RADIAZIONI MORTALI. LA MALEDIZIONE DEL "DEMON CORE".

Nel 1945 una terza bomba atomica era pronta per essere sganciata sul Giappone.

Poi (fortunatamente) la storia andò diversamente e così il nucleo di Plutonio di questa terza bomba fu rimpatriato negli USA dove fu oggetto di singolari esperimenti su cui sembrò cadere una sorta di maledizione.

Degli scienziati persero la vita e il nucleo passò alla storia con il nome di "Demon Core", il nucleo demoniaco.

Conosciamo tutti l’espressione “giocare con il fuoco”, quando qualcuno sta imprudentemente facendo qualcosa che potrebbe portare a conseguenze nefaste. Ebbene i contemporanei dei fatti narrati in questa storia utilizzarono un’espressione ed un immagine un pelo più inquietanti: “fare il solletico a un drago che dorme”. E in questo episodio vi racconterò di come e di quando… il drago finì per svegliarsi

LA TERZA BOMBA.

Verso la fine della seconda guerra mondiale, la mattina del 6 agosto 1945, gli Stati Uniti d'America sganciarono la prima bomba atomica sulla città di Hiroshima. 3 giorni dopo fu il turno di Nagasaki.

Little Boy e Fat Man, questi erano i nomi che vennero dati a queste due bombe che furono il primo ed unico caso della storia in cui un Paese si rese responsabile di un attacco nucleare che uccise più di 200 mila persone, quasi tutte civili. E c’è da augurarsi che Little Boy e Fat Man mantengano saldamente questo macabro primato nei secoli a venire.

Ma forse non tutti sanno che una terza bomba atomica era pronta ed in procinto di essere sganciata, probabilmente sulla città di Kokura, inizialmente il bersaglio di Fatman che solo all’ultimo minuto fu dirottata su Nagasaki. La tempestiva resa incondizionata del giappone del 15 agosto ne sventò l’impiego.

E così il nucleo di plutonio di questa terza bomba mai utilizzata fu rimpatriato nei laboratori di Los Alamos, dove fu oggetto di diversi esperimenti su cui, per uno strano scherzo del destino, sembrò cadere una sorta di maledizione.

LA REAZIONE NUCLEARE.

Prima di presentarvi il drago protagonista di questo racconto dobbiamo capire come funziona una reazione nucleare.

La fissione nucleare è un processo per estrarre energia dalla massa. Consiste nel rompere il nucleo di un atomo colpendolo con un neutrone. Questa fissione dell’atomo sprigiona un’importante quantità di energia sotto forma di calore e di radiazioni, e al tempo stesso libera altri neutroni dai nuclei frantumati.

Se la concentrazione di atomi è sufficientemente elevata, allora i neutroni, prima di uscire dal perimetro, colpiranno e romperanno altri nuclei che a loro volta libereranno altri neutroni che colpiranno altri atomi e così via fino ad innescare una reazione a catena capace di autoalimentarsi e mantenere nel tempo questo processo di reazione nucleare.

L'uranio, e più precisamente uno dei suoi isotopi, l’uranio-235, è l’elemento disponibile in natura i cui atomi sono più idonei a questo processo di fissione, ma per innescare una reazione a catena ne servono quantità piuttosto elevate. E poi c’è un altro elemento, il plutonio, non disponibile in natura ma che a partire dal 1940 dei fisici americani sono riusciti a sintetizzare partendo dall’Uranio. E questo nuovo elemento permette una più grande efficienza di estrazione di energia dalla massa.

Basti pensare che Little Boy, la bomba su Hiroshima, utilizzò 64 Kg di Uranio per produrre 15 chilotoni di energia, mentre Fat Man, su Nagasaki, ne sprigionò 21 utilizzando solo poco più di 6 Kg di Plutonio.

Concentrando una quantità sufficiente di atomi di uranio o di plutonio si produce un numero sufficiente di collisioni di neutroni che permette di raggiungere una soglia chiamata “massa critica” che innesca la reazione a catena e sprigiona una grande quantità di energia.

