LÁNCREAKCIÓ
LÁNCREAKCIÓ
A londoni Imperial Hotel halljában történt egy péntek délelőtt, 1933. szeptember 11-én, hogy a Times aznapi számát lapozva Szilárd Leónak szemébe ötlött a szalagcím:
AZ ATOM SZÉTROMBOLÁSA – ELEMEK ÁTALAKÍTÁSA
A lap Lord Rutherfordnak, az atommag Nobel-díjas fölfedezőjének a Brit Tudományos Szövetségben előző nap tartott előadásáról adott hírt. (Az atom tömör magját Rutherford nevezte el a barackmag latin nevéről nukleusznak.) Ebben az előadásában a manchesteri professzor arról számolt be, hogy sikerült megfigyelnie, amint nagyenergiájú hidrogén-atommagok (protonok) olykor-olykor beleütköztek a levegő valamelyik atommagjába és azt más atommaggá alakították át. Az atommagoknak pozitív elektromos töltésük van, erősen taszítják egymást. Ezért a magátalakítás csak ritkán, nagyenergiájú telitalálat esetén következett be. Rutherford örült, ha egy-egy ilyen nagyenergiájú mag-szétverést egyáltalán sikerült megfigyelnie. A Lord előadását e figyelmeztető szavakkal zárta:
– Egy magfolyamatban akár több energiát is kaphatunk, mint amennyit a bejövő pozitív részecske magával hozott, de azt már nem várhatjuk, hogy ily módon összességében energiát fogunk nyerni. Ez az energianyerés nagyon szegényes és rossz hatásfokú módszere lenne. A téma tudományos szempontból érdekes, mert bepillantást enged az atom belsejébe. De aki atomátalakítással próbálna energiát nyerni, az holdkóros.
Leót egy dolog izgatta föl legjobban életében: ha egy tekintélyes úr valamire azt állította, hogy lehetetlen. Déltájban az Imperial Hotelből a Holborn mentén a Szent Bertalan Kórház felé sétálva, a Southampton utca kereszteződésében [fénykép] megállította a piros közlekedési lámpa. Ott ácsorogva a Lord állításán töprengett. Amint a lámpa zöldre váltva szabad utat jelzett, Szilárd Leónak is beugrott a megoldás: egy évvel korábban épp Lord Rutherford manchesteri laboratóriumában fedezett fel Chadwick egy olyan magrészecskét, amelynek nincs elektromos töltése. Ez a neutron magütközéskor kiszabadulhat az atommag kötelékéből. Ha a neutron egy másik atommaggal találkozik, nem érez taszítást, akadály nélkül behatol és magreakciót válthat ki.
– Amint a lámpa zöldre váltott, hirtelen eszembe jutott: ha találunk egy elemet, amit a neutron kettéhasít, és amelyik egyetlen neutron becsapódása után két neutront bocsát ki, akkor ebből az elemből elég sokat összegyűjtve megvalósítható egy nukleáris láncreakció. [Egy neutron kettőt kelt, a két neutron két magreakciót kiváltva négyet, az általuk keltett négy magreakcióban már nyolc neutron keletkezik, és így tovább lavinaszerűen.] Abban a pillanatban még nem láttam, hogyan lehetne ilyen elemet találni, milyen kísérleteket kellene ehhez elvégeznem, de az ötlet nem hagyott tovább nyugodni. Alkalmas körülmények között nukleáris láncreakciót lehetne létrehozni, ezáltal ipari méretekben lehetne energiát nyerni, akár atombombát építeni. Szenvedélyemmé vált a gondolat, hagy ez talán lehetséges.
