Myšlienka vývoja a výroby jadrových zbraní sa zrodila na konci 30. rokov minulého storočia pod vplyvom turbulentného spoločenského vývoja a vedeckého pokroku. Nástup fašizmu v Európe a nové vedecké objavy najmä v oblasti fyziky viedli v nasledujúcich rokoch k vývoju najničivejšej zbrane, ktorá využíva energiu, uvoľnenú pri štiepení atómového jadra.
V USA vznikol tajný projekt Manhattan, ktorého výsledkom napokon boli výroba a zhodenie atómových bômb na Hirošimu a Nagasaki.
Teoretické práce mnohých významných fyzikov krátko pred vypuknutím 2. svetovej vojny viedli k objavu štiepnej reakcie atómových jadier uránu, ožiarených neutrónmi. Zásluhu na tomto objave mal najmä nemecký chemik Otto Hahn, ktorý spolu so svojím spolupracovníkom Fritzom Strassmannom 22. decembra 1938 v Berlíne zverejnil článok o objave rádioizotopov kovov alkalických zemín v uráne, ožiarenom neutrónmi.
Hirošima (reportáž Johna Herseyho) Čítajte Ich bývalá spolupracovníčka Lise Meitnerová, ktorá kvôli nemeckým rasistickým zákonom musela emigrovať pred nacistickým režimom do Švédska, spolu so svojím synovcom Ottom Frischom len niekoľko týždňov po zverejnení článku vo februári 1939 experimentálne potvrdila a správne vysvetlila tento objav.
Nový jav dostal názov štiepenie atómového jadra uránu a v roku 1944 Ottovi Hahnovi za tento objav bola udelená Nobelova cena za chémiu.
Prísne tajná reťazová reakcia
V polovici januára 1939 pricestoval na pracovný pobyt do USA známy teoretický fyzik Niels Bohr. Veľmi dobre si uvedomoval skutočnosť, že v ostatnom období vo fyzike došlo k udalostiam mimoriadneho významu a Hahnovým objavom prekročila akúsi pomyselnú hranicu. O najnovších objavoch informoval svojich amerických kolegov.
Štiepením atómového jadra sa v USA zaoberala hlavne malá skupina vedcov na Kolumbijskej univerzite v New Yorku. Boli medzi nimi čerstvý laureát Nobelovej ceny za fyziku Enrico Fermi, ktorý emigroval z Talianska pred fašistickým Mussoliniho režimom, ďalej Herbert Anderson, Walter Zinn a Maďar Leo Szilárd.
Aj vďaka nim bol definitívne sformulovaný nový poznatok, že jadro uránu je možné rozštiepiť na dve časti, pričom sa uvoľní obrovské množstvo energie za vzniku neutrónov, ktoré následne môžu štiepiť ďalšie uránové jadrá − dochádza k vzniku reťazovej reakcie.
Výsledkom návštevy Lea Szilárda u Alberta Einsteina, uskutočnenej dňa 2. augusta 1939, bol list apelujúci na prezidenta USA Franklina D. Roosevelta. (zdroj: wikimedia.org)Niektorým vedcom už vtedy bolo jasné, že využitie tohto procesu v praxi by mohlo viesť ku konštrukcii mimoriadne účinných zbraní, ale iba Szilárd vzal iniciatívu do vlastných rúk.
Pochopil, že všetky tieto vedecké poznatky by mohli pomôcť nacistickému Nemecku zostrojiť „superzbraň“ pre Adolfa Hitlera. Prišiel preto s návrhom, aby všetci fyzici v USA, Kanade, Veľkej Británii, Dánsku a vo Francúzsku okamžite prestali verejne publikovať svoje výsledky z oblasti jadrového výskumu.
Hoci sa niektorí vedci pridali na stranu Szilárda, jeho iniciatíva predsa len narazila na výrazný odpor vo vedeckej obci. Najmä Fermi s týmto návrhom nesúhlasil, keď povedal: „Veď ja som emigroval z krajiny, kde vládla tvrdá cenzúra!“
Enrico Fermi na fotografii z roku 1943 (zdroj: wikimedia.org)Prišiel však 15. marec 1939 a nemecké vojská vstúpili do Prahy. Okupácia Čiech a Moravy, kde v Jáchymove ležalo jedno z najväčších ložísk uránu v Európe, bola pre Szilárda dostatočným argumentom, ktorý obmäkčil aj tvrdohlavého Fermiho. Rastúci tlak zo strany iných vedcov však viedol k tomu, že i Szilárd bol nakoniec nútený publikovať svoju významnú priekopnícku prácu s názvom Reťazové reakcie v uráne.
V lete 1939 prišiel na krátku pracovnú návštevu do USA profesor Werner K. Heisenberg, ktorý bol vedúcou osobnosťou nemeckej fyziky i samotného jadrového výskumu. Formálne sa stretol iba s niektorými fyzikmi vrátane Fermiho. Išlo však skôr o neúprimné pracovné stretnutia, pri ktorých sa jedna i druhá strana snažili zistiť, aký je stav výskumu u toho druhého.
