La perdita dell'innocenza La fisica nucleare da Rutherford a Hiroshima Arturo Russo Dipartimento di Fisica e Tecnologie Relative Università di Palermo.

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Transcript La perdita dell'innocenza La fisica nucleare da Rutherford a Hiroshima Arturo Russo Dipartimento di Fisica e Tecnologie Relative Università di Palermo.

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La perdita dell'innocenza

La fisica nucleare da Rutherford a Hiroshima
Arturo Russo
Dipartimento di Fisica e Tecnologie Relative
Università di Palermo


Slide 2

La scoperta del nucleo atomico

Ernest Rutherford
(Manchester, 1911)


Slide 3

La diffusione delle particelle

Rutherford e
Hans Geiger

a


Slide 4

Diffusione alfa (prevista)
a

Modello atomico di
Joseph J. Thomson


Slide 5

Diffusione alfa (osservata)
a

Hans Geiger e
Robert Marsden
(1909)


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L'atomo planetario

a


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La prima disintegrazione nucleare
Rutherford
(1919)

Cavendish Laboratory
(Cambridge)


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Come è fatto un nucleo?
Nucleo di carbonio (C)
Massa: A = 12
Carica: Z = 6
12 protoni (+)
6 elettroni (-)
Un nucleo (A, Z)  A protoni, (A-Z) elettroni


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Il primo congresso internazionale
di fisica nucleare

Roma
1931


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La scoperta del neutrone

James Chadwick

(Cambridge, 1932)


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Protoni e neutroni
Nucleo di carbonio (C)
Massa: A = 12
Carica: Z = 6
6 protoni (+)
6 neutroni
Un nucleo (A, Z)  Z protoni, (A-Z) neutroni


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Il 7° Congresso Solvay

Bruxelles

(1933)


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La radioattività artificiale

Irène Curie
Frédéric Joliot
(Paris, 1934)


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Vari programmi di ricerca sulla
radioattività artificiale
C. Anderson e
S. Neddermeyer
(Caltech)

E. Lawrence
(Berkeley)
C. Lauritsen
(Caltech)

Acceleratori di particelle
protoni e/o deuteroni

J. Cockroft e E. Walton
(Cambridge)


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L'Istituto di Fisica di Roma
Enrico Fermi


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I “ragazzi di via Panisperna"
Enrico Fermi
Franco Rasetti
Edoardo Amaldi
Emilio Segrè
Oscar D'Agostino

Ettore
Majorana
Bruno
Pontecorvo


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La radioattività indotta da neutroni
(Roma, 1934)

n
Sorgente di
neutroni

Bersaglio
A
ZX

emissione
radioattiva

62 elementi irradiati
50 nuovi radionuclidi identificati
Il fenomeno è fortemente accentuato se i neutroni
sono rallentati


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Il problema dell’uranio

Sorgente di
neutroni

n
238
U
92

Elementi transuranici?

Varie sostanze
radioattive


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La fine del gruppo di Roma
(1935)








Rasetti alla Columbia University, poi a Quebec
Segrè a Palermo (e Berkeley)
D'Agostino al nuovo Istituto di Chimica del CNR
Pontecorvo a Parigi con i Joliot-Curie
Majorana in crisi
Fermi e Amaldi, a Roma, continuano la ricerca sui
neutroni lenti

La ricerca sugli elementi transuranici prodotti per
bombardamento di neutroni prosegue a Berlino e Parigi


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Lise Meitner e Otto Hahn

Fritz Strassmann

Berlino
1935-38


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Marzo 1938: Anschluss

Lise Meitner, ebrea
austriaca, è costretta a
lasciare la Germania


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Il problema del radio
(novembre 1938)
Hahn e Strassmann trovano che
l'uranio irradiato con neutroni produce
quattro isotopi radioattivi del radio la
cui formazione e le cui proprietà non
possono essere spiegate in modo
soddisfacente dal punto di vista fisico


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"Risultati straordinari"
(22 dicembre 1938)

"Dobbiamo concludere che i nostri
'isotopi del radio' hanno le caratteristiche
chimiche del bario. Ragionando da
chimici, siamo persino costretti a dire che
queste nuove sostanze sono bario, non
radio"
Die Natürwissenschaften, 6 gennaio 1939


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La tavola degli elementi 1934


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Natale in Svezia

Otto Frisch
Lise Meitner


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Fissione nucleare !
n
Uranio


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La conferma sperimentale
(Copenhagen, 16 gennaio 1939)

Il processo di fissione
produce due “frammenti”
con grande liberazione di
energia
L. Meitner, O. Frisch
(Nature, 11 febbraio 1939)
O. Frisch
(Nature, 18 febbraio 1939)

Otto Frisch


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Nel frattempo … Fermi

Il premio Nobel
(10 dicembre 1938)

La famiglia Fermi arriva a New
York (2 gennaio 1939)


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La notizia della scoperta della
fissione arriva in America
Washington, 28
gennaio 1939

1

2

3 4

5

Atomic Physics Observatory
Department of Terrestrial Magnetism

1.
2.
3.
4.
5.

M. Tuve
E. Fermi
N. Bohr
G. Breit
J. Fleming


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La possibilità di una reazione
a catena


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Costruire la bomba?

Albert Einstein
Leo Szilard


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Einstein scrive a Roosevelt

2 agosto 1939


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La guerra

Pearl Harbour
(7 dicembre 1941)


Slide 34

Manhattan Engineering District

Robert
Oppenheimer


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La strana coppia

Robert Oppenheimer
Leslie Groves


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L'esplosivo nucleare
Uranio 235 (92U235)
Un raro isotopo dell'uranio (0,7 %)

Plutonio (94Pu239)
Un elemento transuranico scoperto da E. Segré
e G. Seaborg a Berkeley nel gennaio 1941)


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La costruzione della bomba
(Los Alamos)


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La costruzione della bomba
(Metallurgical Laboratory, Chicago)

Progettazione di una
“macchina” per la
produzione di plutonio

Enrico Fermi
Arthur Compton


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Il primo reattore nucleare

Chicago, 2 dicembre 1942


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La costruzione della bomba
(Hanford)

Impianti per la produzione di plutonio (1200 reattori nucleari)


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La costruzione della bomba
(Oak Ridge)

Impianti per la produzione
di uranio 235


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The "gadget"


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Trinity test (16 luglio 1945)


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La perdita dell'innocenza
Sapevamo che il mondo
non sarebbe stato più
lo stesso.
Alcuni ridevano, alcuni
piangevano, la maggior
parte taceva.


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Io mi sovvenni di un
verso del poema indiano
Bhagavad-Gita [….]
"Adesso sono diventato
la Morte, il distruttore
del mondo"


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Hiroshima (6 agosto 1945)

La bomba a
uranio


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Nagasaki (9 agosto 1945)

La bomba a plutonio


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Grazie per
l'attenzione