Barátai szerint ebben a Szilárd által leírt történetben biztosan van legendás elem is, mert Szilárdot sohasem állította meg egy piros lámpa. De Szilárd készen állt arra, hogy magára vállalja az emberiség gondjait. Kedvenc gyerekkori olvasmánya volt Madách Imre műve, Az ember tragédiája, amelynek a jövőben lejátszódó sorait bevezető mottóként idéztük. 1919-ben Magyarországról, 1933-ban Németországból kellett emigrálnia. Londonban épp a Hitler által üldözött német tudósok számára szervezett kiutazást és állást. Úgy érezte, hogy meg kell mentenie a világot, és erre most a tudomány adhat lehetőséget. Egyik kedvenc olvasmánya H. G. Wells könyve volt, A fölszabadult világ, amit a jövőbe látó író 1913-ban írt. (Magyarul 1922-ben jelent meg.) Ebben a regényben mondja a képzeletbeli Rufus professzor:
– …és így láthatjuk, hogy a rádium, ami fantasztikus kivételnek tűnt, őrült ellentéteként mindannak, amit a legokosabb koponyák mondtak és hittek az anyag szerkezetéről, lényegét tekintve hasonló a többi elemhez. A rádium azonban sokkal erőteljesebben teszi, amit valószínűleg a többi elem is megtesz, de utóbbiak észrevehetetlen lassúsággal. A rádium-atom bomlása olyan, mint egy kiáltás, amely elárulja a sötétben rejtőzködő tömeget. A rádium olyan elem, amely önként átalakul. Ezt valószínűleg a többi elem is megteszi, csak kevésbé észrevehető ütemben. Lehet, hogy az urán is képes rá, és e kémcsőben tartott elemek: a tórium és az aktínium szintúgy. Azt hiszem, hogy egy hosszú történet kezdetén vagyunk. Az atomokat merev, áthatolhatatlan, oszthatatlan, örökkön való és élettelen képződményeknek tekintették, pedig azok hatalmas energiák tartályai. Ez eddigi kutatásaink eredménye. Nemrég az atomokat csak tégláknak, megbízható építőköveknek véltük, amikből összerakható az élettelen anyag. Ma már látjuk: ezek a téglák dobozok, kincsesládák, telve a leghatalmasabb energiával. Ebben a kezemben tartott palackban fél liter urán-oxid van, abban alig 400 gramm az urán, mindössze egy fontba kerül. Hölgyeim és Uraim, ez a palack urán annyi energiát rejt magában, ami 160 tonna szénnel egyenértékű. Ha ez az energia – parancsomra – kiszabadulna, a robbanás mindnyájunkat, e szobában minden tárgyat porrá vetne szét. Ha pedig egy villanytelepre tudnánk irányítani ezt az energiát, az városunkat egy héten keresztül kivilágítaná. De ma még senki nem tudja, hogyan lehetne ezt a kis anyagdarabot arra késztetni, hogy gyorsabban fölszabadítsa energiáját. Az urán nagyon lassan alakul át rádiummá, a rádiumból radon lesz, és így tovább. Az átalakulás előrehalad, minden lépésben csak egy csepp energiát bocsátva ki, míg csak el nem érjük az ólmot. Miért történik mindez ilyen lassan? Miért csak az energia csekély töredékét kapjuk egy-egy másodpercben? Miért nem alakul át az egész anyag azonnal alsóbbrendű elemmé? Miért nem gyorsíthatjuk föl ezt az átalakulást? Ha erre meglenne a tudásunk, egy kupac uránt és tóriumot olyan energiaforrássá tehetnénk, amely egy teljes éven át kivilágíthatna egy várost, amely legyőzhetne egy hajóhadat, amely egy hajót áthajtana keresztül az óceánon. El tudják képzelni, Hölgyeim és Uraim, mit jelentene ez az emberiség számára? Ennek a fölfedezésnek a jelentősége a tűzgyújtáséhoz volna mérhető, ami az embert az állat fölé emelte. Úgy tekintünk mosta radioaktivitásra, mint őseink a tűzre tekintettek, mielőtt megtanultak volna saját hasznukra tüzet gyújtani. Őseink a tűzben egy befolyásuk fölött álló idegen hatalmat láttak, mint a tűzhányó kitörése, mint az erdőn végigszáguldó tűzvész. Így tekintünk mi most a radioaktivitásra. De egy új kor hajnalához értünk. Annak a civilizációnak a csúcsán, ami a barlangi ember kőbaltájával és tűzgyújtó pálcájával kezdődött, épp amikor energiahiánnyal kell szembenéznünk, egy új civilizáció lehetőségét pillantjuk meg. Energia – amiből a múltban sohasem volt elég – itt van bőségben körülöttünk, csak a zárhoz meg kell találnunk a kulcsot – de meg fogjuk találni!
Leóra mély benyomást gyakorolt ez a regény, melyben Wells 1933-ra tette a radioaktivitás felgyorsításának idejét. Térjünk hát vissza a Londonba, az igazi 1933-ba. – Minden, amit H. G. Wells megjósolt, hirtelen reálisnak tűnt számomra! – Szilárdot és Wellset egy osztrák üzletember hozta össze, Otto Mandl. Együtt is vacsoráztak. Egyik beszélgetésük során Mandl – a teljes pusztulással fenyegető háborúról szólva – elmondta: szerinte az emberiség haladásba vetett hitét csak az űrkutatás, más bolygó fölkeresése adhatja vissza. Az ötlet Szilárdot is meglepte, de elgondolkozva arra a következtetésre jutott, hogy csak az atomenergia fölszabadítása adhat módot a Föld vagy akár a Naprendszer elhagyására. Szilárd ismételten meglátogatta Wellset. Wells könyvének egy példányát pedig elküldte Sir Hugo Hirstnek, a Brit Villamosművek vezérigazgatójának, e szavak kíséretében:
– Persze mindez csak holdvilág, de okom van hinni, hogy a jelen fizikai fölfedezések ipari alkalmazásait tekintve az író jóslata pontosabbnak bizonyulhat, mint a tudósok jóslatai.