Heisenbergovi ponúkli aj miesto profesora na Kolumbijskej univerzite, ale ten ho odmietol. Bol príliš veľkým nacionalistom a márnomyseľným ctižiadostivým vedcom, ktorý si nepripúšťal možnosť, že by „uránovú pumu“ skonštruoval niekto iný ako on pre svoju vlasť.
Po skončení 2. svetovej vojny Heisenberg povedal: „V lete 1939 mohlo ešte dvanásť ľudí zabrániť výrobe atómových bômb – keby sa navzájom dohodli...“
Werner Karl Heisenberg na fotografii z roku 1933 (zdroj: wikimedia.org)Vytrvalý Leo Szilárd spolu so svojimi spolupracovníkmi sa však nevzdával a premýšľal nad tým, ako upozorniť niektorého z vplyvných politikov na vážnosť celej situácie. Na to však potrebovali pomoc niekoho, koho všetci poznali a rešpektovali. Tým človekom nemohol byť nikto iný ako najväčšia osobnosť modernej fyziky Albert Einstein.
V júli 1939 za ním do Princetonu pricestovali Szilárd spolu so svojím krajanom Eugenom Wignerom. Po objasnení celej situácie im Einstein okamžite prisľúbil pomoc.
Dňa 2. augusta 1939 Szilárd opäť navštívil Einsteina, tentoraz spolu s Edwardom Tellerom. Výsledkom tejto návštevy bol list, podpísaný samotným Albertom Einsteinom a adresovaný priamo prezidentovi USA Franklinovi D. Rooseveltovi.
„Tento nový jav,“ upozorňuje v ňom Einstein prezidenta, „môže popri možnosti zostrojenia nového zdroja energie priviesť k myšlienke skonštruovať tomu zodpovedajúce bomby nového typu, ktoré budú neobyčajne účinné.“
Medzičasom došlo k vypuknutiu 2. svetovej vojny a list sa prostredníctvom známeho finančníka, prezidentovho poradcu a priateľa Alexandra Sachsa dostal do Rooseveltových rúk až 11. októbra 1939.
Roosevelt po rozhovore so Sachsom sa nakoniec rozhodol konať. Riaditeľovi Úradu pre normalizáciu Lymanovi J. Briggsovi nariadil vytvoriť „Poradný výbor pre urán“, nazývaný aj „Uránový výbor“. Napriek tomu však celý výskum kvôli značnej byrokracii stále nenapredoval tak rýchlo, ako by mal.
Neskôr bol vytvorený Výskumný výbor národnej obrany (NDRC) a prezident Roosevelt nariadil, aby sa Uránový výbor premenoval na podvýbor Výskumného výboru národnej obrany. Za predsedu NDRC bol vymenovaný Vannevar Bush, pričom podvýbor naďalej viedol Briggs.
Práca vedcov v oblasti jadrového výskumu v tomto období napredovala. Skupine jadrových chemikov – Josephovi W. Kennedymu, Edwinovi M. McMillanovi a Arthurovi C. Wahlovi, ktorí pracovali pod vedením Glenna T. Seaborga, sa 23. februára 1941 v jadrovom laboratóriu na Kalifornskej univerzite v Berkeley podarilo uskutočniť mimoriadne dôležitý objav.
Bombardovaním atómov uránu 238U neutrónmi v cyklotróne pripravili a izolovali nový neznámy kovový prvok s protónovým číslom 94, ktorý neskôr dostal názov plutónium. Vzhľadom na prebiehajúcu 2. svetovú vojnu však tento objav podliehal prísnemu utajeniu.
Vedcom sa otvoril úplne nový pohľad na štiepenie atómového jadra. Zistilo sa, že z jednej tony prírodnej uránovej rudy sa dá separáciou vyrobiť 7 kg uránu 235U, alebo reťazovou reakciou neutrónov s uránom je možné získať 0,6 kg plutónia s vynikajúcimi explozívnymi účinkami. Bol to vôbec prvý experimentálny dôkaz, že USA sú schopné vyrobiť atómovú bombu z plutónia ešte pred koncom vojny.
Príprava druhého typu atómovej bomby z uránu však zatiaľ bola v nedohľadne, pretože výroba uránu 235U bola technologicky pomerne náročná. Túto prekážku sa však v lete 1941 podarilo prekonať skupine vedcov z Radiačného laboratória Kalifornskej univerzity v Berkeley, ktorých viedol sám riaditeľ laboratória – laureát Nobelovej ceny za fyziku Ernest O. Lawrence.
V elektromagnetickom separátore, ktorý Lawrence sám navrhol, vyrobili asi tisíckrát viac uránu 235U než klasickým spôsobom. Veľkú zásluhu na tom mal aj Jacob Robert Oppenheimer, prezývaný „Oppie“, ktorý sa už onedlho mal stať vedúcou vedeckou osobnosťou projektu, zaoberajúceho sa výrobou atómovej bomby.
