Szilárd Leó és Enrico Fermi atomreaktorra vonatkozó szabadalmi bejelentése

„... vártam, hogy a lámpa átváltson. Amikor zöld lett és az úton haladtam át, hirtelen az jutott eszembe, hogy ha találnánk egy olyan elemet, amelyik neutronok hatására felhasad, és közben két neutront bocsát ki, de csak egy neutront nyel el, akkor létrejönnének a láncreakció feltételei… E gondolat többé sohasem hagyott el.” (Szilárd Leó)

Szilárd Leó és Enrico Fermi 1944. december 19-én nyújtotta be az atomreaktorra vonatkozó szabadalmi bejelentését az Amerikai Egyesült Államok Szabadalmi Hivatalában.

„Gyermekkoromban két dolog érdekelt: a fizika és a politika, de soha nem gondoltam, hogy e két terület valaha is kapcsolatba kerülhet egymással. Valószínűleg politikai tájékozottságomnak köszönhetem, hogy életben maradtam. (Ezért ismerhettem fel 1930-ban, hogy mi fog történni Németországban.) A fizikának köszönhetem, hogy érdekes az életem.” - emlékezett vissza Szilárd.

Szilárd Leó igen sokoldalú egyéniség volt: fizikus és biológus, tudós és feltaláló, mindig az átfogó nagy összefüggések keresése foglalkoztatta. Ő volt az első, aki felismerte, hogy nukleáris láncreakció (és az atombomba) létrehozható. Életéről itt olvashatunk.

A szorgalmas, tehetséges Fermi már a középiskolában elhatározta, hogy fizikus lesz. A röntgensugarakról írt értekezésével a Pisai Egyetemen 21 évesen doktorált. Ösztöndíjasként Göttingenben Max Born mellett ismerkedett a kvantummechanikával. A Firenzei Egyetemen matematikát tanított, majd 1926-ban meghívták a Római Egyetemre az elméleti fizika professzorának. 1929-ben - az akadémia alapításának évében - legfiatalabbként lett tagja az Olasz Királyi Akadémiának. 1938-ban fizikai Nobel-díjat kapott. Ekkor végleg elhagyta Európát, Stockholmból családjával együtt az Egyesült Államokba utazott. 1944-től amerikai állampolgár. Los Alamosban dolgozott az atombomba létrehozására szervezett Manhattan-program keretében. 1946-tól a Chicagói Egyetem professzora. 1946-ban Kongresszusi érdemrendet kapott, 1950-től a brit Royal Society külső tagja. 1954-ben ő kapta meg elsőként az amerikai Atomenergia Bizottság Enrico Fermi-díját.

Enrico Fermi

Fermi és Szilárd 1939 elején a Columbia Egyetemen került közvetlen kapcsolatba egymással. Azonos végcél mellett is egészen különböző módon értékelték a világ dolgait, de közös kutatások során jól kiegészítették egymást. Szilárd szerint "mindketten konzervatívok akartunk lenni, de Fermi úgy gondolta, hogy akkor konzervatív, ha lekicsinyli annak, ami megtörténhet. Én viszont úgy gondoltam, hogy az a konzervatív dolog, ha elismerjük, hogy megtörténhet, és megtesszük a megfelelő óvintézkedéseket."

Szilárd kezdettől fogva hitt a magfizikai láncreakció lehetőségében, de felismerte ennek katonai jelentőségét is. Tartott tőle, hogy a nukleáris robbanóanyag még valószínűbbé teszi a háborút. De a legnagyobb veszélynek, hogy először a náci Németország fejleszti ki az atombombát. A megoldást Németország megelőzésében látta. Nagy nehezen Fermit is meggyőzte minderről. Einsteinen keresztül kívánták Franklin D. Roosevelt elnök figyelmét felhívni a veszélyre és a lehetőségre. Wigner Jenő ismeretségét felhasználva látogatták meg Einsteint. Miután Einstein Szilárd szavai alapján megértette a láncreakció fizikai lényegét, és mivel gyűlölte a nácizmust, magáévá tette az ügyet.

„E. Fermi és L. Szilárd bizonyos új munkái alapján, amelyekkel kéziratban volt alkalmam megismerkedni, arra a következtetésre jutottam, hogy az uránium elem a legközelebbi jövőben új, fontos energiaforrássá válhat. ... Az utóbbi négy hónap során Joliot munkái Franciaországban, Fermié és Szilárdé Amerikában valószínűvé tették, hogy nagy tömegű urániumban nukleáris láncreakciót lehet megvalósítani ..." - írta Albert Einstein 1939. augusztus 2-án F. D. Rooseveltnek, az Egyesült Államok elnökének. Ez az a sokszor idézett történelmi levél, amelynek megírását Szilárd Leó, Wigner Jenő és Teller Ede ösztönözte, és amivel meggyőzték Rooseveltet, hogy nekik kell elsőnek lenniük. Ennek hatására indult meg az atombomba-kutatás (a Manhattan-terv).

Szilárd memorandumban foglalta össze az atomkutatás eredményeit és perspektíváit, javaslatokat dolgozott ki az atombombagyártás programjának beindítására. Nagy volumenű kísérletet javasolt a láncreakció elvének ellenőrzésére. 1940 nyarán döntött az amerikai kormányzat a kísérletek mellett. Fermi lett a felelős a Columbián végzett kísérletekért, Szilárd hozta az új elgondolásokat, szervezte az urán és a grafit beszerzését. A reaktortervezés Fermi és Szilárd, a kémiai problémák Wigner, a matematikai számítások Neumann feladata lett, sok más amerikai és emigráns tudóssal együtt.