Szilárd Leó Lord Rutherfordnál tett látogatására célozhatott: Hallgassuk Teller Edét, mit mondott erről 60 évvel később, a budapesti Eötvös Egyetem hallgatóinak:
– 1933 őszén Londonba mentem. A fizikusok találkozóján Lord Rutherford tartott előadást. Ebben Rutherford 10–15 percig olyan őrült emberekről beszélt, akik a magenergia hasznosításában hisznek. – „Ez lehetetlen!” – állította, – „Az atommag energiája érdekelheti a fizikust, de semmi másra nem jó.” – Nem tudom pontosan idézni Rutherford szavait, mert negyedórán át magyarázta, de mondanivalójának ez volt a lényege. Nem értettem, mi történt vele. Ugyanezen a héten találkoztam Londonban régi barátommal, Szilárd Leóval. Ő elmesélte, hogy fölkereste Rutherfordot; elmondta neki, hogy a magenergia hasznosítható lehet, vele hatalmas robbanás hozható létre. A Lord reakciója az volt, hogy kidobta irodájából. Rutherford annyira dühbe gurult, hogy hetekkel később sem tudott másról beszélni, mint hogy az ötlet milyen őrültség.
Szilárd más fizikusoknál is próbálkozott: M. S. Blackettnél és G. P. Thomsonnál (később mindketten Nobel-díjat kaptak), hogy tervezett kísérleteihez megkapja a támogatást, mindhiába. Blackett ezt mondta Szilárdnak: – Nézze, ilyen fantasztikus elképzeléshez nem lesz szerencséje Angliában. Erre talán csak Oroszországban kapna támogatást. Ha egy orosz fizikus elmenne a kormányhoz és azt mondaná, „nukleáris láncreakciót szeretnék csinálni,” minden pénzt és berendezést megkapna hozzá. De nem itt, a józan Angliában. – (Blackettnek [igaza is volt. Ralph Alpher, a Nagy Bumm elméletének kidolgozója mesélte el a szerzőnek, hogy George Gamow, aki a kvantummechanika alapján megmagyarázta, miért oly lassú a radioaktív bomlás, 1928-ban előadást tartott Leningrádban. Arról beszélt, hogy a Nap energiája atommagok egyesüléséből ered. Előadása után Gamowot magához hívatta Buharin, a Szovjet Műszaki Fejlesztési Bizottság vezetője, és azt kérdezte:]
– Azok a magreakciók, amelyek a Napban végbemennek, vajon nem volnának-e közvetlenül létrehozhatók és előidézhetők a Földön is?
Buharin felajánlotta Gamownak: éjszakánként rendelkezésére bocsátja a leningrádi villamosművek által termelt összes energiát. De Gamow csakhamar kegyvesztett lett, mert kvantummechanikát tanított, amit pedig a szovjet filozófusok károsan idealista tannak minősítettek, ezért kitették a leningrádi egyetemről. Gamow később Amerikába távozott, ahol 1938-ban Tellerrel együtt kidolgozta a csillagok nukleáris energiatermelésének elméletét. (Néhány évvel később Sztálin Buharint kivégeztette, de nem ezért. Koestler Arthur később Buharin alakjából komponálta regényhősének, Rubasovnak az alakját világhírű könyvében: Sötétség délben.) A ciklotronépítő Lawrence még 1938-ban is így vélekedett:
– Annak, hogy az atommag szétrombolásából hasznosítható energiát nyerjünk, nincs nagyobb esélye, mint hogy az óceánt fagypontig hűtsük és az abból kivont hőt hasznosítsuk.
