לפני 75 שנה, מתחת למלבינים במגרש כדורגל באוניברסיטת שיקגו, עשתה המדענים את הצעד הראשון בדרך לרתום את כוחה של תגובת שרשרת הביקוע הגרעינית. המחקר שלהם יזם את התקופה האטומית, והחל ברצינות במירוץ של פרויקט מנהטן לעבר נשק בעל עוצמה בלתי נתפסת. מאוחר יותר, בדיוק אותה טכניקה תדרבן את הקמתן של תחנות הכוח הגרעיניות המספקות כיום 20 אחוז מהאנרגיה של אמריקה. מרפואה לאמנות, הפוטנציאל הנורא והנורא של פיצול האטום הותיר כמה היבטים בחיינו ללא מגע.
הסיפור מתחיל בסוף 1938, אז עבודתם של הכימאים אוטו האן, פריץ שטרסמן ולייז מיטנר הובילה לגילוי שהאטום - ששמו ממש נובע מהיוונית ל"בלתי ניתן לחלוקה "- יכול למעשה להיות מפוצל זה מזה. בשיתוף פעולה מרוחק עם מיטנר, פליט יהודי מגרמניה הנאצית, שהתיישב בשטוקהולם, שבדיה, הפציצו האן ושטרסמן אטומי אורניום גדולים ולא יציבים עם נויטרונים זעירים באוניברסיטת ברלין. להפתעתם הם גילו כי התהליך יכול לייצר בריום, אלמנט קל בהרבה מאורניום. זה גילה כי ניתן היה לפצל את גרעיני האורניום למרכיבים פחות מסיביים, נבדלים כימית.
שלישיית החוקרים ידעה מיד שהם משתמשים במשהו מרכזי. שינוי זהותו של אלמנט היה פעם תחושת הדמיון של האלכימאים: כעת זו הייתה מציאות מדעית. עם זאת, באותה תקופה היו להם רק מהמהפכות הרבות המדעיות והתרבותיות שגילוים עורר.
העבודה התיאורטית שבוצעו על ידי מיטנר והאחיין שלה אוטו פריש הרחיבה במהירות על ממצא ראשוני זה - מאמר שפורסם ב"טבע "בינואר 1939, בו התווה לא רק את מכניקת הביקוע אלא גם את תפוקת האנרגיה המדהימה שלה. עם התפוצצות גרעיני אורניום כבדים, במעבר ממצבים בעלי אנרגיה גבוהה ויציבה למצבים בעלי אנרגיה נמוכה יציבה, הם שיחררו כמויות אדירות של אנרגיה. מה שכן, האטומים השסועים ירקו נויטרונים תועים שהיו בעצמם מסוגלים לעורר ביקוע בגרעינים סמוכים אחרים.
לאחר שצוות אמריקני באוניברסיטת קולומביה שיחזר מייד את התוצאה של ברלין, היה ברור שכוחו של פיצול האטום אינו בדיחה. בהתחשב באקלים הגיאו-פוליטי השופע באותה תקופה, המיהר לנצל טכנולוגיה חדשה זו קיבל משמעות אדירה. העולם עצמו דמה לאטום לא יציב על סף הרס עצמי. בארצות הברית, הנשיא פרנקלין רוזוולט התלבש יותר ויותר מעליית העריצים הכריזמטיים מעבר לים.
הכור המגושם הוקם מתחת לדוכנים בשדה סטגס. (אוניברסיטת שיקגו) עבור חלק מהכימאים והפיזיקאים המצב הרגיש עוד יותר. "מדענים, שחלקם [כולל אלברט איינשטיין והפיזיקאי ההונגרי ליאו סילארד] היו פליטים מאירופה הפשיסטית, ידעו מה אפשרי", אומר אריק אייזקס, פרופסור לפיזיקה מאוניברסיטת שיקגו. "הם הכירו את אדולף היטלר. ועם עמיתיהם ועמיתיהם כאן באמריקה, הם הבינו מהר מאוד שעכשיו כשיש לנו ביקוע, בהחלט ניתן יהיה להשתמש באנרגיה זו בדרכים מגוחכות. "
מפחיד במיוחד הייתה האפשרות לחבר שרשרת של תגובות ביקוע כדי לייצר מספיק אנרגיה בכדי להביא להרס אמיתי. באוגוסט 1939 דאגה זו הובילה את איינשטיין וסילארד להיפגש ולנסח מכתב לרוזוולט, בו התריע בפני הסכנה שבגרמניה תיצור פצצה גרעינית ותקננו אותו להתחיל בתוכנית של מחקר פנים אינטנסיבי בארה"ב איינשטיין, שאוהב לייז מיטנר נטש את פרופסורו בגרמניה כאשר הרגש האנטישמי תופס, אישר את המסר החמור והבטיח שהוא ישאיר רושם עמוק על הנשיא.
