Ritratti: Augusta Teller

Probabilmente perché egli stesso si identificava con il classico mad scientist, John von Neumann è stato spesso accostato al Dottor Stranamore, protagonista dell'omonimo film di Stanley Kubrick interpretato dal sempre magistrale Peter Sellers. In realtà i due scienziati che sono stati presi come principali riferimenti per la caratterizzazione del personaggio furono Wernher von Braun e un collega di von Neumann al Progetto Manhattan: Edward Telller.
Ancora oggi noto come il padre della bomba a idrogeno, Teller, nato il 15 gennaio del 1908 a Budapest, all'epoca ancora parte dell'impero austro-ungarico, si era trasferito negli Stati Uniti nel 1935 su invito di George Gamow, con il quale collaborò fino al 1941 presso la George Washington University. E a partire dall'anno successivo venne coinvolto nel Progetto Manhattan proprio da Robert Oppenheimer. Grazie alle ottime condizioni che quest'ultimo era riuscito a spuntare al governo, insieme a Edward entrò nel Progetto anche la moglie Augusta "Mici" Teller.

Ritratti: Robert Oppenheimer

La Bhagavadgītā è un testo sacro dell'induismo. Al verso 32 si trova una frase ormai diventata famosa fin dal 1945:

Sono diventato Morte, il distruttore di mondi.

Secondo la leggenda Robert Oppenheimer citò questo passo subito dopo il Trinity Test, cosa ovviamente mai verificata. Ciò che è certo è che pronuncio questa frase nel 1965 all'interno di un documentario che ricordava i fatti avvenuti 20 anni prima:

Sapevamo che il mondo non sarebbe mai più stato lo stesso. Qualcuno scoppiò a ridere, un paio si misero a piangere, ma la maggior parte di noi rimase in silenzio. Fu allora che mi tornò in mente quella frase del Bhagavad Gita, il testo sacro indù, nella quale Vishnu cerca di ricordare al Principe i suoi doveri. Per convincerlo, il dio assume la sua forma con quattro braccia ed esclama "Ora sono diventato Morte, il distruttore di mondi". Bene o male, credo che allora lo pensassimo tutti.

Se la citazione e il discorso in cui è inserita rappresentano in qualche modo il dramma interiore di Oppenheimer, la scelta di quella citazione, però, è anche indice di una profonda consapevolezza sulle proprie responsabilità, cosa ben chiara in un passaggio presente in un articolo scritto dal fisico per Newsweek nello stesso anno:

A dirla tutta, senza ricorrere alla volgarità, né scadere nella risata o cedere all'esagerazione, i fisici hanno scoperto il peccato e nulla potrà mai riportarli alla beata ignoranza di prima.

All'origine dei nuclei pesanti

Con il processo di nucleosintesi si intende quel fenomeno fisico alla base della creazione dei nuclei atomici e quindi degli atomi. Si distingue essenzialmente tra due generi distinti di nucleosintesi: quella primordiale e quella stellare.
La nucleosintesi primordiale è la responsabile dell'origine degli atomi di idrogeno, elio e litio presenti nell'universo nella forma soprattutto dei loro isotopi più diffusi (elio-3 e -4, deuterio, litio-7). Secondo il modello del Big Bang nella sua versione attuale, tale processo è avvenuto all'incirca 20 minuti dopo l'iniziale espansione superaccelerata dello spaziotempo⁽¹¹⁾.
L'idea originale della nucleosintesi primordiale venne espressa nel famoso articolo $\alpha\beta\gamma$⁽⁶⁾ da Ralph Alpher e George Gamow. E lo stesso Gamow diede un contributo anche allo sviluppo del modello della nucleosintesi stellare, il cui primo contributo risale ad Arthur Eddington in un articolo del 1920⁽¹⁾. Gamow, invece, propose nel 1928 il così detto fattore di Gamow^{(2, 10)}, utilizzato da Robert d'Escourt Atkinson e Fritz Houtermans per realizzare i primi calcoli sulle reazioni termonucleari stellari⁽³⁾ e dallo stesso Gamow insieme con Edward Teller per ricavare il tasso di produzione di energia all'interno di una stella⁽⁴⁾.

