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Nel giro di pochi mesi Segrè e altri colleghi, insieme a un certo numero di esperti
radiochimici, riescono a ottenere una certa quantità di plutonio utilizzando il
ciclotrone di Berkeley. Lo studio delle proprietà di questo nuovo elemento
dimostra che può costituire un potenziale esplosivo nucleare. Il 1941 finisce con
l'attacco dei giapponesi su Pearl Harbor, il7 dicembre. L'entrata in guerra degli
Stati Uniti determina la decisione di accelerare al massimo gli sforzi di ricerca per
realizzare un ordigno nucleare sia sul piano finanziario sia sul piano scientifico e
tecnico. Nell'estate di quest'anno viene eseguito il primo dei cosiddetti "esperi-
menti esponenziali" nel corso dei quali viene misurato il "fattore di riproduzione"
k, ovvero il numero medio di neutroni prodotti nel corso dei processi di fissione
dovuti a una data "generazione" di neutroni. In base alla sua "teoria dell'età",
I primi tre strati di grafite del CP-1. le cui radici risalivano al 1936, Enrico Fermi è in grado di conoscere punto per
Il primo reattore nucleare del mondo, punto le proprietà del flusso di neutroni all'interno del sistema costituito
noto come "pila" di Fermi, fu montato dall'uranio e dalla grafite. Grandezza fondamentale della teoria è appunto il
sotto 10 stadio Stagg Field fattore di riproduzione k. Una reazione a catena può verificarsi soltanto se k è
dell'Università di Chicago (novembre maggiore di 1.
1942) (per gentile concessione
dell'Argonne National Laboratori)
1942 In primavera Fermi si trasferisce a Chicago, insieme a Szilard e agli
La pila di Fermi
- altri fisici della Columbia University, presso il Metallurgical Laboratory
dove inizia la costruzione di un reattore nucleare a uranio naturale e grafite di cui
Fermi assume la direzione scientifica. Nel frattempo è costretto a partecipare a
riunioni, a stendere relazioni, dare consigli su questioni tecniche, oltre a dirigere,

con tatto, gli ingegneri che si scontrano con problemi del tutto nuovi. Invece di
fare lui stesso gli esperimenti deve affidare tutto a collaboratori fidati, riservandosi
solo l'analisi dei dati. Come racconta lui stesso, gli sembra di «fare fisica per
telefono». Vengono ripetuti su scala molto maggiore una serie di esperimenti
esponenziali. Allo scopo di accertare la possibilità di una reazione a catena divergente
in un sistema di uranio naturale e grafite vengono realizzate misurazioni
di alta precisione del flusso dei neutroni nei vari punti del reticolo di grafite-
uranio. Perché sia possibile una reazione a catena divergente è necessario fare
molta attenzione alle perdite indesiderate di neutroni, in particolare dalle zone
di confine, per ridurre le quali è necessario usare una struttura sufficientemente
grande. Per fare il test con una struttura più piccola Fermi ha inventato l'esperi-
mento esponenziale, nel quale viene misurata la diminuzione esponenziale della
densità dei neutroni in una colonna di uranio-grafite a base quadrata (Neutron
Production in a Lattice ofUranium Oxide and Graphite (Exponential Experiment)
[Produzione di neutroni in un reticolo di ossido di uranio e grafite (Esperimento
Gli strati 27, 28 e 29 del CP-1.
Università di Chicago. 24 novembre esponenziale)]). Il metodo della pila esponenziale viene successivamente utilizzato
1942 (per gentile concessione con successo nell'analisi delle partite di materiali ricevute.
dell'Argonne Nationa1 Laboratory) Nel mese di giugno il Presidente Roosevelt decide di procedere con un
programma su vasta scala finalizzato alla costruzione di bombe a fissione e affida
all'esercito la direzione di quello che verrà chiamato il Progetto Manhattan. Fermi
organizza una serie di seminari per lo staff dei fisici che lavorano a Chicago sulla
fisica dei neutroni e sulla reazione a catena (Slowing down and DijJusion of
Neutrons; Determination of the Albedo and the Measurement of Slow Neufron Density;
Tbe Absorption of Graphite far Thermal Neutrons [Rallentamento e diffusione dei

166 L'opera scientifica di Enrico Fermi Luisa Bonolis