Fission comes to America

News of the fission experiments of Otto Hahn and Fritz Strassmann, and of the Meitner-Frisch calculations that confirmed them, spread rapidly.  Meitner and Frisch communicated their results to Niels Bohr, who was in Copenhagen preparing to depart for the United States via Sweden and England.  Bohr confirmed the validity of the findings while sailing to New York City, arriving on January 16, 1939.  Ten days later Bohr, accompanied by Enrico Fermi, communicated the latest developments to some European émigré scientists who had preceded him to this country and to members of the American scientific community at the opening session of a conference on theoretical physics in Washington, D.C.

American physicists quickly grasped the importance of Bohr's message, having developed an accomplished scientific community of their own by the 1930s. Although involved in important theoretical work, Americans made their most significant contributions in experimental physics, where teamwork had replaced individualism in laboratory research.  No one epitomized the "can do" attitude of American physicists better than Ernest O. Lawrence, whose ingenuity and drive made the Berkeley Radiation Laboratory the unofficial capital of nuclear physics in the United States.  Lawrence staked his claim to American leadership when he built his first particle accelerator, the cyclotron, in 1930.  Van de Graaff followed with his generator in 1931, and from then on Americans led the way in producing equipment for nuclear physics and high-energy physics research.

American scientists became active participants in attempts to confirm and extend Hahn's and Strassmann's results, which dominated nuclear physics in 1939.  Bohr and John A. Wheeler advanced the theory of fission in important theoretical work done at Princeton University, while Fermi and Leo Szilard collaborated with Walter H. Zinn and Herbert L. Anderson (see the photograph below) at Columbia University in investigating the possibility of producing a nuclear chain reaction.  Given that uranium emitted neutrons (usually two) when it fissioned, the question became whether or not a chain reaction in uranium was possible, and, if so, in which of the three isotopes of the rare metal it was most likely to occur.  By March 1940, John R. Dunning and his colleagues at Columbia University, collaborating with Alfred Nier of the University of Minnesota, had demonstrated conclusively that uranium-235, present in only 1 in 140 parts of natural uranium, was the isotope that fissioned with slow neutrons, not the more abundant uranium-238 as Fermi had guessed.  This finding was important, for it meant that a chain reaction using the slightly lighter uranium-235 was possible, but only if the isotope could be separated from the uranium-238 and concentrated into a critical mass, a process that posed serious problems.  Fermi continued to try to achieve a chain reaction using large amounts of natural uranium in a pile formation. Dunning's and Nier's demonstration promised nuclear power but not necessarily a bomb.  It was already known that a bomb would require fission by fast neutrons; a chain reaction using slow neutrons might not proceed very far before the metal would blow itself apart, causing little, if any, damage. Uranium-238 fissioned with fast neutrons but could not sustain a chain reaction (left) because it required neutrons with higher energy. The crucial question was whether uranium-235 could fission with fast neutrons in a chain-reacting manner, but without enriched samples of uranium-235 scientists could not perform the necessary experiments.

The possibility of an atomic explosion alarmed a number of scientists within the United States.  Émigré physicists, who had fled their native countries because of the expansion of Nazi Germany, were particularly wary and directed their efforts toward keeping ongoing nuclear research a secret and obtaining governmental support for further research.   Science had been built on the free exchange of information, but a group of leading scientists, including Fermi and the Hungarian trio of Szilard, Eugene Wigner, and Edward Teller, convinced most within the American and British scientific community to voluntarily withhold future publication of information that might aid a Nazi atomic bomb program.  This attempt at self-censorship largely collapsed, however, when the French physicist Frederic Joliot-Curie refused to cooperate.  His determination to publish his own research prompted scientists in other countries to continue to do likewise.  Not until late 1940, when the European scientists had succeeded in enlisting government interest and support, did publication on nuclear research generally cease.

Alumni of the Met Lab pose on the steps of Eckhart Hall on the campus of the University of Chicago on December 2, 1946 (the fourth anniversary of CP-1 first going critical).  Front row, left to right: Enrico Fermi, Walter Zinn, Albert Wattenberg, and Herbert Anderson.  Middle row, left to right: Harold Agnew, William Sturm, Harold Lichtenberger, Leona W. Marshall, and Leo Szilard.  Back row, left to right: Norman Hilberry, Samuel Allison, Thomas Brill, Robert Nobles, Warren Nyer, and Marvin Wilkening.

