Itu 75 tahun yang lalu, di bawah bangku-bangku lapangan sepak bola Universitas Chicago, para ilmuwan mengambil langkah pertama menuju memanfaatkan kekuatan reaksi berantai fisi nuklir. Penelitian mereka memprakarsai Zaman Atom, dan memulai dengan sungguh-sungguh perlombaan Proyek Manhattan menuju senjata kekuatan yang tak terbayangkan. Kemudian, teknik yang sama persis akan memacu pembangunan pembangkit listrik tenaga nuklir yang saat ini memasok 20 persen energi Amerika. Dari ilmu kedokteran hingga seni, potensi pemisahan atom yang dahsyat dan mengerikan telah membuat beberapa aspek kehidupan kita tidak tersentuh.
Kisah ini dimulai pada akhir 1938, ketika karya ahli kimia Otto Hahn, Fritz Strassman dan Lise Meitner menuntun pada penemuan bahwa atom — yang namanya berasal dari bahasa Yunani untuk “tak terpisahkan” —bahkan bisa dipisah-pisah. Dalam kolaborasi jarak jauh dengan Meitner, seorang pengungsi Yahudi dari Nazi Jerman yang telah menetap di Stockholm, Swedia, Hahn dan Strassman membombardir atom uranium besar yang tidak stabil dengan neutron kecil di Universitas Berlin. Yang mengejutkan mereka, mereka menemukan bahwa proses tersebut dapat menghasilkan barium, suatu unsur yang jauh lebih ringan daripada uranium. Ini mengungkapkan bahwa adalah mungkin untuk memisahkan inti uranium menjadi komponen yang kurang masif dan berbeda secara kimia.
Trio peneliti itu langsung tahu bahwa mereka sedang menuju sesuatu yang besar. Mengubah identitas suatu elemen pernah menjadi kesukaan para alkemis: sekarang, itu adalah realitas ilmiah. Namun pada saat itu, mereka hanya memiliki firasat dari banyak revolusi ilmiah dan budaya yang akan mereka temukan.
Pekerjaan teoritis yang dilakukan oleh Meitner dan keponakannya Otto Frisch dengan cepat memperluas penemuan awal ini — sebuah makalah yang diterbitkan di Nature pada Januari 1939 tidak hanya menguraikan mekanisme fisi tetapi juga output energinya yang menakjubkan. Ketika inti uranium berat meledak, beralih dari keadaan energi tinggi yang tidak stabil ke keadaan energi rendah yang stabil, mereka melepaskan sejumlah besar energi. Terlebih lagi, atom-atom sumbing memuntahkan neutron liar yang mampu memicu fisi di inti terdekat lainnya.
Setelah tim Amerika di Universitas Columbia segera mereplikasi hasil Berlin, jelas bahwa kekuatan pemisahan atom bukanlah lelucon. Mengingat iklim geopolitik yang penuh dengan waktu, terburu-buru untuk memanfaatkan teknologi baru ini mengambil signifikansi luar biasa. Dunia itu sendiri menyerupai atom yang tidak stabil di ambang kehancuran diri. Di Amerika Serikat, Presiden Franklin Roosevelt semakin khawatir dengan pendakian tiran karismatik di luar negeri.
Reaktor besar didirikan di bawah tribun di Staggs Field. (Universitas Chicago) Bagi beberapa ahli kimia dan fisikawan, situasinya terasa lebih mengerikan. "Para ilmuwan, beberapa di antaranya [termasuk Albert Einstein, dan fisikawan Hongaria Leo Szilárd] adalah pengungsi dari Eropa fasis, tahu apa yang mungkin terjadi, " kata profesor fisika Universitas Chicago Eric Isaacs. "Mereka kenal Adolf Hitler. Dan dengan rekan-rekan mereka dan rekan-rekan mereka di sini di Amerika, mereka dengan cepat menyadari bahwa sekarang kita memiliki fisi, tentu akan mungkin untuk menggunakan energi itu dengan cara jahat. ”
Yang sangat menakutkan adalah kemungkinan merangkai rantai reaksi fisi untuk menghasilkan energi yang cukup untuk menghasilkan kehancuran yang nyata. Pada bulan Agustus 1939, kekhawatiran ini mendorong Einstein dan Szilárd untuk bertemu dan menyusun surat kepada Roosevelt, mengingatkannya akan bahaya Jerman menciptakan bom nuklir dan mendesaknya untuk memulai program penelitian dalam negeri intensif di AS Einstein, yang menyukai Lise Meitner telah meninggalkan jabatan profesornya di Jerman ketika sentimen anti-Semit mulai menguasai, mendukung pesan serius itu, memastikan bahwa itu akan meninggalkan kesan mendalam pada presiden.
