Oppenheimer e la produzione di armi di distruzione di massa

 

Ho visto il film Oppenheimer, scritto e diretto da Christopher Nolan, interpretato da Cillian Murphy. Ha ottenuto un notevole successo di pubblico, ed ognuno vi avrà capito ciò che ha voluto e soprattutto quello che ha potuto. Il mio giudizio sintetico potrebbe ridursi alla celebre battuta fantozziana a riguardo del capolavoro di Ejzenštejn, ma volendo essere meno tranchant dirò che si è trattato di una occasione mancata, anche se lo scopo del film non era quello di far comprendere al grande pubblico i retroscena della sfida atomica tra le grandi potenze.

Prendo spunto da dei dettagli tutto sommato insignificanti per evidenziare la superficialità e i truismi della sceneggiatura. All’inizio del film, si fa dire all’attore che impersonifica Oppenheimer la celebre frase (“la proprietà è un furto”) attribuendola a Marx anziché a Proudhon. Subito dopo si dice che ha letto il primo, il secondo e il terzo volume di Das Kapital, come riconoscimento della geniale pluralità degli interessi intellettuali dello scienziato. Come se leggere in sequenza i libri de Il Capitale di Marx significasse di per sé qualcosa (*).

L’implicito risalto per le peculiarità intellettuali degli ebrei è piuttosto scontato e banale (**). Altro insistito richiamo è quello alla meccanica quantistica. Questa non ebbe alcun rilievo teorico e tantomeno pratico nella progettazione, organizzazione e produzione dell’arma atomica. Sebbene il primo articolo scientifico importante pubblicato da Oppenheimer, avesse ad oggetto un’applicazione della meccanica quantistica allo studio delle molecole (noto come l’Approssimazione di Born-Oppenheimer), la teorizzazione quantistica non ebbe nulla a che fare, per dirla in breve, con un neutrone addizionale lanciato sul nucleo, mentre invece nel film vengono taciuti i più essenziali fondamenti teorici della fissione nucleare (***).

La realizzazione pratica dell’impresa di costruzione dell’arma atomica è consistita in un immane sforzo industriale, che nel film viene in buona sostanza trascurato. La produzione dell’uranio arricchito e del plutonio nel film viene rappresentata con due bocce di vetro poste su una scrivania, all’interno delle quali, man mano che avanza la produzione del materiale fissile, vengono riempite di biglie di vetro colorato.

Non male come idea allegorica, ma andava almeno in parte spiegato come ciò avvenisse e quale problema fosse stato affrontato per la produzione dell’uranio arricchito. Tanto più da un regista inglese, e spiego il perché.

Nell’aprile del 1940 il governo britannico costituì il comitato MAUD per studiare la fattibilità della costruzione di una bomba atomica. A dirigere il comitato fu messo il premio Nobel George Thompson (1892-1975) dell’Imperial College di Londra. Il comitato redige un rapporto in cui si ipotizzava che la fissione nucleare, scoperta da Otto Hahn e Fritz Strassmann nel 1938, per fabbricare una bomba ad altissimo potenziale poteva essere realizzata dai britannici in tempi relativamente brevi.

Bohr aveva suggerito che il responsabile maggiore della fissione fosse l’isotopo U-235, assai raro, e non invece il più comune U-238. Pertanto il problema più difficile era come separare lo 0,7% di U-235 fissile dal 99,3% di U-238 non fissile. Questa era anche la preoccupazione principale dei fisici tedeschi. Come far diventare realtà la teoria della fattibilità della bomba atomica? I britannici erano all’avanguardia nella soluzione del problema dell’arricchimento dell’uranio. (****)

Il 9 ottobre 1941, in una lettera a Churchill, il presidente americano Franklin D. Roosevelt propone la realizzazione comune dei programmi atomici. Il premier britannico, sulla base di tali previsioni eccessivamente ottimistiche del MAUD, lasciò cadere la proposta americana. Churchill, intenzionato a sfruttare la superiorità scientifica inglese, non a torto, sapeva che il paese possessore della bomba atomica avrebbe potuto dettare condizioni al resto del mondo.

