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Nr. 9,  Sptember 1956

Er baute den ersten ATOMMEILER

Kaum ein anderer Wissenschaftler hat so aktiv an der Zähmung der Atomenergie mitgeholfen
wie der Italienische Physiker Enrico Fermi

Von Louis Roger

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Das also ist der Tag, von dem die Physiker seit Jahrzehnten träumen) Wie jeden Tag hasten auch an diesem unfreundlichen kalten Dezembermorgen die Menschen der Millionenstadt zu ihren Arbeitsplätzen. Als sie in der Untergrundbahn die Morgenzeitung aufschlagen, lesen sie vom Krieg in Europa, von der Schlacht um Stalingrad, die gerade in diesen Wochen ihren Höhepunkt erreicht. Doch niemand ahnt, daß man vom heutigen Tag, dem 2. Dezember 1942, und von ihrer Heimatstadt Chicago noch reden wird, wenn Stalingrad schon längst im Bewußtsein der Menschen erloschen ist. In den Mauern dieser Stadt wird nämlich heute die erste atomare Kettenreaktion in der Geschichte der Menschheit stattfinden, zum erstenmal wird der Mensch das Feuer der Sterne in seine Hand bekommen, wird es ihm gelingen, Atomenergie zu erzeugen ...

Das große Ereignis hat bereits gestern in den späten Abendstunden seine Schatten vorausgeworfen. Seit vierundzwanzig Tagen hat man vom frühen Morgen bis spät in die Nacht hinein ununterbrochen gearbeitet, um dieses Monstrum, diesen ersten Atommeiler im wahrsten Sinne des Wortes 'Stein für Stein aufzubauen. Anfang November waren rund 5600 Kilogramm reinsten Uranmetalls in Barren geliefert worden, und die schichtete man nun nach einem genau vorher berechneten System zwischen Graphitziegeln auf. Laufend wurde dabei mit Hilfe von Geigerzählern die NeutronenErzeugung überprüft, um so die Aktivität des Reaktors zu messen. Bis gestern abend, bis zur elften Schicht, war nichts geschehen. So hatte man es auch erwartet, denn der Atommeiler hatte erst etwa drei Viertel der berechneten Energie erreicht.

Doch als man dann gestern in den späten Nachtstunden noch mit der zwölften Schicht begann, setzte plötzlich ein Tempowechsel im Ticken der Neutronenzähler ein: Mit jedem Uranblock, den die Männer dazulegten, schwoll das Ticken an. Noch war der Meiler durch neutronenabsorbierende Stäbe, die man zwischen die einzelnen Schichten gesteckt hatte, gesichert, aber die Männer wußten, daß jetzt bald die kritische Größe des Meilers erreicht war - - daß sie jetzt vielleicht nur die Stäbe herauszuziehen brauchten, um ihn in Tätigkeit zu setzen. Doch das konnten sie unmöglich ohne ihren Chef tun, ohne den Mann, der diesen Versuchen vorstand und der wie kein anderer Mensch auf der Erde auf diesen Tag hingearbeitet hatte. Den wollte man aber nicht mehr wecken und hörte darum mit der Arbeit auf. - Das war gestern abend gewesen. - Es ist ein recht ödes, düsteres Loch, dieser große Raum, in dem die Studenten noch vor wenigen Monaten Tennis spieltest, dieser Raum unter der Westtribüne des Sportfeldes der', Universität Chicago. Die Heizung ist völlig unzureichend. Aber keiner der etwa fünfzehn Wissenschaftler, die diesen Reaktor entworfen haben und nun hier versammelt sind, frlert, als man um 9 Uhr 45 beginnt, seine zwölfte Schicht aufzubauen. Offenbar ist man bei der Berechnung des Meilers zu vorsichtig vorgegangen und hat die Aktivität des Uranmetalls unterschätzt, sonst dürften die Geigerzähler nicht bei dem erst zu drei Vierteln fertigen Meiler so kräftig ticken. Man überprüft noch einmal die Rechnungen. Aber was soll das alles? Letztlich kommt es jetzt nur noch auf das Experiment an. Die Verantwortung dafür trägt aber allein der Chef, er muß jetzt befehlen, ob und wie weit die Steuerstäbe herausgezogen werden sollen. Wird er dabei aber den Meiler 'in der Hand' behalten können?

