Fizikai Szemle honlap |
Tartalomjegyzék |
Bencze Gyula
MTA Wigner Fizikai Kutatóközpont
Julius Robert Oppenheimerről, az "atombomba atyjáról" könyvtárnyi irodalom áll rendelkezésre, amely most egy újabb érdekes művel, Ray Monk: Robert Oppenheimer: A Life Inside the Center című könyvével gyarapodott [1]. Az új műről már több recenzió is megjelent [2, 3].
Az életrajzok Oppenheimert többnyire kiemelkedő, briliáns fizikusként említik: "Oppenheimer fontos eredményei a fizikában a molekula-hullámfüggvényekre bevezetett Born–Oppenheimer-közelítés, az elektronok és pozitronok elméletével kapcsolatos kutatások, az Oppenheimer–Phillips-folyamat a magfúzióban, és a kvantumtunneling megsejtése [4].
Az Oppenmheimer–Phillips-folyamattal kapcsolatos munkája a deuteronok bombázásával létrehozott mesterséges radioaktivitással kapcsolatban fontos lépés volt a magfizikában [5]."
E sorok írójának lehetősége volt Oppenheimer magfizikai tevékenységének eredményeivel periodikusan találkozni az elmúlt évtizedekben, ezért módjában áll e tevékenységet – amelyről korábban már elhangzott egy előadás [6] – részleteiben is áttekinteni.
Oppenheimer jól szituált felső manhattani zsidó családban nőtt fel, de ez az identitás nagyon zavarta, és ezért megpróbált ebből valahogyan kilépni. Tehetséges és kiváló tanulóként végezte egyetemi tanulmányait Amerikában, majd Európába utazott azokat befejezni. 1925-ben a Rutherford vezetése alatti Cavendish Laboratóriumba ment, ahol a későbbi Nobeldíjas Patrick Blackett lett a témavezetője [7]. Itt derült ki, hogy nincs érzéke a kísérleti munkához, ami tartózkodását megkeserítette és erősen befolyásolta kapcsolatát Blackett-tel. A következő lépés Göttingen, amely Max Born vezetésével az elméleti fizika jelentős fellegvára volt. Itt végre gyümölcsöztethette tehetségét, és sztárnövendékké vált a doktoranduszok között. Sajnálatos módon e környezetben már megmutatkoztak jellemének kellemetlenebb vonásai, és hamar népszerűtlenné vált a fiatalok között, akik írásban tiltakoztak Born professzornál arrogáns viselkedése miatt. Érdekes megemlíteni, hogy a diákok petícióját Maria Goeppert, a későbbi Nobel-díjas szervezte és írta alá elsőként [8]. Born a kínos helyzetet úgy intézte el, hogy szobájában magára hagyta Oppenheimert az íróasztalára helyezett tiltakozó irománnyal, aki szavak nélkül is "vette az üzenetet". Feltehetően nagyon megsértődött és doktori fokozatának megszerzése után sietősen továbbment Paul Ehrenfest professzorhoz Leydenbe posztdoktori tanulmányokra.
Igen jó összegzése göttingeni tartózkodásának Born professzor levele Ehrenfesthez [9]: "Oppenheimer most Önnél van, miután hosszú időt töltött velem. Szeretném tudni, mi a véleménye róla. Az Ön megítélését nem fogja befolyásolni az a tény, hogy ha nyíltan elismerem, hogy ennyit még nem szenvedtem senkivel, mint vele. Ő látszatra szerény, de valójában belül igen arrogáns. Kétségtelenül nagyon tehetséges, de nincs semmi intellektuális fegyelem benne. Mindent jobban tudó ember modorával és minden neki adott ötletet kisajátítva mindannyiunkat megbénított háromnegyed évre. Végre fellélegezhettem, hogy elment és újra van bátorságom nekikezdeni a munkának. A fiatalok itt ugyanezt érzik. Ne hagyja őt sokáig magával maradni. Stop! Kérem, meg kell mondania a véleményét. Lehet hogy csak túlságosan ideges vagyok!"