חודש לאחר מכן צעד צבא היטלר לפולין והצית את מלחמת העולם השנייה. כפי שתאר אייזקס, רוזוולט הסרב התקרב במהרה לדרך מחשבתו של סילארד, וראה את הצורך של בעלות הברית להכות את גרמניה לנשק גרעיני. כדי להשיג מטרה זו, הוא גייס רשמית את העזרה של קבוצה מחויבת ומוכשרת להפליא של חוקרי גרעין. "כינסתי מועצה", כתב רוזוולט במכתב המשך לאיינשטיין, "לבחון לעומק את האפשרויות של הצעתך לגבי יסוד האורניום."
"המכתב של איינשטיין לקח קצת זמן להתיישב בו, " אומר אייזקס, "אבל ברגע שזה התקיים, המימון התחיל. וארתור הולי קומפטון, שהיה ראש המחלקה לפיזיקה באוניברסיטת שיקגו, הצליח לאסוף צוות חלומות של מדענים - כימאים, פיזיקאים, מטלורגיסטים - כולם כאן באוניברסיטה עד שנת 1941. כולל אנריקו פרמי, כולל סילארד. ממש כאן בקמפוס. וכאן עשו את הניסוי. "
מבט אווירי של ריבוע הזיכרון המנציח כעת את CP-1. במרכזו (או בגרעין) נמצא הפסל הבועתי של הנרי מור, "אנרגיה גרעינית". הקנוקים השחורים שמסביב כוללים מתקן זמני שכותרתו "סף גרעיני", מאת אוגרידייאק פרילינגר אדריכלים. (אוניברסיטת שיקגו) מטרת צוות החלום הייתה לייצר סדרה מקיימת את עצמה של אירועי ביקוע בסביבה מבוקרת: במילים אחרות, תגובת שרשרת גרעינית. האן ושטרסמן הבחינו בביקוע בכמה אטומים מבודדים. כעת, קומפטון, פרמי וסילארד רצו לחבר מיליארדי ביקוע, כאשר הנייטרונים ששוחררו על ידי תגובה אחת מפעילים את ההמשך. ההשפעה תגדל באופן אקספוננציאלי, וכך גם תפוקת האנרגיה שלו.
כדי לבצע את הניסוי, הם יצטרכו ליצור את הכור הגרעיני הראשון מעשה ידי אדם, מכשיר ארגזי של לבני גרפיט ועץ באורך 60 מטר וגובהו 30 מטר. בתוך המכשיר, מוטות בקרת קדמיום הספיגו עודף נויטרונים מתגובות הביקוע, ומנעו אובדן שליטה קטסטרופלי. בנישה שלו מתחת לדוכנים בשדה Stagg של האוניברסיטה, הכור - שעוצב מחדש והורכב בתוך פרק זמן של חודש אחד - הצליח בהצלחה לתגובת שרשרת גרעינית, ומשך אותו לייצר כוח.
עבודתו של צוות המדע הכוכב בשיקגו היוותה את הצעד הראשון הקריטי לעבר מטרת פרויקט מנהטן לפתח פצצה גרעינית לפני הציר. מטרה זו תתממש בשנת 1945, כאשר ארצות הברית הטילה פצצות אטום על הירושימה ונגסאקי ותביא לסיום קטלני ופרובוקטיבי למלחמה. ("אוי זה אני", כך דווח איינשטיין לאחר ששמע את החדשות.) ועם זאת, פריצת הדרך של שיקגו פייל -1, שכונתה CP-1, ייצגה יותר מצעד לעוצמה צבאית גדולה יותר עבור ארה"ב. זה הדגים את האנושות יכולת להשתמש בלבבות אטומים לדלק.