Zwei junge Wissenschaftler werden als 'Himmelfahrtskommando' ausgewählt. Sie müssen sich auf einem Steg über dem Reaktor postieren, und man gibt jedem einen Eimer mit einer stark neutronenabsorbierenden Flüssigkeit in die Hand. Im Falle der Gefahr sollen sie diese Brühe in das Gitterwerk aus Uranmetall und Graphit schütten, um die Aktivität des Reaktors zu stoppen.

Endlich gibt der Chef das verabredete Zeichen. Die Sicherungsstäbe werden herausgezogen, ... Zentimeter um Zentimeter, einer nach dem anderen. Das Ticken in den Lautsprechern schwillt zu einem ohrenbetäubenden Krach an, langsam wandern die Zeiger der Kontrollgeräte nach oben ... aber doch nicht weit genug, der Reaktor arbeitet nicht selbsttätig weiter. Niemand spricht ein Wort, und die Spannung wird fast unerträglich. Nur einer scheint nicht die Nerven zu verlieren: der Chef, der 41jährige italienische Professor.

Die obere Schicht des Reaktors wird nun weiter ausgelegt, aber es wird Mittag, ohne daß das erwartete Ereignis eintritt. Da erklärt' der Chef, als wäre heute ein Tag wie jeder andere:

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EIN GEHEIMNIS ersten Ranges war der Atommeiler, der als erster der Welt am 2.12.1942 in einer Tennishalle In Chicago zu arbeiten begann (rechte); es existiert darum kein Foto von Ihm. Oben links Professor und Nobelpreisträger Enrico Fermi bei einem wissenschaftlichen Vortrag In Mailand im Herbst 1949. Wegen seiner klaren Ausdruckswelse war er bei allen Tagungen ein gesuchter und beliebter Gast.

„Laßt uns essen gehen!" Niemand denkt in diesem Augenblick ans Essen, aber was soll man tun, wenn der Chef nicht weitermachen will?

Nach einer Stunde beginnt das grausame Spiel wieder von vorne, wieder legt man ein paar Uranbarren dazu, und wieder werden Stück um Stück die Steuerstäbe herausgezogen. Kurz nach 15 Uhr wird es dann kritisch. 1200, 1400, 1500 Neutronen pro Minute werden registriert. Doch nur noch einer schaut jetzt auf die Instrumente, der Chef. Die anderen blicken wie gebannt auf ihn, denn nur er kann entscheiden, ob der Neutronenvermehrungsfaktor, der zur Aufrechterhaltung einer selbständigen Kettenreaktion notwendig ist, erreicht ist. Minuten scheinen zu Stunden zu werden. Doch dann huscht plötzlich ein Lächeln über das Gesicht des Chefs, und er spricht die historischen Worte: „Es ist geglückt!" Die Uhr zeigt gerade 15.30: die Geburtsstunde des Atomzeitalters.

'Der Seefahrer ist angekommen'

halbe Stunde später telefoniert Nobelpreisträger Dr. Arthur Compton, einer der Assistenten dieses Versuchs, mit Dr. James B. Conant, dem heutigen US-Botschafter in Deutschland, der damals maßgeblich an der ganzen Atomentwicklung beteiligt ist, aber dem historischen Experiment nicht beiwohnen kann: „Der italienische Seefahrer ist in der Neuen Welt gelandet", sagt Dr. Compton. Dr. Conant begreift sofort, wer mit dem italienischen Seefahrer gemeint ist, und fragt zurück: „Und wie verhielten sich die Eingeborenen?" -„Freundlich und entgegenkommend." - So geht die Kunde von diesem historischen Ereignis in die Welt, aber nur ein paar Eingeweihte erfahren zunächst davon. Als nach Kriegsende auch die breite Öffentlichkeit davon hört, da ist es bereits 'ein alter Hut' und wird nicht seiner Bedeutung entsprechend gewürdigt. Erst in unseren Tagen, da wir uns anschicken, die ersten Atomkraftwerke zu bauen, erst heute beginnen wir zu begreifen, was die Menschheit diesem 'italienischen Seefahrer' verdankt und noch verdanken wird, diesem Enrico Fermi.