Ad esempio, Fat Man possedeva una massa di plutonio portata appena al di sotto della massa critica, di modo che, provocando un piccolo aumento del suo livello di criticità, si sarebbe fatto detonare l’ordigno nucleare.

E la quantità di plutonio necessaria per innescare una reazione a catena è appena quella contenuta in una sfera di poco più di 6 chilogrammi di peso e 9 centimetri di diametro. Tutta la mostruosa energia distruttiva della bomba che rasò al suolo la città di Nagasaki, era racchiusa in un nucleo di plutonio che avreste potuto tenere nel palmo della vostra mano.

Ed è proprio un nucleo come questo poco più grande di una palla da biliardo, destinato, ma per fortuna mai integrato alla terza bomba atomica, che sarà l’oggetto di singolari esperimenti nei laboratori di Los Alamos, dove la storia di cui diverrà protagonista gli varrà il nome di “Demon Core”, il nucleo demoniaco.

IL RISVEGLIO DEL DRAGO.

Abbiamo visto che il Demon Core, giunto a Los Alamos, possedeva una massa leggermente inferiore a quella critica e pertanto, sebbene in questo stato di "inattività" non fosse particolarmente minaccioso, andava comunque manipolato con il più gran rispetto, poiché un qualsiasi urto o evento ne avesse alterato l’equilibrio… avrebbe potuto sprigionare l’inferno.

Nel 1945, appena pochi giorni dopo la fine della guerra, mentre il Giappone stava ancora contando i morti e scoprendo le conseguenze delle radiazioni, alcuni ricercatori iniziarono a fare degli esperimenti sul Demon Core al il fine di studiare di quanto avrebbero potuto aumentarne il livello di criticità e di quanto avrebbero potuto avvicinarsi alla massa critica prima di innescare una reazione a catena.

Un'operazione di una pericolosità pazzesca. Eppure gli scienziati che la condussero erano tra quelli già protagonisti del progetto Manhattan condotto dagli Stati Uniti per lo studio e l’impiego di armi nucleari: nessuno al mondo avrebbe potuto conoscere meglio di loro i rischi del gioco a cui ci si apprestava a giocare.

Richard Feynman, più tardi premio Nobel per la fisica e anche lui parte del progetto Manhattan, utilizzò l'espressione “tickling the tail of a sleeping dragon”, solleticare la coda di un drago che dorme: una frase che voleva essere un monito ai colleghi per ricordare loro la pericolosità di tali esperimenti.

Aumentare la criticità, in parole povere, consiste nell’aumentare il numero di collisioni di neutroni per produrre la fissione di sempre più atomi. E ci sono essenzialmente 3 metodi per farlo:

Il più evidente è quello di aggiungere semplicemente altro Plutonio al nucleo per aumentare la densità degli atomi e di conseguenza il numero di collisioni e di fissioni.

Oppure si possono comprimere gli atomi di plutonio in un volume più ristretto per aumentarne la densità. Questo fu il meccanismo utilizzato per innescare la bomba di Nagasaki per esempio. Il nucleo di plutonio era avvolto da cariche esplosive di tipo convenzionale che, una volta fatte detonare, avrebbero creato un'onda d’urto tale da comprimere il plutonio ad aumentare la criticità della massa, liberando così in una frazione di secondo tutta l’energia di un’esplosione atomica.

Altrimenti, senza variare né il volume né la quantità di plutonio, si può circondare il nucleo di un materiale che rifletta i neutroni facendo sì che questi, invece di fuoriuscire dal perimetro in cui sono confinati, rimbalzino in continuazione verso l’interno del nucleo aumentando così le collisioni con gli atomi di plutonio.

E fu precisamente questo terzo metodo, la pratica a cui si dedicò il fisico Harry Daghlian.

Consisteva a circondare progressivamente il Demon Core con dei piccoli mattoni di carburo di tungsteno, un composto chimico capace di riflettere i neutroni e rinviarli verso il nucleo. L'aggiunta di ogni mattone avvicinava sempre di più il nucleo alla condizione di criticità.