La messa a punto dai britannici per ottenere l’arricchimento dell’uranio era valida, ma una simile impresa si rivelò troppo costosa per Londra, che infine fu costretta ad offrire la collaborazione dei propri scienziati a Washington. Frattanto, nel febbraio 1942 un gruppo di scienziati designato con il nome in codice Metallurgical Project era stato creato all’Università di Chicago per la ricerca nucleare sotto la direzione del fisico americano premio Nobel Arthur H. Compton (1892-1962).

Nel film non vi è cenno, ma nel 1939, alla conferenza di fisica nucleare di Washington, Enrico Fermi aveva avanzato la possibilità di una reazione a catena: se nella fissione vengono emessi altri neutroni, questi possono a loro volta indurre ulteriori fissioni, e così via in un processo a cascata. Sempre in quell’anno, Hans von Halban, Lew Kowarski e Frederic Joliot- Curie trovano che i neutroni lenti sono più efficaci per produrre la fissione dell’uranio ed immergono l’uranio in un “moderatore”, in tal caso idrogeno, per rallentare i neutroni prodotti.

Nell’agosto 1942 la sezione chimica del laboratorio (Met Lab) fu la prima a separare chimicamente un campione pesabile di plutonio. Il 2 dicembre 1942 Enrico Fermi produsse la prima reazione nucleare a catena autosostenuta sotto controllo nel reattore Chicago Pile- 1 utilizzando nella pila (una potente sorgente di neutroni) la grafite come moderatore (*****).

La situazione in un anno si era rovesciata: con il reattore di Fermi ora erano gli americani ad avere il coltello dalla parte del manico. Erano convinti che avendo tra le mani un’arma che avrebbe permesso loro di vincere la guerra, sarebbero stati in grado anche di dirigere la pace che ne sarebbe seguita.

Roosevelt ragionava in termini di potenza quando negoziava con Churchill, lo si era ben visto nell’incontro dell’agosto 1941 a Terranova, quando il premier inglese dovette piegarsi a sottoscrivere l’articolo 4 della Carta atlantica, che di fatto, di là dell’apparente generica enunciazione, eliminava i dazi commerciali per le merci americane esportate nel Commonwealth ed eliminava l’esclusività britannica sulle materie prime.

Per l’establishment di Washington, in particolare i militari e i consiglieri scientifici di Roosevelt, la bomba atomica non era solo strumento di guerra contro le potenze dell’Asse, ma anche lo strumento di pressione verso gli alleati nella guerra, Gran Bretagna e Russia. Tuttavia, Roosevelt, nel 1943, con l’Accordo di Québec, decise che gli inglesi avrebbero potuto partecipare allo sviluppo della bomba atomica, ma non all’industrializzazione dell’energia nucleare dopo la guerra.

L’accordo di Québec sanciva il declino della Gran Bretagna come grande potenza industriale mondiale. Per avere lo scambio pieno di informazioni sulla ricerca e lo sviluppo scientifico, i britannici accettarono limitazioni nel trasferimento di informazioni essenziali sulla progettazione, la costruzione e il funzionamento di impianti su larga scala per la produzione della bomba e limitazioni sull’uso commerciale e industriale dell’energia atomica in Gran Bretagna dopo la fine della guerra. Il presidente Truman nel 1946 terminò la partnership con gli inglesi. 

La produzione di armi nucleari sarebbe diventata una serie complessa di attività manifatturiere integrate, operanti in siti multipli. Il Manhattan Project era una grande fabbrica che si estendeva per tutti gli Stati Uniti e secondo i principi della divisione del lavoro della grande industria.

I centri scientifico-industriali essenziali per la costruzione della bomba erano quattro: il già citato Metallurgical Laboratory (Met Lab) di Chicago, per la ricerca sulla reazione a catena e il plutonio, l’Hanford Engineer Works (Hanford Site), nello Stato di Washington, la cui missione era la produzione di plutonio, il famoso Los Alamos Laboratory, New Mexico, per la centralizzazione della ricerca scientifica nella progettazione e costruzione delle bombe atomiche, quindi il Clinton Engineer Works a Oak Ridge, Tennessee, per la produzione dell’uranio arricchito.

