Hai người và một lò phản ứng

Enrico Fermi

Fermi rất ít quan tâm đến chính trị. Ông và gia đình đã chuyển đến ở vùng ngoại ô New Jersey. Ông thường thức dậy lúc 5 giờ 30 phút, dành hai tiếng đồng hồ trước bữa sáng để hoàn thiện những lý thuyết của mình và lên kế hoạch cho các thí nghiệm trong ngày. Fermi là một nhà khoa học hiếm có của thế kỷ 20, ông không chỉ là một nhà lý thuyết xuất sắc mà còn là một nhà thực nghiệm tài giỏi. Ngoài giờ giảng bài, ông vẫn làm việc rất cần mẫn trong phòng thí nghiệm.
Szilard không có phòng thí nghiệm riêng và không mấy khi giảng dạy. Ông sống trong các khách sạn và thích ngâm mình hàng giờ trong bồn tắm để mơ về những ý tưởng mới. Szilard thường đọc say sưa những bài báo về chính trị, tài chính và cả quân sự. Là một người ngủ dậy muộn, Szilard thường tới giờ ăn trưa mới có mặt ở Đại học Columbia. Sau đó ông bắt đầu làm việc bằng miệng với các đồng nghiệp, đề xuất ra những thí nghiệm mà họ nên thực hiện. Cuối cùng thì Isidor Isaac Rabi (một nhà vật lý nổi tiếng, sau này được giải Nobel) đã nói với Szilard: “Ông có quá nhiều ý tưởng, xin mời đi chỗ khác đi”.
Bernard Feld, một nhà vật lý từng làm việc với Fermi và Szilard ở Đại học Columbia đã nói về hai con người này như sau: “Fermi sẽ không đi từ điểm A đến điểm B cho đến khi nào ông biết tất cả những gì có thể về A và có những cơ sở chắc chắn về B. Còn Szilard thì sẽ nhảy ngay từ A đến D và sẽ tỏ ra ngạc nhiên rằng, tại sao lại cứ phải lãng phí thời gian ở B và C cơ chứ”.

Leo Szilard

Khi Niels Bohr đến New York, ông đã đem đến những thông tin quan trọng từ châu Âu. Nhà vật lý Lise Meitner, một người Do Thái chạy từ Đức sang Stockholm xác nhận rằng, các nhà hóa học ở Berlin là Otto Hahn và Fritz Strassmann đã làm được thí nghiệm gây phân hạch urani bằng sự bắn phá neutron. Thông báo của Bohr đã giúp Fermi hiểu rõ hơn về các nghiên cứu do chính ông thực hiện năm 1934. Ngoài việc tạo ra các nguyên tố siêu urani, ông đã biết cách để chia tách các hạt nhân nguyên tử.   
 Ở Đại học Columbia, mùa xuân năm 1939, Fermi và Szilard, mỗi người chỉ huy một nhóm làm thí nghiệm tìm hiểu hiện tượng phân hạch. Bằng việc sử dụng nguồn neutron radium-beryllium, Szilard và nhà vật lý Canada Walter Zinn đã chỉ ra rằng có nhiều hơn 2 neutron sinh ra trong mỗi phân hạch. Fermi và phụ tá Herbert Anderson của ông  cũng thực hiện một thí nghiệm tương tự nhưng họ sử dụng một nguồn radon-beryllium mạnh hơn. Szilard đã đoán rằng, nếu nguồn neutron quá mạnh thì một số neutron có thể không bị hấp thụ và từ đó khó có thể biết được số neutron sinh ra do phân hạch có bị lẫn các neutron ban đầu hay không. Szilard đã cho Fermi mượn nguồn neutron của ông, kết quả thu được trở nên rõ ràng hơn.
Cả hai người vẫn tiếp tục nỗ lực làm việc, nhưng vì phong cách làm việc khác nhau nên họ vẫn thường xuyên không đồng thuận với nhau. Szilard không thích kiểu lao động thông thường mà chỉ thích hình thức “brainstorming” (làm việc trí tuệ tập thể, tranh luận và đưa ra các ý tưởng giải quyết vấn đề). Trong khi đó, Fermi thì mong muốn các thành viên trong nhóm mình phải bắt tay vào thực hành các thí nghiệm. Mặc dù vẫn coi trọng khả năng của nhau nhưng nhóm của Fermi và nhóm của Szilard đã thường xảy ra những va chạm trong công việc.