A program katonai jelentősége felkeltette a titkosszolgálatok érdeklődését is. Az egyaránt ellenséges külföldieknek minősülő Fermiről és Szilárdról így vélekedtek 1940-ben: „Enrico Fermi ... a világ legismertebb fizikusainak egyike. Különösen híresek az atomhasítással kapcsolatos felfedezései. ... Feltehetőleg azért hagyta el Olaszországot, mert a felesége zsidó. A Nobel-díj birtokosa. Munkatársai szeretik mint embert, és csodálják intellektuális képességeit. Kétségkívül fasiszta." „Mr. Szelard. Ennek az embernek állítólag Szillard az igazi neve. ... Zsidó menekült Magyarországról. ... Az illető feltaláló, és mint mondják, erősen németbarát. Több alkalommal kifejtette, hogy Németország megnyeri a háborút." A végkövetkeztetés mindkét személy esetében szó szerint azonos: „Mielőtt titkos feladattal bíznák meg, sokkal alaposabb vizsgálatra van szükség. Nem ajánljuk, hogy ezt a személyt titkos munkára alkalmazzák." Szilárd valóban úgy gondolta, hogy Németország győzhet a háborúban, éppen ez a félelem hajtotta a láncreakció megvalósítása felé. Vajon mikor készült volna el az amerikai atombomba, ha Fermit és Szilárdot 1940-ben kizárják a munkálatokból?

1942-től Chicagóban folytatták a kísérleteket. A Chicagói Egyetem Metallurgiai Laboratóriumnak közreműködésével egy stadionban építették meg az első atomreaktort. Az akkori nevén atommáglyát 1942. december 2-án, Fermi, Szilárd és munkatársai bemutatták az első nukleáris láncreakciót a Stagg Fieldi amerikaifutball-stadion egyik lelátója alatt épült grafit reaktorblokkban. Méretei óriásiak voltak. A hatméteres atommáglya 45 000 grafittéglából és a közéjük ágyazott urán labdacsokból állt. Ez a sikeres kísérlet volt Szilárd atomelméletének gyakorlati igazolása. Fermi és Szilárd egyaránt kulcsszereplő volt. Szilárd később így jellemezte szerepüket: „Fermi egyértelműen és világos módon a tudomány embere. Ez a pozíció megtámadhatatlan, mert monolitikusan egységes... Fermi és én együttműködésünk első pillanatától kezdve eltérő nézeteket képviseltünk minden olyan, nem szigorúan tudományos kérdésben, amely a cselekvés elveire vonatkozott egy fenyegető háború küszöbén. Ha a nemzet egyáltalán hálás lehet nekünk valamiért - ami egyáltalán nem biztos -, akkor csakis azért, hogy kitartottunk egymás mellett, ameddig szükséges volt."

Fermi és Szilárd szabadalma a 'neutronos reaktorra'

Az első atomreaktort aztán követte az atombomba megvalósítása. Ekkor Szilárd (Wignerrel és másokkal) megpróbált fellépni az ellen, hogy a bombát emberek ellen vessék be, nézetüket ekkor Teller is osztotta. (Hiszen Németország, amitől ők legjobban féltek, ekkor már kapitulált.) Hiába. Az atombombák százezrek életét oltották ki. A háború után Szilárd - aki 1943-ban lett amerikai állampolgár - minden energiáját latba vetette a nukleáris fegyverkezés (később a nukleáris fegyverkezési verseny) megakadályozására. Hruscsovval is levelezett ez ügyben, ravaszabbnál ravaszabb megoldásokat ajánlva. (pl. azt, hogy minden nagyhatalom fővárosa alatt bunkerben legyen jelen az ellentétes oldal katonai különítménye, atombombákkal felszerelve.) Legismertebb írása „A delfinek hangja”. Ebben a novellában egy nemzetközi delfinkutató intézet tudósai megfejtik a delfinek nyelvét, felismerik azok magasabb rendű intelligenciáját, és tolmácsolják kormányaiknak a tőlük kapott meggyőző leszerelési javaslatokat. Csak amikor a szuperlények leszerelési módszere megvalósult, akkor derült ki a csalás: nem is a delfinek, hanem az egymással szót értő tudósok dolgozták ki azt. A Japán elleni támadást követően szakított a radioaktivitás kutatásával, és ismét a biológia felé fordult. Új tudományágat teremtett, a biofizikát.

Az atomreaktor szabadalmát 1955. május 18-án fogadták el, melyet az USA kormány jelképesen egy dollárért megvásárolta. Nagy sajnálatára a Nobel-díjat nem kapta meg. Az Egyesült Nemzetek Szövetsége által létrehozott az Atom a Békéért Díjat (Atoms for Peace Award) első ízben 1957-ben Niels Bohr kapta az atom és atommag modelljének megalkotásáért. De a következő díjat 1958-ban Hevesy György kapta a radioaktív nyomjelzés feltalálásáért. Az 1959-es díjat pedig Szilárd Leó és Wigner Jenő kapta az atomreaktor megtervezéséért. Vagyis az első négy díjazottból három magyar volt!