La guerra aveva creato una scarsità di forza-lavoro. Furono assunte 45.000 persone, il 13% donne, il 16% neri. Questi ultimi erano segregati dal resto della forza-lavoro (nei film americani oggi è obbligo avere almeno un nero e un gay). In fatto di razzismo nessuno è senza peccato. Nel 1944 la popolazione di Hanford raggiunse le 60.000 persone, divenendo il maggior distretto elettorale degli USA e il maggior ufficio postale a livello globale.

Gli americani utilizzarono nell’impianto di Oak Ridge un procedimento diverso da quello inglese per ottenere la separazione isotopica e l’arricchimento dell’uranio. Il reattore X-10 Graphite a Oak Ridge, nel Tennessee, divenne critico nel 1943, e il Reattore B nel sito di Hanford lo divenne l’anno successivo.

Il 26 settembre 1944 la più grande pila atomica del mondo era stata assemblata. Per la produzione delle armi nucleari, bomba atomica e in seguito bomba H, sono necessari otto processi principali: la citata separazione isotopica dell’uranio, del litio, del boro e dell’acqua pesante; la produzione del combustibile per i reattori nucleari; la separazione chimica del plutonio, dell’uranio, del tizio; l’attività dei reattori per produrre materiale nucleare; la produzione di componenti; la produzione delle bombe e la loro manutenzione, la ricerca e lo sviluppo. Tutti gli impianti e laboratori sono connessi nel processo reale diretto dal cervello di una pianificazione nazionale, nessuno di chi lavora in un impianto sa cosa si fa negli altri e perché.

All’inizio del luglio 1945 fu completato l’assemblaggio di una bomba all’uranio; gli scienziati ritennero fosse pronta per un eventuale uso, non sembrava necessaria alcuna sperimentazione. Diversamente, si ritenne necessario procedere a un’esplosione sperimentale della bomba al plutonio. Così, il 16 luglio del 1945, ad Alamogordo, a poca distanza da Los Alamos, venne fatta esplodere la prima bomba atomica della storia. Fermi svolse un ruolo centrale nella supervisione dell’esperimento e, in seguito, nell’elaborazione dei dati raccolti. Ma anche di questo nel film non c’è traccia.

Quanto all’opposizione di Oppenheimer alla realizzazione della bomba H, per cui in seguito subirà quella sorta di processo ben documentata nel film, ciò era dovuto più a ragioni d’ordine strategico piuttosto che da ragioni etiche. Oppenheimer era favorevole all’impiego delle armi atomiche come armi tattiche, ritenendo la bomba all’idrogeno troppo distruttiva.

Ciò che mette bene in risalto il film è la fobia anticomunista degli americani, sebbene s’insista troppo a lungo su scene di sesso tra lo scienziato e l’attivista comunista Jean Tatlock (interpretata da Florence Pugh), una donna di grande spessore intellettuale. Katherine Vissering Puening, la seconda moglie dello scienziato, che lo seguì a Los Alamos, era anch’essa un’attivista comunista, ma ciò mi pare non risulti nel film.

(*) Esempio: si potrebbe sintetizzare concettualmente il famoso “plusvalore” in due righe e mezza, non di più. Marx non è lo “scopritore” del plusvalore, tanto è vero che i suoi studi sulle Teorie sul plusvalore, ossia quelle formulate dagli economisti classici, occupano gli omonimi tre volumi delle sue opere edite. Merito di Marx è di aver indagato e stabilito scientificamente il plusvalore nelle sue reali determinazioni, dunque di aver risolto il saggio del plusvalore (altro non è che il saggio dello sfruttamento) nel giusto rapporto con le diverse componenti del capitale, eccetera.

(**) Eppure nei suoi aspetti essenziali tale peculiarità è in buona sostanza facilmente spiegabile se considerata dal punto di vista storico. Per millenni la massa della popolazione ha vissuto nella condizione di contadini poveri e analfabeti. Viceversa, in generale, la popolazione ebraica era urbanizzata, i figli a 5/6 anni venivano mandati in sinagoga a imparare a leggere la torah, e quando hai imparato a leggere un libro ti abiliti a leggere anche altri libri, all’uso di altre lingue e alfabeti. Se poi invece di zappare la terra per tutta la vita, grattandoti la pellagra, lavori nel commercio e nella finanza, a contatto con il mondo produttivo anche di cultura e nuove idee, diventi una persona istruita, non di rado prestando dei servizi come amministratore e consigliere di casate nobili e di grandi proprietari. Tutto ciò sommato per secoli e secoli. Né va sottaciuto che la religione ebraica non prevede alcun approdo a una dimensione metafisica post mortem: è in questa realtà e nel nostro tempo che possono avvenire le cose, senza alcun rinvio.