Satu bulan kemudian, pasukan Hitler berbaris ke Polandia, memicu Perang Dunia II. Seperti yang dijelaskan Isaacs, seorang Roosevelt yang enggan segera datang ke cara berpikir Szilárd, dan melihat perlunya Sekutu untuk mengalahkan Jerman menjadi senjata nuklir. Untuk mencapai tujuan itu, ia secara resmi meminta bantuan kelompok peneliti nuklir yang berkomitmen dan sangat berbakat. "Saya telah membentuk dewan, " tulis Roosevelt dalam surat tindak lanjut kepada Einstein, "untuk menyelidiki secara menyeluruh kemungkinan saran Anda mengenai unsur uranium."
“Surat Einstein butuh waktu agak lama untuk diselesaikan, ” kata Isaacs, “tetapi begitu surat itu dimulai, dana dimulai. Dan Arthur Holly Compton, yang adalah kepala departemen fisika Universitas Chicago, mampu mengumpulkan tim impian ilmuwan — ahli kimia, ahli fisika, ahli metalurgi — semuanya ada di universitas pada tahun 1941. Termasuk Enrico Fermi, termasuk Szilárd. Di sini, di kampus. Dan di situlah mereka melakukan percobaan. "
Tampilan antena segi empat memorial yang sekarang memperingati CP-1. Di pusatnya (atau nukleus) adalah patung bundar Henry Moore, "Energi Nuklir." Sulur hitam di sekitarnya terdiri dari instalasi sementara berjudul "Ambang Batas Nuklir, " oleh Ogrydziak Prillinger Architects. (Universitas Chicago) Tujuan tim impian adalah untuk menghasilkan serangkaian peristiwa fisi yang berkelanjutan dalam lingkungan yang terkendali: dengan kata lain, reaksi berantai nuklir. Hahn dan Strassman telah mengamati pembelahan dalam beberapa atom yang terisolasi. Sekarang Compton, Fermi dan Szilárd ingin merangkai miliaran fisi, dengan neutron dilepaskan oleh satu reaksi yang memicu beberapa reaksi berikutnya. Efeknya akan tumbuh secara eksponensial, dan demikian juga output energinya.
Untuk melakukan percobaan, mereka harus membuat reaktor nuklir buatan manusia pertama di dunia, sebuah aparatur kotak dari batu bata grafit dan kayu dengan panjang sekitar 60 kaki dan lebar 30 kaki dan tinggi. Di dalam perangkat, batang kendali kadmium menyerap netron berlebih dari reaksi fisi, mencegah hilangnya kontrol yang dahsyat. Dalam ceruknya di bawah tribun di Lapangan Stagg universitas, reaktor — cetak biru dan dibuat dalam rentang waktu satu bulan — berhasil memicu reaksi berantai nuklir, dan memanfaatkannya untuk menghasilkan tenaga.