The discovery of fission

Berlin, Germany (1938-1939)

 The English word "atom" derives from the Greek word "atomon" ("ατομον"), which means "that which cannot be divided."  In 1938, the scientific community proved the Greek philosophers wrong by dividing the atom.

Fission, the basis of the atomic bomb, was discovered in Nazi Germany less than a year before the beginning of the Second World War.  It was December 1938 when the radiochemists Otto Hahn (above, with Lise Meitner) and Fritz Strassmann, while bombarding elements with neutrons in their Berlin laboratory, made their unexpected discovery. They found that while the nuclei of most elements changed somewhat during neutron bombardment, uranium nuclei changed greatly and broke into two roughly equal pieces.  They split and became not the new transuranic elements that some thought Enrico Fermi had discovered but radioactive barium isotopes (barium has the atomic number 56) and other fragments of the uranium itself.

The substances Fermi had created in his experiments, that is, did more than resemble lighter elements -- they were lighter elements.  The products of the Hahn-Strassmann experiment weighed less than that of the original uranium nucleus, and herein lay the primary significance of their findings.  It folIowed from Albert Einstein's E=mc² equation that the loss of mass resulting from the splitting process must have been converted into energy in the form of kinetic energy that could in turn be converted into heat.  

 Calculations made by Hahn's former colleague, Lise Meitner (above, with Otto Hahn), a refugee from Nazism then staying in Sweden, and her nephew, Otto Frisch, led to the conclusion that so much energy had been released that a previously undiscovered kind of process was at work.  Frisch, borrowing the term for cell division in biology -- binary fission -- named the process "fission."  Fermi had produced fission in 1934; he had just not recognized it.  

It soon became clear that the process of fission discovered by Hahn and Strassmann had 

another important characteristic besides the immediate release of enormous amounts of energy.  This was the emission of neutrons.  The energy released when fission occurred in uranium caused several neutrons to "boil off" the two main fragments as they flew apart.  Given the right set of circumstances, perhaps these secondary neutrons might collide with other atoms and release more neutrons, in turn

smashing into other atoms and, at the same time, continuously emitting energy.  Beginning with a single uranium nucleus, fission could not only produce substantial amounts of energy but could also lead to a reaction creating ever-increasing amounts of energy.  The possibility of such a "chain reaction" (left) completely altered the prospects for releasing the energy stored in the nucleus.  A controlled self-sustaining reaction could make it possible to generate a large amount of energy for heat and power, while an unchecked reaction could create an explosión 

Revolta hongarèsa tardor 1956

Des de començaments de 1956, hi havia un conflicte creixent a Hongria entre els partidaris del règim prosoviètic i els partidaris de la reforma del sistema al país. A l'estiu, el secretari general del Partit dels Treballadors hongarès, Matthias Rakosi, va dimitir, aquest càrrec el va agafar l'exministre de Seguretat de l'Estat, Ernö Gerё.
El 23 d'octubre de 1956, es va iniciar un aixecament antisoviétic a Budapest. Les controvèrsies que s'havien estat gestant durant diversos anys van donar com a resultat protestes de carrer i enfrontaments entre hongaresos i soldats soviètics. S'estima que més de 2 mil persones van morir en aquests esdeveniments. Com va començar l'intent de "contra-revolució" a Hongria i va fallar a la galeria de fotos "Kommersant".

A l'octubre de 1956, el moviment estudiantil s'havia intensificat: els joves van abandonar massivament la Unió Democràtica de Joventut, l'equivalent hongarès del Komsomol. El 22 d'octubre van formar 16 demandes a les autoritats, entre les quals es trobava la convocatòria immediata d'un congrés extraordinari del partit, el nomenament d'Imre Nadi, partidari de les reformes democràtiques, com a primer ministre, la retirada de les tropes soviètiques del país, la demolició del monument a Stalin. L'endemà, els estudiants es van preparar per fer una demostració.

 El 23 d'octubre, unes 200 mil persones es van reunir al centre de Budapest per una demostració. Fins i tot abans de la marxa, l'ambaixador soviètic a Hongria, Yuri Andropov, va enviar un telegrama al Ministeri d'Afers Exteriors que afirmava que "els opositors i la reacció ... s'estan preparant activament per" traslladar la lluita al carrer "

 L'ambaixador va descriure les seves converses amb els funcionaris del partit de la manera següent: "En totes les declaracions es pot veure la confusió dels camarades hongaresos i, com ens sembla, una certa pèrdua de confiança que encara podem sortir d'aquestes dificultats. Ens sembla que, en aquesta situació, és poc probable que els camarades hongaresos puguin començar a actuar amb valentia i decisivitat sense ajuda en aquest assumpte "