Am 26. September 1901 - nur wenige Wochen vor dem großen deutschen Physiker Werner Heisenberg, mit dem er so starke Ähnlichkeit hat - erblickte Enrico Fermi in Rom das Licht der Welt. Er ist ein etwas scheuer junge, und bald schon zeigt er eine außerordentliche Begabung für Mathematik und Physik. Er arbeitet bereits als Pennäler Lehrbücher der theoretischen Physik durch und kennt sich in der Relativitätstheorie aus wie unsere heutigen jungen unter den Autotypen. -

Mit 17 Jahren bezieht er die Universität Pisa, doch seine Professoren können ihm hier nicht mehr viel beibringen. So widmet er sich ganz dem Studium der Quantentheorie, die sich gerade in jenen Jahren durch die Arbeit von Planck, Bohr und Sommerfeld entwickelt. Mit 21 Jahren promoviert er bereits. Um sein Wissen zu vervollständigen, geht er dann nach Deutschland an die Universität Göttingen, die Hochburg der theoretischen Physik. Heisenberg, Dirac und Pauli entwickeln hier gerade die Quantenmechanik, das Fundament aller weiteren physikalischen Arbeiten der ganzen Welt. Als Dozent für theoretische Physik an die Universität Florenz zurückgekehrt, veröffentlicht Fermi bereits 1926 eine Quantenstatistik idealer Gase.
In Italien nimmt kaum jemand Notiz davon, denn fast keiner der italienischen Physiker begreift die Bedeutung dieser Theorie. Als dann aber Professor Sommerfeld, der deutsche Altmeister der theoretischen Physik, erklärt, daß die Fermi'sche Arbeit eine zwar revolutionäre, aber sehr zufriedenstellende Erklärung für das Verhalten der Elektronen in einem Metall beim Fließen eines elektrischen Stromes sei, da findet er schnell internationale Anerkennung. In Rom werden nun eigens für ihn ein Lehrstuhl und ein Institut geschaffen, in dem er junge Wissenschaftler heranziehen kann. Bereits 1928 wird er Mitglied der Königlichen Italienischen Akademie, und sein Institut erlangt bald Weltruhm.

Als Fermi 1934 von der Entdeckung der künstlichen Radioaktivität durch das Ehepaar JoliotCurie hört, hat er eine großartige Idee: Statt der schweren und elektrisch geladenen Alpha-Teilchen, die die Curies verwendet haben, sollte man die Atomkerne mit den vor zwei Jahren von Chadwick entdeckten elektrisch neutralen Neutronen beschießen. Er, der reine Theoretiker, stürzt sich nun auf experimentelle Arbeiten - und erringt dabei gleich auf Anhieb einen großartigen Erfolg: Innerhalb weniger Monate findet er 60 neue radioaktive Atomkerne auf. Gleichzeitig entdeckt er, daß langsame Neutronen beim Zustandekommen von Kernreaktionen oft viel wirksamer sind als schnelle, eine Erkenntnis, die einige Jahre später für die Gewinnung der Atomenergie von grundlegender Bedeutung wird. Diese Arbeiten erregen in der ganzen wissenschaftlichen Welt ein derartiges Aufsehen, daß er bereits 1938 den Nobelpreis dafür erhält. Unterdessen sind für ihn die politischen Verhältnisse in Italien immer unerträglicher geworden.

Hitlers schlechtem Beispiel folgend, hat auch Mussolini Rassengesetze erlassen, von denen Fermis Frau betroffen wird. Nachdem Fermi in Stockholm den Nobelpreis in Empfang genommen hat, kehrt er nicht mehr nach Rom zurück, sondern geht nach Amerika, wo man ihm sofort an der ColumbiaUniversität einen Lehrstuhl anbietet.

Während seiner Tätigkeit in Rom hat er aber noch Experimente durchgeführt, bei denen er Uran mit Neutronen beschießt. Dabei entdeckt er neue chemische Elemente, die er jedoch samt und sonders für Transurane, für Elemente, die schwerer als Uran sind, hält. Auf die Idee, daß er bei diesen Untersuchungen Urankerne gespalten hat, kommt er nicht. Zu einem so sensationellen Schluß kann nur jemand kommen, der nicht so im physikalischen Denken verfangen ist: der Chemiker Otto Hahn. Sein Bericht 'Über den Nachweis und das Verhalten der bei der Bestrahlung des Urans mittels Neutronen entstehenden Erdalkalimetalle', der am 6. Januar 1939 in der Fachzeitschrift 'Naturwissenschaft' erscheint, schlägt bei allen Physikern der Welt wie eine Bombe ein. Aber niemand ist davon so fasziniert wie Fermi. Er geht in seinen Gedanken gleich einen Schritt weiter: Er vermutet, daß bei der Uranspaltung nicht nur zwei mittelschwere nette Atomkerne entstehen, sondern auch noch einige Neutronen in Freiheit gesetzt werden müssen. Diese Neutronen können dann' aber wieder neue Urankerne spalten. Dadurch rückt eine Kettenreaktion in greifbare Nähe. So erscheint es möglich, Atomenergie zu gewinnen, schließt Fermi mit messerscharfer Logik. Bereits am 26. Januar 1939 findet unter seinem Vorsitz an der Columbia-Universität eine Konferenz über dieses Thema statt. Unmittelbar danach wiederholt Fermi die Experimente von Hahn und kann sehr schnell nachweisen, daß er mit seiner Vermutung recht hat: Bei der Uranspaltung werden tatsächlich Neutronen in Freiheit gesetzt.