Ritratti: Stanislaw Ulam

Considerato da molti il vero padre della bomba H, Stanislaw Ulam, matematico polacco, collaborò alla sua progettazione insieme con Edward Teller in quello che è giustamente definito come il progetto di Teller-Ulam. C'è chi considera, in questo senso, Teller più una madre che un padre, visto che seguì successivamente il progetto stesso. Ulam, in effetti, nel 1947 propose una idea decisamente più pacifica dell'uso dell'energia nucleare: utilizzarla per la propulsione dei razzi e per l'esplorazione dello spazio.
Andiamo, però, con ordine: Ulam nasce il 13 aprile del 1909 in Polonia da una famiglia ebrea. Sin da giovane si dimostra interessato alla scienza, fisica e astronomia in particolare, tanto che un suo zio gli regala per il 12.mo compleanno un telescopio. Sempre in quel periodo inizia a interessarsi della relatività ristretta (o speciale) di Einstein: per raggiungere il suo obiettivo, però, necessitava di conoscenze matematiche più approfondite e così all'età di 14 anni inizia a studiare la matematica:

(...) Avevo 16 anni quando imparai veramente il calcolo con tutto me stesso da un libro di Kowalevski, tedesco da non confondersi con Sonia Kovalevskaya (...) Allora lessi anche qualcosa sulla teoria degli insiemi in un libro di Sierpinski e pensai di averla compresa. Avevamo un buon professore alle superiori, Zawirski, che era un lecturer di logica nell'università. Parlai con lui allora e quando entrai al Politecnico.^{(1, 2)}

Un vero e proprio precursore di Jacob Barnett, 12enne talentuoso che, sembra, stia studiando e forse ampliando la relatività einsteiniana.
Torniamo a Ulam: armato della sua preparazione in fisica, astronomia e matematica, Stanislaw entra nel Politecnico di Lvov, la sua città natale, nel 1927. Sempre a Lvov ottiene, nel 1933, il dottorato studiando con Banach. Quest'ultimo aveva iniziato a lavorare su un vecchio problema di Lebesgue del 1902 riguardo l'intervallo [0,1]. Banach risolse la questione nel 1929, assumento una ipotesi del continuo generalizzata: Ulam, l'anno successivo, riuscì ad ottenere lo stesso risultato di Banach senza assumere l'ipotesi del continuo generalizzata usata dal suo maestro.
Nel 1935, su invito di von Neumann va all'Institute for Advanced Study di Princeton per alcuni mesi. Qui incontra Birkhoff, che lo invita ad Harvard. Ritornato in Polonia, inizia una intensa attività matematica:

La vita matematica polacca era molto intensa, i matematici si vedevano spesso nei caffé come lo Scottish Cafe e il Roma Cafe. Sedevamo lì per ore e facevamo matematica. Durante l'estate lo facevo di nuovo. E poi nel '39, lasciai veramente la Polonia circa un mese prima dell'inizio della Seconda Guerra Mondiale^{(1, 2)}.

E' il 1940 e Ulam arriva nel Wisconsin come assistant professor. Grazie all'interessamento di von Neumann, che lo invita a impegnarsi per lo sforzo bellico contro la Germania di Hitler, entra nel progetto Manhattan e lavora così con Teller: è il 1943, lo stesso anno in cui diventa cittadino statunitense. Stanislaw, così, si sposta ai Laboratori di Los Alamos.
E' in questo periodo che sviluppa il metodo Monte Carlo insieme con Nicholas Metropolis^{(3, 4)}, con lo stesso von Neumann e altri.
Risale al 1946-47 l'idea di utilizzare l'energia nucleare per la propulsione: evidentemente questa idea non era molto ben vista tra i responsabili del progetto Manhattan, visto che in quel periodo Rota⁽⁵⁾ rileva un cambiamento nel carattere di Ulam. Potremmo dire che questo fu il periodo in cui in effetti abbandonò il progetto sviluppato con Teller.
Essenzialmente questo progetto era strutturato in tre fasi principali:

1. separazione delle fasi in un trigger "primario" esplosivo e in uno "secondario" più potente,
2. compressione del "secondario" a causa dei raggi-X che provengono dalla fissione nucleare del "primario", un processo detto implosione di radiazione del "secondario", e
3. riscaldamento del secondario, dopo la compressione di raffreddamento, a causa della seconda esplosione della fissione all'interno del "secondario".
(da Wikipedia)

La geometria del progetto viene oggi recuperata dal NIF per usi pacifici all'interno della facility sulla fusione laser (di cui vi riferirò, spero presto, i primi risultati).
Ulam, invece, si dedicò al Progetto Orion. L'idea alla base del progetto venne proposta da Freeman Dyson che suggerì di far esplodere una piccola bomba atomica (0,1 chilotoni) all'interno di una camera di combustione del diametro approssimativo di 40 metri. Verrebbe poi iniettata dell'acqua all'interno della camera di combustione, surriscaldata dell'esplosione atomica, e quindi utilizzata per la propulsione vera e propria. Si dovrebbe ripetere il processo, e per ogni spinta generata da una esplosione atomica aumenterebbe la velocità del veicolo.