Il 21 agosto 1945, i contatori Geiger che rilevavano i livelli di radiazioni, fecero capire che si era arrivati molto vicini alla massa critica. E così Daghlian e compagni presero la saggia decisione di interrompere l’esperimento e di andare tutti a casa.

Potremmo concludere che l’equipe comprese di avere già sufficientemente stuzzicato quel drago che dormiva di un sonno sempre più leggero, ma non fu così. Qualcosa di strano accade nella mente di Daghlian, come se fosse stato ipnotizzato da quella sfera argentata che racchiudeva in sé un potere tanto affascinante quanto maledettamente pericoloso.

La stessa notte Daghlian ritornò in laboratorio, da solo, per continuare l’esperimento e cercare di avvicinarsi ancora di più alla massa critica, come se in cuor suo desiderasse di potere incontrare il drago e guardarlo negli occhi, un istante soltanto, incurante del fatto che sarebbe stata l’ultima cosa che avrebbe visto.

Nel silenzio della notte cominciò a riporre i mattoni di carburo di tungsteno intorno al nucleo per portarlo ai valori di criticità già raggiunti nel pomeriggio. E poi si spinse oltre. Gli strumenti gli indicarono chiaramente che se avesse continuato niente e nessuno avrebbe potuto evitare il raggiungimento della massa critica e lo sprigionarsi di un’enorme quantità di energia e di radiazioni mortali. Non potremo mai sapere cosa passò in quel momento nella testa dello scienziato, ma forse la paura di essersi spinto troppo lo fece decidere di fermarsi e di ritirare l’ultimo mattone che aveva appena posato sulla pila. Ma forse la stessa paura gli indebolì la presa e il mattone gli cadde, andando ad urtare il nucleo di plutonio.

Il drago si svegliò dal suo sonno e liberò tutta la sua furia.

Nell'istante in cui il mattone urtò il nucleo, quest’ultimo raggiunse temporaneamente la condizione di criticità causando l'emissione di un fascio di neutroni di incredibile intensità.

La sfera emise una luce azzurra, dovuta all’interazione dei neutroni con le molecole d’aria circostanti, e Daghlian si sentì trafitto da una forte vampata di calore.

Lo scienziato reagì immediatamente ritirando la pila di mattoni di tungsteno intorno al nucleo, arrestando così la reazione a catena. Ma quel secondo di esposizione all’intensa irradiazione fu sufficiente per far contrarre a Daghlian una malattia fino ad allora sconosciuta, poiché inesistente in natura e poiché i primi casi della storia furono osservati soltanto pochi giorni prima, in Giappone, a seguito delle 2 bombe atomiche: era la sindrome da radiazione acuta.

LA SINDROME DA RADIAZIONE ACUTA.

La radiazione di neutroni, comunemente chiamata “radiazione neutronica” può avere effetti devastanti su un organismo in quanto può danneggiarne le cellule attraverso un processo noto come ionizzazione diretta. Penetrando ad altissima velocità, il flusso di neutroni può staccare gli elettroni dagli atomi del corpo umano compromettendo l’integrità delle molecole biologiche, tra cui il DNA. Se l’irradiazione è relativamente modesta, le cellule possono ripararsi o essere sostituite, ma se la dose di radiazioni è più intensa e se il DNA viene più seriamente danneggiato le cellule non riescono più a ripararsi correttamente e possono verificarsi mutazioni genetiche o l’insorgere di tumori nel breve o nel lungo termine, a seconda del grado di esposizione alle radiazioni.

Ma nel caso di Daghlian che si trovava a pochi centimetri di distanza da un nucleo di plutonio con una massa critica… beh i danni furono di tutt’altra scala.

Quando la dose di radiazioni è letale, l'avvelenamento si manifesta generalmente in una prima fase chiamata “prodromica”, dove già nei minuti o nelle ore seguenti all’irradiazione compaiono i primi sintomi quali nausea, vomito, diarrea, spossatezza e perdita dell’equilibrio. Dopo pochi giorni segue un periodo di latenza, in cui scompaiono i sintomi della prima fase ed il soggetto appare in buone condizioni. Ma è una crudele illusione, perché in realtà non è altro che una quiete prima della tempesta, il calmo cammino di un condannato a morte. Con il DNA profondamente ed irrimediabilmente danneggiato le cellule del corpo non sono più in grado né di svolgere le funzioni a cui sono preposte né tantomeno di replicarsi per rigenerare i tessuti. Semplicemente muoiono. Gli organi del corpo, uno ad uno cominciano a collassare e sopraggiunge così la fase acuta che si manifesta con atroci sofferenze che precedono di pochi giorni la morte.

