Ordigni nucleari

Nel 1905, Einstein pubblica la sua “Teoria della relatività”. Importantissima rimane la famosa legge che sta alla base di tanti fenomeni nucleari, secondo la quale la massa equivale ad una quantità d’energia, riassunta nella formula E=mc2 (E è l’energia, m è la massa, c è la velocità della luce). Tale quantità di energia corrisponde all’energia di legame, cioè all’energia che tiene uniti i nucleoni all’interno del nucleo. Questa legge spiega perché la massa del nucleo è inferiore alla somma delle masse dei nucleoni che la compongono. Questa reazione avviene durante la fissione nucleare, durante il quale un atomo di uranio colpito da neutroni può rompersi  in due parti, liberando alcuni neutroni e un’enorme quantità di energia, a loro volta i neutroni liberati, in determinate condizioni, possono spaccare altri nuclei di uranio in successione continua (reazione a catena).
Queste due scoperte condurranno Fermi alla pila atomica, la quale fu costruita a Chicago ed entrò in funzione il 2 dicembre del 1942, data utilizzata per indicare l’inizio dell’era nucleare; ed altri studiosi alla bomba atomica. Durante la creazione della pila atomica vennero riscontrati diversi problemi i quali vennero risolti grazie all’ingegno di Fermi:
separare U235 dall’U238, il quale venne risolto con l’utilizzo di filtri in serie che facevano passare solo l’U235 in quanto era più piccolo trattenendo così l’U238 è stata utilizzata una “pistola a neutroni” per ottenere una sorgente di neutroni (veloci) che sarebbero poi andati a colpire l’U235; la “pistola” è un metallo di berillio che viene colpito dalle radiazioni alfa proveniente dal radio. Ma i neutroni provenienti dal berillio erano troppo veloci per colpire l’uranio, per cui vennero rallentati utilizzando dell’acqua pesante (MODERATORE= D2O), inserita tra il berillio e l’uranio; in questo modo aumentarono la probabilità che i neutroni colpiscano l’uranio infine per evitare che la reazione degenerava diventando una reazione a catena, utilizzarono delle “barre di controllo” di cadmio, la quale assorbendo gli elettroni in eccesso permetteva di controllare la reazione.
La teoria per le due diverse applicazioni è la stessa: nel primo caso la reazione a catena viene rallentata frapponendo particolari sostanze tra i vari blocchi di uranio; mentre nel secondo caso la reazione avviene con una enorme velocità, sviluppando energia in poco tempo.
La prima bomba atomica fu realizzata nel 1945, ad opera di un team di scienziati eterogeneo per nazionalità, aderenti al cosiddetto Progetto Manhattan guidato da Oppenheimer. Questo progetto si basava sulle leggi di Einstein; inoltre era presente colui che aveva dato il vai a questo ramo della fisica, ossia Fermi. La riuscita del progetto era ritenuta fondamentale per vincere la guerra contro il Terzo Reich, che si supponeva stesse continuando a portare avanti un programma militare analogo.
La prima bomba atomica venne fatta esplodere a terra il 16 luglio 1945 nel deserto del Nuovo Messico, in un luogo noto ora come Trinity Site. Quelle successive vennero fatte esplodere sulle città giapponesi di Hiroshima e Nagasaki rispettivamente il 6 agosto e il 9 agosto del 1945, provocando la resa del Giappone e ponendo fine al secondo conflitto mondiale.
Nel secondo dopoguerra l’arma atomica fu adottata da tutte le principali potenze mondiali; questo portò ad un clima di guerra fredda. Le armi nucleari divennero sempre più complesse, dando origine ad una notevole varietà di ordigni. Esistono diversi tipi di ordigni nucleari, e sono quasi tutte bombe. La loro potenza esplosiva è devastante, superiore a qualunque esplosivo chimico convenzionale. Tra i più importanti ricordiamo:

• La bomba atomico o bomba A, la prima ad essere costruita, sfrutta una reazione di fissione di uranio plutonio e può raggiungere potenze variabili da 0,5 kilotoni a 1,5 megatoni, con una soglia critica individuata attorno ai 10 megatoni;
• La bomba all’idrogeno o bomba H, invece sfrutta la fusione fra nuclei di deuterio e trizio, riuscendo così a sprigionare molta più energia: questo tipo di bombe è il più potente in assoluto ed arriva a sprigionare potenze pari a 100 megatoni.

Una esplosione nucleare è molto diversa, sia quantitativamente che qualitativamente, da una convenzionale. Il primo effetto chiaramente visibile è il fungo atomico; una colonna di vapore, residui e detriti che si sollevano per molti km dal luogo dell’esplosione. Oltre al calore e all’onda d’urto vi sono altre caratteristiche comuni a tutte le esplosioni.
La prima è il lampo, ossia l’innesco che genera una quantità enorme di fotoni di luce visibile, che creano un lampo istantaneo; la sua intensità è tale da accecare chiunque sia rivolto verso l’esplosione.
La seconda è l’impulso elettromagnetico, che consiste in una separazione di cariche elettriche che genera un campo elettromagnetico istantaneo; questo causa un’enorme tensione nei circuiti elettrici, che porta in genere alla loro distruzione.
La terza è la radioattività, ossia un irraggiamento di fotoni gamma. Dopo l’esplosione la materia coinvolta nello scoppio inizia a cadere creando una zona di forte radioattività centrata nel punto dell’esplosione.
L’ultima è l’effetto NIGA, ossia l’irraggiamento con neutroni che avviene quando la sfera primaria, cioè la zona dove avvengono le reazioni nucleari, viene a contatto con il suolo rendendolo radioattivo per attivazione neutronica.
A causa di questo il ruolo della fisica è oggi al centro di vivaci dibattiti. Se da un lato la fisica ha apportato notevoli contributi alla conoscenza del mondo naturale, consentendo l’utilizzo delle sue scoperte a vantaggio dell’uomo; dall’altro è forte il timore di un uso improprio degli stessi strumenti fisici.