Welt der Naturwissenschaften
(Scientific Medley)

 Jahresübersicht 2008

Die Gedankenfreiheit ist die einzig wahre und die größte Freiheit, die der Mensch erreichen kann.
(Maxim Gorki)

21. November 2024

Eine Schwalbe macht noch keinen Sommer, ein gespaltener Atomkern noch keine Bombe. Bei Otto Hahns Experimentalanordnung zu Weihnachten 1938 waren Uranatome der Reihe nach und über mehrere Stunden hinweg mit Hilfe von Neutronen in Barium- und Kryptonkerne zerlegt worden. Bei einer Bombe müssen aber die Atomkerne einer Masse von mehreren Kilogramm spaltbaren Materials in einer tausendstel Sekunde gespalten werden.

Man wusste schon relativ früh, dass die Kerne von Uran-235 und Plutonium-239 (die Zahlen bezeichnen die Masse der Atomkerne) bei der Spaltung Neutronen freisetzen, die eventuell andere Kerne spalten könnten. Die Atomphysiker wussten aber auch, dass die Neutronen eine ganz bestimmte mittlere Geschwindigkeit haben müssen. Die schnellen Teilchen fliegen wirkungslos durch den Kern durch, die langsamen bleiben stecken.

Der italienische Physiker Enrico Fermi (1901 – 1954), er war aus dem faschistischen Italien vor dem Mussolini-Regime geflohen, wurde beauftragt, einen Atomreaktor zu bauen, um die Machbarkeit einer atomaren Kettenreaktion zu überprüfen. Fermi studierte bereits mit 17 Jahren Physik an der Universität Pisa. Anschließend ging er an die Universität Göttingen, die damals das Weltzentrum der theoretischen Physik war. Später lehrte er an den Universitäten Florenz und Rom und veröffentlichte bedeutende Schriften über Quantenphysik und Radioaktivität. 1938 erhielt er den Nobelpreis für Physik, im selben Jahr emigrierte Fermi in die USA.

Im Herbst 1942 war es soweit. In einer Halle unter dem Sportstadion der Universität Chikago wurde ein Reaktor aus vierzigtausend Graphitblöcken aufgebaut. In den Blöcken steckten die Brennelemente aus Uran und die Cadmiumstäbe, die die Kettenreaktion bremsen sollten. Über dem Reaktor standen drei Männer, das so genannte Himmelfahrtskommando. Falls der Reaktor durchzugehen drohte, mussten sie eine Cadmiumsalzlösung über die Graphitblöcke gießen.

Einer der Beteiligten, der (spätere) Nobelpreisträger Arthur Compton, stand auf einer Empore über dem Reaktor. Er wollte, wie er später erzählte, im Falle einer Katastrophe der erste sein, der draufgeht. Der Reaktor wurde gestartet, indem die Cadmiumstäbe mit der Hand herausgezogen wurden. Die Messgeräte zeigten sofort ein Ansteigen der Neutronenstrahlen an, die Kettenreaktion hatte eingesetzt.

Fermis Experimentalreaktor hatte seinen Zweck erfüllt, die erste atomare Kettenreaktion der Geschichte war erfolgreich durchführt worden. Fermis Messdaten zeigten die technische Machbarkeit einer Atombombe. Die Bevölkerung von Chicago erfuhr erst nach dem Weltkrieg von diesem äußerst riskanten Experiment.

Der Fermireaktor

Helden der Wissenschaft:
Roger Penrose
(* 1931) berechnete gemeinsam mit Stephen Hawking die Verteilung von Masse und Energie im Universum und bewies die Existenz von Schwarzen Löchern.