9 giorni dopo l’incidente, questa è la mano con cui Daghlian ritirò il mattone di tungsteno caduto sul nucleo in un ultimo istintivo e disperato tentativo di scampare ad una fine certa. Poco dopo entrò in coma e 25 giorni dopo l’incidente morì all’età di 24 anni.

Ma quella notte Daghlian non era davvero solo. In realtà a qualche metro di distanza si trovava anche Robert Hemmerly, una guardia di sorveglianza che, ignara di tutto, leggeva tranquillamente il giornale nella stanza a fianco. Malgrado non avesse chiesto niente a nessuno, la furia del drago non lo risparmiò e, anche se gli concesse la grazia di 33 anni di vità supplementari, Hemmerly morì di leucemia all'età di 60 anni.

LA MALEDIZIONE DEL DEMON CORE.

L'amico e collega di Daghlian, Louis Slotin, rimase vicino a lui durante quei 25 giorni di agonia in ospedale, inconsapevole del fatto che, solo 7 mesi dopo, nel medesimo ospedale e assistito dalla stessa infermiera, sarebbe lui stesso deceduto della medesima malattia e per le stesse ragioni.

Anche Slotin conduceva esperimenti di criticità sul Demon Core, ma in modo ancora più spregiudicato. Così come Feynman in precedenza, anche il celebre Enrico Fermi avvertì Slotin che se avesse continuato, non sarebbe arrivato alla fine dell'anno. E non si sbagliò.

Slotin aumentava il livello di criticità del nucleo racchiudendolo in due semisfere di berillio, un altro materiale che rifletteva i neutroni come il carburo di tungsteno. La semisfera inferiore era fissa, mentre quella superiore era mobile ed aveva un foro sulla sommità per consentire una più facile manipolazione con il pollice della mano.

Se le due semisfere di berillio si fossero chiuse completamente, il riflesso dei neutroni sarebbe stato totale e il nucleo di plutonio avrebbe immediatamente raggiunto la massa critica. Per questo motivo, Slotin lasciava una feritoia tra le due semisfere tramite dei distanziatori di cui avrebbe eventualmente ridotto lo spessore per avvicinarsi sempre di più alla soglia della criticità. Tuttavia, Slotin, che a Los Alamos non era noto come un candidato al premio Nobel della prudenza, abbandonò presto anche questo straccio di procedura di sicurezza, rimosse i distanziatori e cominciò ad avvicinarsi alla massa critica semplicemente variando l'ampiezza della feritoia con la lama di un cacciavite.

Un’avventatezza difficile da comprendere. La maledizione ipnotica del nucleo demoniaco sembrava essersi abbattuta anche su Louis Slotin.

Il 21 maggio 1946, lo scienziato, accompagnato da un equipe di altre 7 persone, era intento a ripetere quell’operazione con la punta del suo cacciavite. Sarebbe stata per lui l’ultima volta, poiché aveva deciso di lasciare Los Alamos ed accettare una cattedra all’università di Chicago. Ed in effetti lo fu la sua ultima volta, ma…a Chicago non andò mai.

Alle 15:20 il cacciavite gli scivolò di mano, la sfera di berillio si chiuse completamente sul nucleo di plutonio che raggiunse la criticità emanando di nuovo quel tipico bagliore blu insieme ad una dose faraminosa di radiazioni neutroniche.

Il drago si svegliò di nuovo e questa volta…era infuriato come mai.

Slotin avvertì un sapore amaro in bocca e un forte bruciore alla mano sinistra che ritrasse istintivamente sollevando la semisfera superiore, lasciandola cadere sul pavimento e arrestando così prontamente la reazione a catena. I testimoni riferirono che avrebbe semplicemente esclamato “è fatta”.