Nun setzt sich die Lawine in Bewegung, die am 2. Dezember 1942 in Chicago zur ersten Kettenreaktion in der Geschichte der Menschheit und schließlich zur Atombombe führt. Die treibenden Kräfte dieser Entwicklung sind anfänglich die aus Europa vor der Diktatur und dem Rassenhaß geflohenen Physiker, ihnen allen voran Enrico Fermi. Sie sind von der panischen Angst ergriffen, daß Hitler ihnen mit der Erfindung der Atombombe zuvorkommen könnte. Bald ergreift aber diese Furcht alle kriegführenden Länder des Westens. Alle Wissenschaftler. die nur irgend etwas von Atomen verstehen, beginnen nun in einer gigantischen Gemeinschaftsarbeit die Atombombe zu konzipieren; eine mammuthafte, eigens dafür geschaffene Industrie gebiert dieses Teufelsding.


So kommt der 16. Juli 1945 heran. Wieder ahnt die Welt nicht, mit welch blasphemischer Arroganz der Mensch mit seinem Schicksal spielt. Jetzt wagt er es sogar, eine unkontrollierte Kettenreaktion in Gang zu bringen, eine Atombombe explodieren zu lassen Jahrelang hat man gerechnet und glaubt nun sicher zu sein, daß bei dieser ersten Versuchsexplosion in der Wüste von Neu-Mexiko die Welt nicht aus den Fugen geraten kann. Und doch denkt in den. letzten Sekunden vor der Explosion wohl jeder der Wissenschaftler und Militärs, die Zeugen dieses Schauspiels werden, an seine letzte Stunde; niemand schämt sich jetzt eines Gebets. Einer von ihnen ist Enrico Fermi. Schließlich steigt der von Menschenhand geschaffene, den Göttern abgetrotzte Feuerball gen Himmel. Unbeschreiblich groß ist der Jubel in den Beobachtungsständen: Man ist noch einmal davongekommen, die Arbeit war nicht umsonst, jetzt hat man die Wade, die den Krieg schnell beenden kann.


Doch einen Mann vermißt man in dieser freudetrunkenen Gesellschaft: Enrico Fermi. Er ist bereits in einen Sherman-Panzer gestiegen, um den Explosionsherd zu untersuchen. Das Innere des Panzers ist für dieses Unternehmen eigens mit dicken Bleiplatten ausgekleidet worden, mit kleinen fernbedienten Schaufeln kann Prof. Fermi dem Boden Proben entnehmen. Er fährt als erster in die Todeszone, den Bannkreis von drei Kilometer Durchmesser, in dem alles Leben vernichtet worden ist. Er ist bereits bei der nächsten Aufgabe.

Unmittelbar nach Kriegsende kehrt er zur Grundlagenforschung zurück und übernimmt die Leitung des Instituts für Kernphysik in Chicago, das bald zu einem äußerst fruchtbaren Zentrum experimenteller und theoretischer Arbeiten wird.

Im Sommer 1954 ist er dann zum letztenmal in Europa. Sein Geist ist klar wie immer, aber man sieht, daß er krank ist. Trotzdem ahnt niemand, daß er bereits einige Monate später, am 28. November, für immer Abschied nehmen muß.

Enrico Fermis Theorien haben unseren Einblick in das Funktionieren der Natur wesentlich vertieft, haben uns erklärt, warum ferne Sternenwelten sich so und nicht anders verhalten, und wie diese oder jene Elementarteilchen verwandt sind. Über allem hat er uns die Atomenergie dienstbar gemacht. Leider hat er selbst nur die Schattenseite dieses Geschenks zu Gesicht bekommen.

aus:
hobby Das Magazin der Technik
Nr. 9 September 1956

Bearbeitet am: 17.02.2006/ad


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