Pekerjaan tim sains all-star Chicago merupakan langkah pertama yang kritis menuju tujuan Proyek Manhattan untuk mengembangkan bom nuklir di hadapan Axis. Tujuan itu akan terwujud pada tahun 1945, ketika Amerika Serikat menjatuhkan bom atom di atas Hiroshima dan Nagasaki, mengakhiri perang yang mematikan dan provokatif. ("Celakalah aku, " Einstein dilaporkan telah mengatakan setelah mendengar berita itu.) Namun, terobosan Chicago Pile-1, dijuluki CP-1, mewakili lebih dari satu langkah menuju kekuatan militer yang lebih besar bagi AS. Itu menunjukkan kemanusiaan kapasitas untuk memanfaatkan inti atom untuk bahan bakar.
Salah satu warisan paling jelas dari percobaan CP-1 adalah pertumbuhan industri tenaga nuklir, yang fisikawan Enrico Fermi berperan dalam memulai setelah waktunya dengan pakaian penelitian rahasia Chicago. "Fermi benar-benar tidak tertarik pada senjata dalam jangka panjang, " kata Isaacs. "Dia tentu saja bekerja di Proyek Manhattan, dan dia benar-benar berdedikasi — tetapi ketika perang berakhir, dia terus membangun reaktor, dengan gagasan bahwa mereka akan digunakan untuk penggunaan sipil, untuk pembangkit listrik."
"Energi Nuklir" Henry Moore terlihat dari samping. Di latar belakang tampak kubah Perpustakaan Joe dan Rika Mansueto. (Universitas Chicago) Isaacs mencatat bahwa fisi terkontrol yang diperlihatkan dengan CP-1 juga membuka jalan bagi penggabungan teknologi nuklir ke dalam kedokteran (pikirkan rontgen, CT scan, dan alat diagnostik lainnya, serta terapi kanker) dan pertanian (Isaacs mengutip sebagai satu contoh upaya berkelanjutan untuk mendiversifikasi pisang secara genetik melalui penyinaran taktis gen mereka). Namun salah satu dampak skala terbesar dari CP-1 adalah pada praktik sains itu sendiri.
"Jika Anda berpikir tentang apa yang terjadi setelah perang, " kata Isaacs, "beberapa hal pertama yang diciptakan adalah agen-agen federal yang mendanai penelitian di negara ini: Komisi Energi Atom, yang sekarang disebut Departemen Energi, dan bertahun-tahun kemudian, National Institutes of Health dan National Science Foundation. ”Lembaga-lembaga ini muncul setelah kesuksesan CP-1 dan Proyek Manhattan secara lebih luas membuka jalan bagi kepercayaan publik yang diperbarui dalam sains dan teknologi.
Kolaborasi ilmiah "tim impian" prestise juga menjadi terkenal sebagai hasil dari upaya CP-1. Isaacs melihat penelitian kanker antar-hari ini, misalnya, sebagai perpanjangan alami dari model Proyek Manhattan: menyatukan pikiran paling cerdas dari seluruh negeri bersama-sama dan membiarkan keajaiban terjadi. Berkat internet, para periset modern sering membagikan data dan hipotesis secara digital alih-alih secara fisik, tetapi gagasan dan pembuatan prototipe yang cepat dari tujuan Chicago Pile-1 hari ini sangat hidup dan sehat.
Lapangan Stagg ditutup pada tahun 1957, tempat duduk yang dulu melindungi reaktor nuklir buatan pertama di dunia hancur. Situs ini sekarang berbentuk segi empat abu-abu sederhana, dikelilingi oleh fasilitas penelitian universitas dan perpustakaan. Di jantung ruang terbuka ini, sebuah patung perunggu telanjang dengan karapas bundar mengenang terobosan atom. Bentuknya bisa ditafsirkan sebagai perisai pelindung atau lambang awan jamur. Berjudul "Energi Nuklir, " karya itu ditugaskan khusus dari pematung abstrak Henry Moore.
"Apakah itu larut, " Ketua sejarah seni Universitas Chicago Christine Mehring bertanya tentang patung samar Moore, "atau apakah itu berkembang?" Di dunia nuklir yang kita tempati sekarang, tempat kita dikirim 75 tahun yang lalu, pertanyaan-pertanyaan semacam itu sepertinya ditakdirkan untuk menghantui kita selamanya.