Els rebels es van oposar per parts de la seguretat de l'estat i l'exèrcit. A principis de mes, parts de la guarnició de Budapest ocupaven els objectes més importants de la ciutat. En un informe al ministre de Defensa de la URSS Zhukov, es va informar que el personal total de les tropes soviètiques era d'uns 2.500. Al mateix temps, el Govern de la República Popular d'Hongria no va donar permís per obrir foc, per tant, les unitats i subunitats sortien sense municions. Com a resultat, no van poder resistir

 A les 20:00 del 23 d'octubre, el Primer Secretari del Comitè Central del Partit Laborista del Voluntariat, Ernö Gerö, va condemnar enèrgicament als manifestants per ràdio. Com a resposta, els manifestants van intentar infiltrar-se en l'estudi de radiodifusió de la House of Radio amb l'obligació d'emetre els requisits del programa. Això va provocar enfrontaments amb divisions de la seguretat de l'estat hongarès, el primer assassinat

Els manifestants (en lletres oficials que van ser anomenats insurgents) van treure armes de reforços enviats per ajudar a protegir la ràdio. A més, es van apoderar d'algunes armes en magatzems de defensa civil i en estacions de policia capturats. Un dels grups de rebels va rebre armes als quarters, on hi havia tres batallons de construcció

 La  batalla a Radio House va durar tota la nit del 23 d'octubre al 24 d'octubre. L'ex primer ministre d'Hongria, Andras Hegedyush, en una carta en nom del govern del país, va apel·lar a l'URSS per fer entrar a les tropes soviètiques. Les formacions i les unitats del cos especial estacionades al país van arribar a Budapest a les sis del matí i van participar en batalles amb els rebels. Prop de 6 mil soldats de l'exèrcit soviètic, 290 tancs, 120 operaris blindats de personal, 156 canons van ser portats a la ciutat

El 24 d'octubre van ser ferits enfrontaments, tot i la crida del nou primer ministre Imre Nagy per frenar la resistència. El 25 d'octubre, es va iniciar una nova concentració a la construcció del Parlament hongarès. Durant l'acció, es va obrir foc des dels pisos superiors: un oficial soviètic va morir i es va cremar un tanc. En resposta, les tropes soviètiques van obrir foc contra els manifestants. Com a resultat, segons xifres oficials, més de 60 persones van morir a ambdós costats i 284 van resultar ferides. Segons l'historiador Laszlo Kontler, "el foc va ser disparat per forces de seguretat amagades als sostres dels edificis propers".

 "Molts van arribar als tancs de peu, van pujar a ells i van enganxar banderes al canó. Des dels àtics dels edificis situats a la plaça contra el parlament, es va obrir foc als manifestants i soldats soviètics. Dos tancs hongaresos que acompanyaven als manifestants van disparar diversos tirs i van desaparèixer. El comandant d'una de les unitats va morir. Hi havia un pànic a la plaça. Les persones amb els primers trets van començar a dispersar-se a la recerca d'un refugi. Quan el bombardeig va disminuir, molts es van afanyar a sortir de la plaça ", - va descriure el que està succeint, el tinent general Yevgeny Malashenko

 Com escriu l'historiador Laszlo Kontler, els rebels que van ser partidaris de la democratització van gaudir d'un suport gairebé universal. La massacre a l'edifici del parlament ha endurit els hongaresos: les massacres dels oficials de seguretat estatals van començar a tot el país

 El 26 d'octubre de 1956, el govern hongarès va anunciar una amnistia a tots els participants de protestes antigubernamentals, si deixaven les seves armes abans de les 22:00. Els rebels van rebutjar aquesta oferta i l'enfrontament va continuar.

 El 28 d'octubre es preparava l'assalt al centre de coordinació de l'aixecament, que estava situat al cinema de Corvina. No obstant això, el viceprimer ministre Imre Nagy va ordenar ajornar l'operació, va dirigir les negociacions amb els líders dels destacaments armats Laszlo Ivankovac i Hergey Pongrac. Més tard, les forces governamentals van ordenar aturar el foc.

 El mateix dia, es va establir el Consell Militar Revolucionari a Budapest. Imre Nagy, en el seu discurs sobre la ràdio, va cridar els esdeveniments a la "revolució" del país i va declarar que "el govern condemna les opinions que el moviment popular actual considera una contrarrevolució". El govern també va anunciar la terminació de les activitats del Partit dels Treballadors hongaresos i que les negociacions van començar amb la URSS sobre la retirada de tropes d'Hongria

 Per primera vegada en cinc dies, el silenci es va assentar als carrers de Budapest. La Unió Soviètica va començar a retirar les seves tropes de la ciutat. Les víctimes finalment van poder obtenir ajuda.

