperto dalle nubi. La bomba esplose a un'altezza di 550 metri sulla città e sviluppò una potenza di 25 chilotoni (equivalente a 105 TJ), una potenza dunque molto più elevata di quella della bomba "Little Boy" che esplose tre giorni prima su Hiroshima ma, dato che Nagasaki era costruita su un terreno collinoso, il numero di morti fu inferiore a quelli prodotti dalla prima bomba. Tra i 20 000 e i 39 000 abitanti della città perirono all'istante e si stima che circa 25 000 furono i feriti[21]. Molte migliaia di persone morirono in seguito per le radiazioni.
Gli Stati uniti d'America produssero un numero ridotto di bombe di tipo "Fat Man" dopo la guerra. Queste bombe erano infatti molto delicate e non adatte per una lunga conservazione. Il progetto venne ripreso dalla bomba "MK 4 Fat Man" che era simile nel principio ma progettata per essere accumulata per lunghi periodi, adatta a un utilizzo anche per non esperti e dotata di un sistema di detonazione molto più sicuro ed efficiente (era basato su 60 punti di implosione rispetto ai 32 della bomba "Fat Man").
Il quarto ordigno
Non vi sono dettagli invece sulla quarta bomba ma Groves e Oppenheimer avevano avvisato il Dipartimento della Guerra di avere disponibile per il 12 agosto 1945 un ulteriore "nocciolo" di plutonio, con il quale poter allestire eventualmente una seconda "Fat Man".
Il bombardamento atomico del Giappone
La scelta di utilizzare bersagli civili anziché militari è stata spesso criticata. Da una parte i militari statunitensi erano ansiosi di utilizzare le bombe atomiche sulle città per poter verificare al meglio le potenzialità di un ordigno nucleare sul campo di battaglia, dall'altra c'è da rimarcare che gli USA stavano già portando avanti una politica di massicci attacchi incendiari su obiettivi civili in Giappone. Durante questi attacchi il 20% degli esplosivi aveva lo scopo di spezzare le strutture di legno degli edifici mentre il restante 80%, composto da piccole bombe incendiarie, dava fuoco alle città. Tali raid distrussero completamente molte città giapponesi (compresa Tokyo) ancor prima dell'utilizzo di armi atomiche. Questi tipi di bombardamenti vennero condotti a causa del fatto che l'industria giapponese era estremamente dispersa tra gli edifici civili, con tante piccole fabbriche a conduzione familiare operanti in mezzo alle abitazioni.
Sugli effettivi risultati ottenuti con il bombardamento atomico di Hiroshima e Nagasaki i pareri sono discordi. Secondo Franco Bandini il debutto militare dell'energia atomica si risolse in un sostanziale fiasco poiché le prestudiate condizioni nelle quali avvennero i due lanci furono quelle ideali e pressocché irripetibili di un laboratorio. In particolare Bandini sottolinea che l'attacco potè avvenire in quanto non vi era nessun contrasto antiaereo, la popolazione era impreparata e per motivi squisitamente urbanistici: le città giapponesi erano altamente incendiabili, essendo prive o quasi di edifici in cemento, e gli stessi incendi furono appiccati più dalle tipiche stufe a carbonella giapponesi che dall'onda termica dell'esplosione nucleare. Tutto questo, sempre secondo Bandini, non sarebbe potuto assolutamente accadere invece a una città tedesca, francese o italiana[22].
Film e canzoni sul Progetto Manhattan
Tra le più note pellicole riguardanti il Progetto Manhattan si possono annoverare le seguenti:
- Il prezzo del dovere (Above and Beyond), USA 1952, b/n, 122', regia di Melvin Frank e Norman Panama;
- I giorni dell'atomica (Day One), 1989, regia di Joseph Sargent, liberamente tratto dal libro di Richard Rhodes L'invenzione della bomba atomica;
- L'ombra di mille soli (Fat Man and Little Boy), USA 1990, col, 126', regia di Roland Joffé.
Per quanto invece concerne la musica, nel 1985 i Rush hanno pubblicato la canzone Manhattan Project, inclusa nell'album Power Windows.
Note
- ^ Raramente una sessione estiva di fisica è stata così determinante per il futuro dell'umanità.
- ^ Angelo Todaro. Arma totale. Italia editrice, 1997. p. 185.
- ^ http://uboat.net/boats/u234.htm
- ^ Angelo Todaro. Arma totale. Italia editrice, 1997. p. 185.
- ^ http://www.isis-online.org/publications/southasia/ta-pak060198.html
- ^ Angelo Todaro. Arma totale. Italia editrice, 1997. p. 105.
- ^ Angelo Todaro. Arma totale. Italia editrice, 1997. pp. 105-106.
http://hiroshimabomb.free.fr/feu.html
http://nuclearweaponarchive.org/Nwfaq/Nfaq8.html#nfaq8.1.3 - ^ http://nuclearweaponarchive.org/Nwfaq/Nfaq8.html#nfaq8.1.3
Secondo Angelo Todaro. Arma totale. Italia editrice, 1997. pp. 105-106 e http://hiroshimabomb.free.fr/feu.html la massa del bersaglio era invece di 38,4 kg - ^ Angelo Todaro. Arma totale. Italia editrice, 1997. p. 105. Secondo The Nuclear Weapon Archive, invece, il bersaglio era composto da uranio arricchito all'86% e il proiettile da uranio arricchito all'82%, con una media di arricchimento dell'83,5%, ossia una quantità complessiva di materiale fissile pari a poco più di tre masse critiche.