Szilárd Leó több megértést talált a vegyészeknél, akik ismertek kémiai láncreakciókat, amilyen a tűz. Különösen Polányi Mihály mutatott érdeklődést, aki maga is a szabad gyökök által katalizált láncreakciókkal foglalkozott. (Korábban Polányi volt Wigner Jenő doktori témavezetője Berlinben, ekkor pedig a manchesteri egyetem professzora.) 1934. november 11-én Polányi megkérdezte Szilárdot: – Megírhatom Aschner Lipótnak [az újpesti Tungsram gyár vezérigazgatójának], hogy éppen nagy találmány kidolgozásával foglalkozol, és megkérdezhetem, vajon érdekelné-e őt ennek támogatása? – A magenergia fölszabadítása mégsem az 1930-as években következett be és nem Újpesten. 1935. június 28-án keltezett levelében Polányi Mihály ezt írta: „Kedves Szilárd, Weizmannal folytatott beszélgetésem alapján úgy látom, hogy ő hajlik egy kutatási alapítvány létrehozására. Üdvözlettel P. M.”
Chaim Weizmann is vegyész volt, megpróbált 2000 angol fontot összegyűjteni Szilárd kutatásának támogatására, de sikertelenül. (Később Chaim Weizmann lett Izrael állam első elnöke.) Végül Szilárd Leó úgy döntött, hogy szabadalmat kér a neutron-láncreakcióra. Az 1934. március 12-én bejelentett szabadalmát – a háborút előre érezve – titkosítani kívánta. Ezt azonban a Brit Hadsereg – mint értelmetlen folyamodványt – elvetette: „Nem látunk okot arra, hogy a Hadügyminisztérium ezt a bejelentést titkosan kezelje” (1935. október 8). Végül a Brit Admiralitás fogadta el a szabadalmat titkosításra. A szabadalmi leírás elmondja:
„Ezt a reakcióláncot metastabil elemekkel lehet realizálni. Ilyen elem egy neutront befog, és az ekkor kiszabaduló kötési energia elegendő arra, hogy az elem elbomoljon, energiát szabadítson föl és kettő további neutront emittáljon. (Az urán és tórium metastabilitását radioaktív bomlásuk jelzi.) Van egy kis, de nem zérus esély arra, hogy ezen elv alapján előállított robbanóanyagok ezerszerte hatékonyabbak legyenek a szokásos bombáknál.”
A 440023. számú szabadalmat 1934. június 28-án követte a 630726. szám alatt és 1935-ben a 814236. számon bejelentett kiegészítő szabadalom. Ezekben Szilárd leírta, hogy a reaktív anyag kritikus tömege szükséges ahhoz, hogy a térfogattal arányos mennyiségben keletkező neutronok száma nagyobb legyen, mint a felületen át megszökő neutronok száma, azaz hogy a láncreakció ne fulladjon le.
(Szilárdnak több elem volt a jelöltje, kedvence a berillium volt. Tudta, hogy a 8Be atommag teljesen instabil, keletkezése pillanatában két 4He atommagra hasad. Ezért neutronkétszerezésre Szilárd a n + 9Be —› 2 4He + 2n reakciót javasolta. Igaz, a berillium meglehetősen drága. Ezért kellett volna kísérleteihez 2000 font, amit Weizmannak nem sikerült összegyűjtenie. Később kiderült, hogy Aston tömegspektroszkópiai mérései, amikre Szilárd támaszkodott, hibásan voltak kalibrálva. A berillium-reakció létrejön ugyan, de nem szabadít föl energiát, hanem energiát fogyaszt. Erre Wigner figyelmeztette barátját, de nem sikerült teljesen meggyőznie.) A kémikus Wigner Jenő mindazonáltal optimista volt:
– Szilárd erőfeszítéseit nagy érdeklődéssel követtem, elképzelése nem mondott ellent semmilyen ismert fizikai alapelvnek. Kontrollált nukleáris energia nyerése csak idő kérdésének tűnt. Ezt 1935 végén el is mondtam a General Electric megbízottjának, aki valamilyen más ügyben szakvéleményt kért tőlem. Elmeséltem barátaimnak is. 1935 tavaszán rövid előadást tartottam Madisonban (Wisconsin, USA); abban megjósoltam, hogy öt éven belül atomenergiát fogunk nyerni. Kevés alapom volt, hogy épp öt évet mondjak. Arra pedig egyáltalán nem gondoltam, hogy abban nekem is szerepem lesz.
Amikor Hitler hódító ambíciói Európában fenyegetővé váltak, Szilárd Leó – akárcsak Wigner Jenő – Amerikába emigrált. Ott Szilárd pénztámogatást szerzett és sorra vizsgált különböző elemeket az a —› 2n reakció szempontjából. De sikertelen maradt. Így 1938. december 21-én levelet küldött a londoni Szabadalmi Hivatalnak:
„Nem látszik szükségesnek, hogy a 814236. számú szabadalmamat fenntartsam, ezért azt visszavonom.”
Arcanum Newspapers
See what the newspapers have said about this subject in the last 250 years!
Show me