Fermi: Nhà lý thuyết

Hai cách nghĩ cho một công việc
Khi ấy, những va chạm giữa Fermi và Szilard xảy ra khá thường xuyên, nhưng cái cần thiết là những va chạm giữa các neutron và hạt nhân thì lúc đầu lại quá hiếm hoi. Cho các neutron đi qua cái gọi là chất điều phối, chẳng hạn như paraffin của Fermi có thể làm chúng chậm lại và dễ va chạm với hạt nhân nguyên tử hơn. Các nhà vật lý cũng đã biết đến các chất điều phối khác như nước nặng và graphite (than chì). Vì lý do kinh tế nên Szilard đã cương quyết dùng than chì làm chất điều phối, bất kể loại vật liệu này dễ bị lẫn tạp chất boron hấp thụ neutron. Szilard đã đặt hàng loại graphite tinh khiết, cái thứ mà ông đã cố gắng tin rằng nó không bị lẫn boron. Chính điều này đã gây ra một trong những cuộc đối đầu gay gắt nhất giữa Fermi và Szilard.
Anderson đã đo sự hấp thụ neutron trong graphite tinh khiết và thấy rằng thực ra nó có thể là một chất điều phối tốt. Szilard đã đề nghị giữ bí mật kết quả thí nghiệm. Nhưng Fermi, một nhà khoa học chuyên nghiệp, đã phản đối chuyện này vì cho rằng như thế là không đúng với truyền thống khoa học. “Fermi thực sự đã mất bình tĩnh”, Szilard sau này nhớ lại. “Ông ấy đã thực sự nghĩ rằng điều này là lố bịch”.
Với chất điều phối graphite, Fermi đã có thể nghĩ đến ít nhất là một tia hy vọng cho một phản ứng dây chuyền tự duy trì. Về vấn đề hy vọng này hiện thực đến mức nào thì Fermi và Szilard cũng đã có những lối suy nghĩ rất khác nhau. Szilard đã sợ rằng người Đức đang vượt trước Mỹ trong cuôc đua hạt nhân, nhưng Fermi đã phản ứng trước suy nghĩ của Szilard bằng một từ: “Dở hơi!”. Fermi đã nghĩ rằng, muốn có bom nguyên tử thì phải chờ từ 25 đến 50 năm nữa và ông đã nói với các đồng nghiệp rằng, phản ứng dây chuyền tự duy trì là một “khả năng còn xa”.
“Cả hai chúng tôi đều muốn thận trọng”, Szilard nhớ lại, “nhưng Fermi đã nghĩ rằng, thận trọng tức là dập tắt các khả năng cho một điều có lẽ sẽ xảy ra, còn tôi thì nghĩ rằng, thận trọng tức là giả sử điều đó sẽ xảy ra và kịp thời đưa ra những phòng ngừa cần thiết”.
Những phòng ngừa này bao gồm cả khoản vay 2000 đô la của Szilard để hỗ trợ cho nghiên cứu của Fermi. Tuy nhiên, vào mùa hè năm 1939, Fermi đã tỏ ra không mấy quan tâm đến nghiên cứu hạt nhân khi ông dời đến Đại học Michigan để làm việc về tia vũ trụ. Như vẬy, thiết kế thành công đầu tiên về một lò phản ứng đã không ra đời trong các phòng thí nghiệm hay thư viện mà đã được tạo ra qua những bức thư.
Szilard muốn bắt đầu các thí nghiệm quy mô lớn ngay lập tức. Nhưng đối với Fermi thì những thứ đó vẫn còn là phác thảo. Szilard đề xuất một cấu hình với các phiến urani và graphite xen kẽ. Fermi thì lại xem xét một thiết kế đồng nhất, trong đó urani và graphite được trộn lẫn vào nhau. Đề nghị của Fermi đã làm Szilard bực bội, ông đã cho rằng Fermi thích cái cấu hình ấy chỉ bởi vì nó đơn giản hơn trong tính toán. Sau khi suy nghĩ kỹ hơn, Fermi đã chấp thuận ý tưởng của Szilard.  

Người bạn Einstein và lò phản ứng

Bức ảnh này là cảnh dựng lại, chụp năm 1946: Szilard đang thuyết phục Einstein ký tên vào bức thư.