- ^ 50 kg in tutto. Cfr. Angelo Todaro. Arma totale. Italia editrice, 1997. p. 105.
- ^ http://nuclearweaponarchive.org/Nwfaq/Nfaq8.html#nfaq8.1.3
- ^ Cfr. Angelo Todaro. Arma totale. Italia editrice, 1997. p. 106. Secondo il sito The Nuclear Weapon Archive le canne non erano invece armi d'artiglieria modificate ma pezzi senza rigatura realizzati alla bisogna e con un calibro di 63,4 mm.
- ^ Angelo Todaro. Arma totale. Italia editrice, 1997. p. 106.
- ^ Angelo Todaro. Arma totale. Italia editrice, 1997. p. 106.
- ^ Angelo Todaro. Arma totale. Italia editrice, 1997. p. 107.
http://nuclearweaponarchive.org/Nwfaq/Nfaq8.html#nfaq8.1.3 - ^ Ronald Clark. Il Progetto Manhattan, in AA. VV. Storia della Seconda Guerra Mondiale. Rizzoli-Purnell, 1967.
David Elstein. La Decisione, in AA. VV. Storia della Seconda Guerra Mondiale. Rizzoli-Purnell, 1967. - ^ http://nuclearweaponarchive.org/Nwfaq/Nfaq8.html#nfaq8.1.3
- ^ Sono per i 20 chilotoni ad esempio:
AA. VV. Voce Bomba Atomica, in Enciclopedia Universo. Istituto Geografico De Agostini, 1965.
AA. VV. Voce Bomba Atomica, in Enciclopedia Come Funziona. Istituto Geografico De Agostini, 1978.
Propendono invece per i 12,5 chilotoni:
Lucio Caracciolo. Beati quelli che non si sono salvati, la Repubblica (inserto "Repubblica 2000 Fisica"), 1986. - ^ http://nuclearweaponarchive.org/Nwfaq/Nfaq8.html#nfaq8.1.3
- ^ http://www.yale.edu/lawweb/avalon/abomb/mp10.htm
http://avalon.law.yale.edu/20th_century/mp10.asp - ^ http://www.yale.edu/lawweb/avalon/abomb/mp10.htm
- ^ Franco Bandini. L'estate delle tre tavolette. Iuculano, 1995. p. 190.
Bibliografia
- Paolo Cacace, Nascita e fine di un monopolio (1945-1955) - Spie vere e presunte,, in L'atomica europea, 1ª ed., Roma, Fazi Editore (collana Le terre/Interventi 82), 2004, pp. 7-8.. ISBN 88-8112-526-9.
- Martin Cruz Smith, Los Alamos, Mondadori, 1986.
- Richard Feynman, Sta scherzando, Mr. Feynman!, Le Ellissi, 1988. ISBN 8808037185.
- Robert Jungck, Gli apprendisti stregoni, Torino, Einaudi, 1971.
- Pierre François Lacenaire, Operazione Epsilon. Memorie, Milano, Selene Edizioni.
- Stefania Maurizi, Una bomba, dieci storie. Gli scienziati e l'atomica, Milano, Bruno Mondadori, 2004. ISBN 8842490369.
- Maurizio Orlandi (a cura di), 10 La società - Forze armate e difesa - Bombe,, in Il Guinnes dei primati 1994, 1ª ed., Milano, Arnoldo Mondadori Editore, 1993, p. 273.. ISBN 88-04-37412-8.
- Richard Rhodes, L'invenzione della bomba atomica, Rizzoli.
- M. Rouché, Oppenheimer e la bomba atomica, Roma, Editori Riuniti, 1966.
- Angelo Todaro. Arma totale. Italia editrice, 1997.
- AA. VV. Storia della Seconda Guerra Mondiale. Rizzoli-Purnell, 1967.
- (EN) Henry De Wolf Smyth, Atomic Energy for Military Purposes. The Official Report on the Development of the Atomic Bomb under the Auspices of the United States Government. 1940-1945, Princeton, Princeton University Press, 1945.
- (EN) Gregg Herken, Brotherhood of the Bomb. The Tangled Lives and Loyalties of Robert Oppenheimer, Ernest Lawrence and Edward Teller, New York, Henry Holt and Co., 2002. ISBN 0805065881.
- Michelangelo De Maria. Fermi: un fisico da via Panisperna all'America, Le Scienze - I grandi della scienza, 2004, 6, 8, 76-77.
- Stefania Maurizi. Il segreto del disegno con l'idea dell'atomica. Intervista ad Hans Bethe, La Stampa (inserto "Tuttoscienze"), 10 dicembre 2003 (testo)
- Stefania Maurizi. I segreti di Ted Hall, la spia che aiutò l'URSS. Intervista a Joan Hall, La Stampa (inserto "Tuttoscienze"), 27 agosto 2003 (testo)
- Stefania Maurizi. Il mio no all'atomica. Intervista a Joseph Rotblat, La Stampa (inserto "Tuttoscienze"), 2 ottobre 2002 (testo)
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