El 30 d'octubre, el govern d'Imre Nagy va decidir restaurar el sistema multipartidista a Hongria. Se suposava que havia de crear un govern de coalició format per representants del TAD, el Partit Independent dels Petits Propietaris, el Partit Camperol Nacional i el Partit Socialdemòcrata reconegut. El mateix dia, el govern de la URSS va emetre una declaració, en què els esdeveniments a Hongria van ser avaluats com un "moviment just i progressiu de la població treballadora",a la qual es van unir les forces reaccionàries. "El govern soviètic està disposat a entrar en negociacions rellevants amb el govern de la República Popular Hongaresa i altres membres del Pacte de Varsòvia sobre la presència de tropes soviètiques a Hongria", va dir el document.


No obstant això, al dia següent, Nikita Khrushchev, Primer Secretari del Comitè Central de la CPSU, va demanar una revisió de l'avaluació dels fets a Hongria i no retirar tropes del país. El 2 de novembre, es van iniciar les manifestacions a Budapest i altres ciutats importants, i el 4 de novembre va tenir lloc la reentrada de les tropes soviètiques. Per pacificar els rebels, les tropes soviètiques van utilitzar armes llença-flames, bombes incendiàries i de fum. Només el 8 de novembre de 1956 va ser possible suprimir completament la insurrecció. Imre Nagy i els membres del seu govern van ser arrestats, i el 1958 es va penjar l'ex primer ministre. Els esdeveniments de la caiguda de 1956 en la historiografia oficial van ser anomenats "contrarrevolucionaris"a la qual es van unir les forces reaccionàries. 

Atomic bombardment

In the 1930s, scientists learned a tremendous amount about the structure of the atom by bombarding it with sub-atomic particles.  Ernest O. Lawrence’s cyclotron, the Cockroft-Walton machine, and the Van de Graaff generator, developed by Robert J. Van de Graaff at Princeton University, were particle accelerators designed to bombard the nuclei of various elements to disintegrate atoms.  Attempts of the early 1930s to split atoms, however, required huge amounts of energy because the first accelerators used proton beams and alpha particles as sources of energy.  Since protons and alpha particles are positively charged, they met substantial resistance from the positively charged target nucleus when they attempted to penetrate atoms. 

  Even high-speed protons and alpha particles scored direct hits on a nucleus only approximately once in a million tries.  Most simply passed by the target nucleus.  Not surprisingly, Ernest Rutherford, Albert Einstein (right), and Niels Bohr regarded particle bombardment as useful in furthering knowledge of nuclear physics but believed it unlikely to meet public expectations of harnessing the power of the atom for practical purposes anytime in the near future.  In a 1933 interview, Rutherford called such expectations "moonshine."  Einstein compared particle bombardment with shooting in the dark at scarce birds, while Bohr, the Danish Nobel laureate, agreed that the chances of taming atomic energy were remote. 

  Rutherford, Einstein, and Bohr proved to be wrong in this instance, and the proof was not long in coming.  Beginning in 1934, the Italian physicist Enrico Fermi began bombarding elements with neutrons instead of protons, theorizing that Chadwick's uncharged particles could pass into the nucleus without resistance.  Like other scientists at the time, Fermi paid little attention to the possibility that matter might disappear during bombardment and result in the release of huge amounts of energy in accordance with Einstein's formula, E=mc2, which stated that mass and energy were equivalent.  Fermi and his colleagues bombarded sixty-three stable elements and produced thirty-seven new radioactive ones.  They also found that carbon and hydrogen proved useful as moderators in slowing the bombarding neutrons and that slow neutrons produced the best results since neutrons moving more slowly remained in the vicinity of the nucleus longer and were therefore more likely to be captured.  

Enrico Fermi 1930

  One element Fermi bombarded with slow neutrons was uranium, the heaviest of the known elements.  Scientists disagreed over what Fermi had produced in this transmutation.  Some thought that the resulting substances were new "transuranic" elements, while others noted that the chemical properties of the substances resembled those of lighter elements.  Fermi was himself uncertain.  For the next several years, attempts to identify these substances dominated the research agenda in the international scientific community, with the answer coming out of Nazi Germany just before Christmas 1938.