אחת המורשתיות הבולטות ביותר בניסוי CP-1 היא צמיחתה של תעשיית הכוח הגרעיני, שהפיזיקאי אנריקו פרמי היה גורם מרכזי בבעיטת בעיטות לאחר זמנו עם תלבושת המחקר הסמויה של שיקגו. "לפרמי באמת לא היה עניין בנשק בטווח הרחוק", אומר אייזקס. "הוא כמובן עבד על פרויקט מנהטן, והוא היה מסור לחלוטין - אבל כשהמלחמה הסתיימה, הוא המשיך לבנות כורים, עם הרעיון שהם ישמשו לשימוש אזרחי, לייצור חשמל."
"אנרגיה גרעינית" של הנרי מור, נראה מהצד. ברקע שוכנת כיפת ספריית ג'ו וריקה מנצוטו. (אוניברסיטת שיקגו) אייזקס מציין כי הביקוע המבוקר שהודגם באמצעות CP-1 סלל גם את הדרך לשילוב טכנולוגיה גרעינית ברפואה (חשבו צילומי רנטגן, סריקות CT וכלי אבחון אחרים, כמו גם טיפולים בסרטן) וחקלאות (אייזקס מציין כאחד דוגמה למאמץ מתמשך לגיוון בננות גנטית באמצעות הקרנה טקטית של הגנים שלהם). עם זאת אחת ההשפעות הגדולות ביותר של CP-1 הייתה על העיסוק במדע עצמו.
"אם אתה חושב על מה שקרה בדיוק בעקבות המלחמה, " אומר אייקס, "כמה מהדברים הראשונים שנוצרו היו הסוכנויות הפדרליות המממנות מחקר במדינה זו: נציבות האנרגיה האטומית, שכונה כיום מחלקת האנרגיה, ושנים לאחר מכן, המכונים הלאומיים לבריאות ומדע הלאומי למדע. "סוכנויות אלה נוצרו לאחר ההצלחה של CP-1 ופרויקט מנהטן באופן סלולרי יותר סללו את הדרך לאמונה ציבורית מחודשת במדע וטכנולוגיה.
שיתוף הפעולה המדעי "צוות החלומות" היוקרתי עלה גם הוא לגדולה כתוצאה מהמאמץ CP-1. אייזקס רואה בחקר סרטן בין-כלכלי של ימינו, למשל, את ההרחבה הטבעית של מודל פרויקט מנהטן: להפגיש בין המוחות המבריקים מכל רחבי הארץ ולתת לקסם להתרחש. הודות לאינטרנט, חוקרים מודרניים חולקים לעתים קרובות נתונים והשערות באופן דיגיטלי במקום פיזית, אך המחשבה המהירה, הכוונה למטרה ואב-טיפוס של ימי ערימת שיקאגו, חיה וקיימת מאוד.
שדה Stagg נסגר בשנת 1957, המלבינים שהגנו פעם את הכור הגרעיני המלאכותי הראשון בעולם נקרעו לרגע. האתר הוא כיום ריבוע אפור צנוע, סביבו מתקני מחקר וספריות באוניברסיטאות. בלבו של החלל הפתוח הזה, פסל ברונזה גס ועליו קרפייס מעוגל מציין את פריצות הדרך האטומיות. ניתן לפרש את צורתו כמגן מגן או כסגולת של ענן פטריות. הכותרת "אנרגיה גרעינית" הוזמנה במיוחד מהפסל המופשט הנרי מור.
"האם זה מתמוסס", שואל יו"ר תולדות האמנות של אוניברסיטת שיקגו, כריסטין מהרינג מהפסל הקריפי של מור, "או שהוא מתפתח?" בעולם הגרעין שאנו עוסקים בו, אליו הועברנו לפני 75 שנה, שאלות כאלה נראות כאילו הן מועדות לרדוף אותנו לנצח.
