Rojstvo ideje o verižni reakciji

Leo Szilard je sedel v avli hotela v Londonu in prebiral The Times. Bil je torek, 12. septembra 1933. V tokratni številki je časnik podrobno poročal o znanstveni konferenci, na kateri je ugledni fizik Ernest Rutherford predaval o izrabljanju energije, ki naj bi bila skrita v atomih. Novinarji so skrbno zapisali vse izrečene besede, ki pa so Szilarda spravile v slabo voljo. Rutherford je namreč trdil, da je govorjenje o atomski energiji brezglavo sanjarjenje, in večina takratnih znanstvenikov mu je verjela. A Szilard je menil drugače.

Rutherfordove trditve o nezmožnosti izrabe atomske energije so ga tako razjezile, da se je sklenil posvetiti temu problemu in pokazati, da se ugledni fizik moti. Iz hotela je odšel na sprehod po mestu, da si zbistri misli. In že ko je hodil po bližnjih ulicah, ga je prešinilo. Dobil je idejo, kako bi lahko osvobodil energijo atoma. Kasneje se je takole spominjal tega trenutka: »Na prehodu za pešce v križišču Southampton Row sem se ustavil, ker je na semaforju gorela rdeča luč.« Čez nekaj trenutkov so se tudi avtomobili začeli ustavljati in pešci so lahko odšli čez cesto. In prav v tem trenutku je Leo Szilard spoznal, kako bi se dalo sprostiti velikanske količine energije, ki je skrita v vsakem atomu. S pomočjo nevtronov bi bilo treba ustvariti verižno reakcijo.

Eureka na prehodu za pešce

»Ko se je prižgala zelena in sem prečkal cesto, se mi je posvetilo: če bi našli element, ki bi se ob trku z nevtroni razcepil oziroma bi oddal dva nevtrona, potem ko bi enega absorbiral, bi dovolj velika količina takega elementa lahko vzdrževala verižno reakcijo. Takrat mi še ni bilo jasno, kako bi našli tak element oziroma katere poskuse bi bilo treba izvesti, a ideja mi ni hotela iz glave. V določenih okoliščinah bi bilo mogoče vzpostaviti verižno reakcijo, industrijsko pridelovati energijo in zgraditi atomsko bombo. Dejstvo, da je nekaj takega res mogoče narediti, je zame postalo prava obsesija.«

Pozimi je Szilard svoje ideje prenesel na papir. Nevtron je bil takrat še povsem nov delec, saj so ga odkrili le leto prej. Bistveno je bilo spoznanje, da nevtroni v nasprotju s protoni, s katerimi skupaj sestavljajo atomska jedra, nimajo električnega naboja. To pomeni, da na nevtron ne deluje odbojna električna sila in lahko kot prosto gibajoči se delec prodre v atomsko jedro in ga tako preoblikuje, da postane nestabilno in se razcepi na dva dela. Prav ta cepitev jedra naj bi po Szilardu povzročila izločanje energije, skrite v atomskem jedru, saj je lahko skupna energija novonastalih jeder manjša od izvornega velikega jedra, kar pomeni, da se presežek energije sprosti v obliki toplote. Če se ob cepitvi jedra sprosti še nekaj dodatnih nevtronov, ki lahko povzročijo cepitev drugih okoliških jeder, pa dobimo verižno reakcijo.

Ključno pri vsem je bilo poiskati tak element, pri katerem bi se ob cepitvi sproščali energija in še prosti nevtroni. Szilard je sprva predvideval, da sta primerna elementa berilij in iridij, vendar se je izkazalo, da je bila domneva napačna. Šele kasneje se je pokazalo, da je najbolj primeren element za izkoriščanje atomske energije uran.

Pisatelj proti znanstveniku

Za financiranje svoje raziskave se je Szilard s prošnjo najprej obrnil na nekega tovarnarja. Zanimivo pa prošnji ni priložil znanstvenih člankov, ampak odlomek iz romana H. G. Wellsa The World Set Free. V njem namreč znanstvenik Holsten iznajde način, kako iz atoma osvoboditi energijo. »Seveda je vse to le sanjarjenje,« je Szilard zapisal v pismu tovarnarju in tako namenoma uporabil Rutherfordove besede, »a sam imam dobre razloge, da verjamem, da se glede industrijskih aplikacij današnjih odkritij v fiziki lahko izkaže, da so napovedi pisateljev bolj točne kot napovedi znanstvenikov.« Prav pisatelj H. G. Wells je tudi skoval besedno zvezo atomska bomba.

Kmalu zatem se je Szilard znašel pred pomembno odločitvijo: naj svoja spoznanja o atomski energiji javno objavi in tako tvega, da bi ideja prišla v napačne roke, ali naj idejo skrbno čuva v tajnosti? Znanstvenik Holsten iz Wellsovega romana si je rekel, da je le majhen inštrument v velikem stroju napredka in sprememb. Tudi če zažge vse papirje, bo čez nekaj let do istih spoznanj prišel kdo drug. Szilard je ravnal drugače. Raje kot da bi idejo opisal v znanstvenem članku in ga objavil v kaki ugledni strokovni reviji, se je odločil za tajnost.

Podrobnosti svojega spoznanja, kako bi se dalo izkoriščati energijo atomov, je skrbno opisal. Idejo kritične mase in verižne reakcije s pomočjo nevtronov je nato patentiral. Že leta 1935 pa je patent za te pomembne ideje prenesel na britansko vojsko, vendar ob pogoju, da ostane vse v strogi tajnosti. Vsi, ki so idejo poznali, so se naslednja leta do druge svetovne vojne močno trudili, da ne bi indici o izkoriščanju atomske energije v vojaške namene prišli tudi na ušesa Hitlerjevim znanstvenikom.

Šele leta 1939 je Szilard svojo idejo eksperimentalno potrdil. Februarja tega leta so namreč v laboratorijih univerze Columbia v New Yorku izvedli poskus, ki je kasneje privedel do prve nadzorovane verižne reakcije, in tako začeli dobo izrabe atomske energije.

–––––––
Sašo Dolenc je urednik Kvarkadabre, spletnega časopisa za popularizacijo znanosti.