I 7 membri dell’equipe accennarono ad una fuga dalla stanza, ma Slotin li richiamò immediatamente poiché oramai era del tutto inutile scappare e diede loro un gesso per marcare a terra la loro posizione esatta al momento dell’incidente. In funzione di questa, avrebbe stimato di quanto la loro vita si fosse appena accorciata.

E per se stesso, Slotin capì subito che i suoi giorni erano ormai contati.

Era appena stato esposto alla più alta dose di radiazioni neutroniche che un essere umano abbia mai ricevuto. Appena uscito dal laboratorio accusò i primi sintomi tipici della sindrome da radiazione acuta, vomito, febbre, perdita di equilibrio e fu immediatamente portato all’ospedale. Nonostante numerose trasfusioni sanguigne per ripristinare almeno i globuli rossi, gli organi di Slotin cessarono di funzionare uno dopo l’altro, come fu per Daghlian 7 mesi prima. Appena nove giorni dopo aver risvegliato il drago, Slotin si spense fra atroci sofferenze all'età di 35 anni.

Anche se più di 20 anni dopo, 2 membri dell'equipe assistente morirono in seguito ad una leucemia ed un’anemia entrambe riconducibili alle radiazioni. Mentre Alvin Grave, che al momento dell’incidente si trovava proprio dietro a Slotin, malgrado importanti danni alla salute permanenti, scampò al destino del collega proprio grazie al corpo di quest’ultimo che gli fece da scudo.

Gli esperimenti di criticità eseguiti in questo modo furono abbandonati, e venne istituita una procedura che prevedeva l’utilizzo di macchinari robotici comandati da molti metri di distanza.

Il nucleo demoniaco fu fuso per essere riutilizzato nella costruzione di altre bombe atomiche.

CONCLUSIONE.

Se seguite questo canale e siete appassionati di scienze, è probabile che, come me, non diate molto credito alle storie di maledizioni, demoni o karma. Ma ciò non toglie che questa del Demon Core presenta degli elementi di macabra curiosità.

Un nucleo di plutonio inizialmente destinato ad essere uno spaventoso strumento di morte. Poi a Los Alamos divenne oggetto di esperimenti condotti da scienziati che, nonostante fossero consapevoli dei rischi e nonostante fossero stati avvertiti da eminenti colleghi, presero una strada di cui era prevedibile il capolinea. Come soggiogati dal fascino dell’immane potenza che il Demon Core racchiudeva.

Vi prego di astenervi da commenti del tipo “ben gli sta” o “se la sono cercata”, ma obiettivamente è accaduto quanto, prima o poi, era quasi inevitabile che accadesse. Era solo una questione di tempo.

E ciò che rende la storia ancora più curiosa è che entrambi gli incidenti si sono prodotti a causa di una mano che improvvisamente vacillò.

Come se il demon core avesse reclamato al suo creatore una parte dell’orrore a cui era destinato, consegnandolo alla storia con questo velo di misticismo.

Con un po’ più di raziocinio, le fonti storiche spiegano che, anche se Daghlian e Slotin erano senz’altro consapevoli dei rischi associati ai loro esperimenti, il clima d’urgenza durante la corsa agli armamenti atomici, la mancanza di conoscenze complete sulla fisica nucleare dell'epoca nonché il desiderio personale di conoscenza e la loro giovane età avrebbero fortemente contribuito all’imprudenza che costò loro la vita.

Vi do appuntamento al prossimo episodio e nel frattempo, cari amici, continuate ad appassionarvi di scienze.

FONTI:

https://en.wikipedia.org/wiki/Demon_core

https://en.wikipedia.org/wiki/Neutron_radiation

https://www.newyorker.com/tech/annals-of-technology/demon-core-the-strange-death-of-louis-slotin

https://it.wikipedia.org/wiki/Energia_nucleare

https://it.wikipedia.org/wiki/Malattia_acuta_da_radiazione

https://it.wikipedia.org/wiki/Louis_Slotin

https://www.scienceabc.com/pure-sciences/what-is-the-demon-core-why-is-it-called-so.html