(***) Il nucleo di un atomo ha dimensioni piccolissime, eppure i protoni, che sono tutti portatori di cariche positive, riescono a vincere, grazie alle forze nucleari forti, la reciproca forza di repulsione elettromagnetica, che è 137 volte più piccola della forza nucleare. Se si riesce a “spezzare” il nucleo di uranio 235, parte di quella energia che tiene insieme il nucleo viene rilasciata: si ha produzione della cosiddetta energia nucleare.

In altre parole: il nucleo di un atomo pesante come quello di uranio può essere “spezzato” se un neutrone “libero” riesce a penetrare nel suo interno. Diverrebbe instabile, comincerebbe a oscillare e a diventare come una cellula che sta per dividersi, arrivando a separarsi in due parti che mediamente avranno la medesima massa e che si allontaneranno l’una dall’altra per via della fortissima repulsione elettromagnetica (che si trasforma in energia cinetica delle due parti). Si è arrivati alla fissione nucleare, cioè alla separazione in due frammenti (o prodotti) di fissione del nucleo originario.

(****) Gli isotopi sono atomi di un elemento chimico e hanno le stesse caratteristiche chimiche ma differenti caratteristiche fisiche. L’U-235 ha 92 protoni, 143 neutroni e peso atomico 235; L’U-238 ha 92 protoni come l’U-235, cioè è chimicamente identico, ma 146 neutroni e, con un peso atomico di 238, ossia è più pesante del 235. Poiché i due isotopi sono chimicamente uguali, non possono essere separati chimicamente: era necessario trovare i mezzi fisici per separarli. Si pensò di trasformare l’uranio, che è un metallo, in un gas, facendolo reagire con il fluoro per ottenere l’ esafluoruro di uranio (UF6); quindi, sfruttando la piccola differenza di massa tra U–238 e U–235, far passare con forza questo gas attraverso piccoli fori di una barriera porosa, cioè una membrana fatta di nichel. Con una serie di passaggi successivi attraverso un numero elevato di membrane, si sarebbe ottenuto un gas con un’alta concentrazione di esafluoruro di U-235, divisibile chimicamente in fluoruro e in U-235 allo stato metallico (l’esafluoruro viene decomposto e l’uranio riportato alla sua forma metallica).

Questo complesso procedimento, qui solo accennato nell’essenziale, non fu adottato dagli americani durante la seconda guerra mondiale, anche se poi il procedimento industriale della diffusione gassosa divenne una tecnologia usata nel dopoguerra per produrre uranio arricchito (tramite le famose centrifughe).

(*****) Nel film viene fatto dire a Oppenheimer che l’utilizzo della cosiddetta acqua pesante è un procedimento “sbagliato”. Falso e lo scienziato non può averlo detto. Una delle possibilità è fornita dall’utilizzo di reattori che non abbiano necessità di arricchire il combustibile in U–235, utilizzando però come moderatore (per rallentare i neutroni al fine di produrre reazioni di fissione) non l’acqua normale, che è costituita da un atomo di ossigeno e da due di idrogeno, bensì un tipo di acqua apparentemente simile a quella naturale ma che è formata da un atomo di ossigeno e da due isotopi dell’idrogeno che hanno un neutrone nel nucleo assieme al protone, isotopo chiamato deuterio. La scelta non è tanto legata alla moderazione tout court quanto a un minore effetto di assorbimento dei neutroni rispetto all’acqua leggera. Un tipo di acqua che, per questo motivo, viene definita “pesante” (ne ho parlato in un recente post). Sta di fatto che proprio gli statunitensi realizzarono un terzo reattore, il Chicago Pile-3, che fu costruito nel sito di Argonne (vicino Chicago) all’inizio del 1944. Questo fu il primo reattore al mondo a utilizzare l’acqua pesante come moderatore di neutroni. Divenne critico nel maggio 1944 e fu messo in funzione per la prima volta a piena potenza nel luglio 1944.