V laboratóriách v Los Alamos v štáte Nové Mexiko bola vyvinutá prvá atómová bomba (zdroj: wikimedia.org)Projekt Manhattan
Prišiel 7. december 1941 a nečakaný útok japonských lietadiel na americkú námornú základňu Pearl Harbor na Havaji. USA vyhlásili Japonsku vojnu, ktorá tak prerástla do celosvetového konfliktu. V myslení hlavných politických a vojenských predstaviteľov došlo k dôležitému zlomu, ktorý mal neskôr aj zásadný dopad na vývoj a výrobu atómovej bomby.
Podľa správy, ktorú v júni 1942 predložil Vannevar Bush prezidentovi Rooseveltovi, existovali štyri možné spôsoby získavania oboch štiepnych materiálov (uránu 235U a plutónia) pre atómovú bombu. Boli to jednak delenie izotopov uránu difúznou, elektromagnetickou a centrifugačnou metódou a jednak získavanie plutónia premenou uránu 238U.
Toto všetko si však vyžadovalo vybudovanie obrovských tovární a infraštruktúry, pretože vtedy sa ešte nevedelo, ktorý z týchto spôsobov bude najideálnejší a najrýchlejší. Vo výhľade bol atómový projekt gigantických rozmerov, ktorý už niekoľkonásobne presahoval finančné i materiálne možnosti amerických univerzít. Celý americký atómový výskum preto zákonite musel prejsť pod krídla armády.
Ministerstvo obrany 18. júla 1942 vymenovalo za prvého šéfa atómového výskumu plukovníka ženijnej služby Jamesa C. Marshalla. Jeho hlavnou úlohou bolo vybudovanie všetkých potrebných vedeckých a výrobných objektov.
Jeho hlavný štáb sídlil v dvoch malých kanceláriách, ktoré sa nachádzali v New Yorku v časti Manhattan na rohu 21st Street a Virginia Avenue. Práve podľa sídla hlavného štábu nakoniec vzniklo aj označenie celého projektu – projekt Manhattan.
Dňa 13. augusta 1942 projekt Manhattan alebo Manhattan Engineering District dostal nový krycí názov – Projekt vývoja náhradných materiálov (Project of Development of Substitute Materials), čiže projekt DSM.
Už o mesiac neskôr, 17. septembra 1942, sa vedúcej úlohy ujal plukovník Leslie R. Groves, ktorý dovtedy pôsobil ako zástupca veliteľa ženijných vojsk USA a v rokoch 1941 – 1942 riadil výstavbu známej budovy ministerstva obrany – Pentagónu. Šesť dní po svojom nástupe do novej funkcie bol povýšený do hodnosti brigádneho generála. Groves ako generál sa svojej úlohy v projekte Manhattan zhostil razantným spôsobom.
Na základe výsledkov laboratórnych experimentov, ktoré získala skupina vedcov, vedená Ernestom O. Lawrencom na Kalifornskej univerzite v Berkeley, pri získavaní čistého uránu 235U pomocou elektromagnetickej separácie a skupina vedcov pod vedením Harolda C. Ureya na Kolumbijskej univerzite v New Yorku pri výrobe uránu 235U pomocou plynovej difúzie, sa v meste Oak Ridge v štáte Tennessee rozbehla stavba závodu na výrobu čistého uránu 235U pomocou týchto dvoch metód.
2. decembra 1942 uskutočnil Enrico Fermi v experimentálnom reaktore CP-1 pod futbalovým štadiónom Chicagskej univerzity prvú riadenú jadrovú reťazovú reakciu v histórii ľudstva. (zdroj: wikimedia.org)Taliansky fyzik Enrico Fermi 2. decembra 1942 v experimentálnom reaktore CP-1 (Chicago Pile-1), postaveného pod tribúnou futbalového štadióna Chicagskej univerzity, uskutočnil prvú riadenú jadrovú reťazovú reakciu v histórii ľudstva.
Na scénu svetového technického pokroku tak vstúpil nový zdroj energie – jadrový reaktor. Leo Szilárd osobne zagratuloval Fermimu so slovami: „Tento utorok sa zapíše do dejín ľudstva čiernym písmom!“
Fermi pokračoval vo svojich experimentoch a onedlho ohlásil úspešnú výrobu plutónia v jadrovom reaktore. Táto informácia bola jednoznačným impulzom pre začiatok stavby ďalšieho nového závodu v Hanforde na brehu rieky Columbia v štáte Washington, kde sa v obrovských jadrových reaktoroch malo získavať plutónium z uránu 238U.
Boli to práve závody v Oak Ridge a Hanforde, ktoré vyrobili urán a plutónium, použité jednak pri teste Trinity v Alamogorde a jednak v atómových bombách, zhodených na Hirošimu a Nagasaki.
