J. Robert Oppenheimer

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1 SOCIETA' ASTRONOMICA "G.V. SCHIAPARELLI" J. Robert Oppenheimer tra due bombe, politica e logica militare nella Guerra Fredda Varese, 21 Ottobre 2016

2 Molti libri sono stati scritti su Oppenheimer questo incontro si basa su alcuni MIL JRO preez v2 2

3 e sono stati fatti vari film e documentari su di lui questo incontro si basa su alcuni MIL JRO preez v2 3

4 Appendice 1: Cineteca MIL JRO preez v2 4

5 Sui rischi di olocausto nucleare 5

6 Film classici sulla Guerra Fredda 6

7 Film recenti sul Maccartismo 7

8 Film sullo spionaggio 8

9 Appendice 2: Fisica e struttura delle bombe nucleari MIL JRO preez v2 9

10 La fissione nucleare Nella fissione nucleare un nucleo pesante (alto numero di massa) cattura un neutrone spezzandosi in due nuclei più leggeri, emettendo neutroni e liberando energia secondo la formula di Einstein E=mc 2 10

11 La fissione deve essere sostenuta da una Reazione a Catena La fissione nucleare (sia per scopi bellici sia per scopi pacifici) deve produrre nuovi neutroni in quantità sufficiente per autosostenersi e dare luogo a una reazione a catena Se la reazione a catena avviene in maniera esponenziale si ha una bomba a fissione se in maniera controllata, (assorbendo i neutroni in eccesso con barre di controllo) può essere usata per scopi pacifici (reattori per centrali nucleari) 11

12 L auto-alimentazione della reazione a catena richiede una Massa Critica La sfera di materiale fissile è troppo piccola: la reazione a catena non riesce ad autoalimentarsi, perché i neutroni generati dalle fissioni possono sfuggire troppo facilmente Aumentando la massa della sfera fino alla massa critica, la reazione a catena si auto-sostiene Per avere una reazione a catena autoalimentata occorre una massa minima - massa critica - di materiale fissile In ogni caso non tutto il materiale fissile subirà la fissione (efficienza di fissione) 12

13 I materiali fissili (adatti per la fissione) sono rari e difficili da ottenere I materiali fissili sono caratterizzati dal valore di certe grandezze fisiche (energia di legame per nucleone, energia critica, energia di soglia, sezione d urto per cattura di neutroni, numero di neutroni prodotti nella fissione); il Progetto Manhattan si concentrò su 235 U e 239 Pu L Uranio esiste in natura, ma l isotopo di gran lunga più abbondante ( 238 U) non è adatto; l 235 U è fissile, ma è solo lo 0,7% e va separato Il Plutonio non esiste in natura: il 239 Pu, che è fissile, si ottiene dall 238 U per cattura di neutroni e decadimento β via 239 U e 239 Np 239 Pu può però assorbire altri neutroni diventando 240 Pu non adatto: il mix weapon grade di Pu non può contenere più del 7% di 240 Pu, mentre il mix reactor grade deve contenere almeno il 19% di 240 Pu 13

14 Oppenheimer a Los Alamos approntò 2 tipi di bombe a fissione una all Uranio... La massa critica per la deflagrazione nucleare (per mezzo di un innesco di neutroni) deve essere assemblata «all istante» con esplosivi convenzionali in geometrie opportune. Los Alamos trovò due soluzioni: 1. Sparando l una contro l altra due masse subcritiche di materiale fissile, come nella bomba all Uranio lanciata su Hiroshima (Little Boy) 14

15 al Plutonio per Alamogordo e Nagasaki oppure 2. Aumentandone la densità per implosione, come nelle bombe al Plutonio di Alamogordo (Trinity) e di Nagasaki (Fat Man) 15

16 Confronto di potenza tra bombe a fissione e a fusione La potenza tipica delle bombe H (a fusione) è circa 1000 volte maggiore di quella tipica delle bombe a fissione: Mt o decine di Mt contro decine di Kt. C è, però, una fondamentale differenza: La potenza delle bombe a fissione è limitata di fatto dalla necessità di assemblare in condizioni di sicurezza masse subcritiche rese critiche appena prima dell esplosione La potenza delle bombe H è teoricamente illimitata*, dato che non hanno bisogno di una massa critica 16

17 La fusione nucleare: bombe H Nella fusione nucleare due nuclei leggeri (nuclei di deuterio e tritio - isotopi dell H) sono fusi con enormi temperature (milioni di gradi) che vincono la repulsione coulombiana generando un nucleo più pesante (elio) e liberando energia 17

18 Bombe H: la forza nucleare prevale a distanze ravvicinate sulla repulsione elettromagnetica nucleo di deuterio nucleo di trizio Occorrono temperature di milioni di gradi perché l agitazione termica faccia superare la barriera coulombiana 18

19 Bombe a fusione: bomba H o termonucleare Per ottenere i milioni di gradi necessari alla fusione si usano bombe a fissione; il deuteruro di Litio 6 (Li-6-D) fornisce il combustibile di fusione MIL JRO preez v2 19

20 La fusione nucleare è la fonte di energia delle stelle 20

21 Usi pacifici della fusione nucleare Non si è ancora riusciti a controllare la fusione nucleare e non esistono centrali nucleari a fusione per produzione di energia 21