Szilard đã biết được rằng người Đức đang phong tỏa những nguồn cung cấp urani. Ông cho rằng, người Đức đang nghiên cứu về phân hạch và điều này cần được thông báo với chính quyền liên bang. Cuối cùng thì Szilard đã tìm đến Einstein và kể cho ông nghe về phản ứng dây chuyền. “Tôi chưa nghĩ gì về điều đó cả”, Einstein trả lời.
Lần thứ hai, Szilard đến gặp Einstein, mang theo một bức thư và cố gắng thuyết phục Einstein ký vào đó. Edward Teller cũng có mặt khi Einstein đọc và đồng ý ký vào bức thư. Bức thư nổi tiếng này đề ngày 2/8/1939, gửi cho tổng thống Roosevelt, đầu thư viết: “Một số nghiên cứu gần đây của E. Fermi và L. Szilard…” Nó có nội dung cảnh báo về những vũ khí nguyên tử của người Đức và thúc giục Hoa Kỳ hành động.
Sau chiến tranh, Einstein đã nói rằng ông “chỉ hành động như một cái hộp thư” cho Szilard. Tuy nhiên, năm 1940, chính Einstein lại một lần nữa buộc phải đóng vai trò quyết định để giải quyết những rắc rối của Fermi và Szilard với quân đội Hoa Kỳ. Các thanh tra quân đội đã dựa trên cái gọi là “nguồn tin có độ tin cậy cao” để đi đến những kết luận nghịch lý rằng Fermi “rõ ràng là một tên phát xít” và Szilard “là một kẻ thân Đức”. Với sự bênh vực của Einstein, những nghiên cứu của Fermi và Szilard lại được tiếp tục, nhưng chỉ đến khi họ trở thành công dân Mỹ thì những nghi ngờ về họ mới chấm dứt.
Nhận được tiền tài trợ, nhóm của Fermi lại tiếp tục làm việc một cách hệ thống để xây dựng lò phản ứng theo ý tưởng của Szilard. Ngày trước khi người Nhật tấn công Trân Châu Cảng, Tổng thống Roosevelt đã thông qua chương trình nghiên cứu bom nguyên tử.             
Mùa xuân năm 1942, Fermi và Szilard dời đến Đại học Chicago và xây dựng ở đây một “phòng thí nghiệm luyện kim” tối mật để phục vụ nghiên cứu phản ứng dây chuyền. Đến tháng 6 thì hệ thống nghiên cứu này nằm trong sự kiểm soát của Chương trình Manhattan. Cùng thời điểm đó, người Đức đã từ bỏ kế hoạch vũ khí nguyên tử.
Vào mùa thu, một lò phản ứng đã được xây dựng, với những khối cầu urani được đặt vào trong những viên gạch graphite. Ngày 2/12/1942, trong một không gian nhỏ bên dưới  sân bóng đá của Đại học Chicago, Fermi đã lần đầu tiên thực hiện phản ứng dây chuyền tự duy trì và có điều khiển. Sau thí nghiệm lịch sử đó, cả Fermi và Szilard đều cảm thấy họ thật đơn độc với cái lò phản ứng của mình. Szilard nhớ lại: “tôi đã nghĩ rằng, ngày này sẽ đi xuống như một ngày đen tối trong lịch sử nhân loại”.

Những xung đột cuối cùng
Năm 1945, khi chiến tranh sắp kết thúc, Fermi và Szilard lại xung khắc nhau một lần nữa. Szilard muốn làm bom nguyên tử chỉ để chống lại quân Đức. Khi Hitler bị đánh bại, Szilard đã đề nghị rằng không nên sử dụng quả bom để đánh Nhật Bản mà chỉ nên coi nó như một minh họa dùng để răn đe. Fermi thì không muốn theo quan điểm của Szilard, ông đã cho rằng một sự minh họa như vậy sẽ là không thực tế.
Sau chiến tranh, Fermi tiếp tục với những nghiên cứu hạt nhân nguyên tử, còn Szilard thì đã thành công trong việc vận động thành lập một Hội Đồng Năng lượng Nguyên tử. Cả hai người đã có chung quan điểm khi cùng phản đối Hoa Kỳ phát triển bom hydro. Fermi đã gọi bom hydro là “vũ khí diệt chủng”.
Bằng sáng chế chung về lò “phản ứng neutron” Fermi-Szilard lần đầu tiên được xuất bản năm 1955, một năm sau khi Fermi mất. Szilard đã theo đuổi việc nghiên cứu sinh học phân tử và điều khiển hạt nhân cho đến khi ông qua đời năm 1964. Fermi đã gọi Szilard là một người “cực kỳ thông minh, nhưng có vẻ như thích gây chú ý với mọi người”. Szilard thì viết về Fermi như sau: “Tôi thích ông nhất vào những lúc hiếm hoi khi ông ấy lên cơn điên (ngoại trừ trường hợp ông ấy điên với tôi)”.       

ảnh trên cùng: Fermi và Szilard đã cùng xây dựng nên lò phản ứng hạt nhân dây chuyền đầu tiên, nhưng họ lại là hai con người có phong cách hoàn toàn trái ngược nhau. Có lẽ chỉ đến cuối đời, họ mới có chung một quan điểm: cùng chống lại bom hydro.