Úgy tűnik, Max Bornnal kialakult rossz viszonyát Oppenheimer nem felejtette el, és a maga módján állt bosszút ezért a "kvantummechanika elfelejtett apostolán" [8, 10]. Eljött 1953 decembere, amikor az azóta világhírre szert tett "atombomba atyja" a BBC meghívására hat előadásból álló ünnepi előadás-sorozatot tartott a kvantumfizikáról, mint a hagyományos, nagy presztízsű Reith Lecture Series előadója. Az akkor már Edinburgh-ban élő Born nagy élvezettel hallgatta az első három előadást, és örömmel várta a negyediket, amelynek témája már az ő munkásságával is kapcsolatban állt. Nagy csalódására azonban Oppenheimer ki sem ejtette Born nevét, bár igen szemléletesen elmagyarázta a közönségnek a hullámfüggvény statisztikai interpretációjának jelentőségét. Ha valakinek, akkor Oppenheimernek ismernie kellett Born eredményeit ezen a téren, hiszen éppen emiatt utazott hozzá Göttingenbe 27 évvel korábban! Bornnak nagy megrázkódtatást okozott ez az újabb csalódás, hiszen ugyan nem kedvelte Oppenheimert annak arrogáns és agresszív magatartása miatt, azonban ennek ellenére briliáns fizikusnak tartotta. Hosszas vívódás után a következő levelet küldte el Oppenheimernek 1953. december 11-én:
"Különösen örültem annak, hogy hangsúlyozta a kvantummechanika statisztikus interpretációjának a fontosságát, amelyet 27 évvel ezelőtt én kezdeményeztem, de nem tudom csalódottságomat eltitkolni, hogy a nevemet nem említette meg, bár másokat, mint például Bohr, Heisenberg stb. idézett. Öreg ember vagyok, és nincs már különösebb ambícióm, hírnévre sem vágyom. Ez alatt a 27 év alatt hallgattam, de most mégis felteszem a kérdést: miért van az, hogy az én részvételemet, mondhatnám úgy is, vezető szerepemet ebben a mechanisztikustól a modern gondolkodásig vezető fejleményben majdnem mindenhol elhanyagolják? Ez 1934(!)-ben kezdődött, amikor Heisenberg egyedül kapta meg a Nobel-díjat azért a munkáért, amelyet velem és részben Jordannal együtt végzett. Ő akkoriban (1925) azt sem tudta, mik azok a mátrixok; rövid idővel később azonban mégis bevezették a »Heisenberg-mátrixok« kifejezést. Ezt még meg tudom érteni, mivel az érintetteken kívül ki lenne képes arra, hogy három személy együttműködéséből kihámozza a hozzájárulásokat? De a hullámfüggvény statisztikus interpretációja már teljesen más dolog. Heisenberg hevesen ellenezte ezt az elgondolásomat, és egy levélben »a mátrixmechanika szelleme elárulásának« nevezte…"
Oppenheimer egy hét múlva válaszolt és csak annyit írt, hogy a neveket a minimumra kellett korlátoznia, "nehogy összezavarja a hallgatóságot".
1929-ben Oppenheimer befejezte európai "kalandozását", és végleg visszatért az Egyesült Államokba. Addigra már nevet szerzett magának szakmai körökben, köszönhetően Göttingenben Bornnal közösen végzett munkájának és az abban bevezetett "Born-Oppenheimer-közelítésnek" nevezett módszernek. A pasadenai California Institute of Technology és a University of California, Berkeley is ajánlott fel neki állást, ahol lassan kiépített egy modern elméleti fizikai iskolát az érdeklődő, tehetséges fiatalok részére. Érdeklődése széleskörű volt, a kvantumelmélettől kezdve a magfizikáig és asztrofizikáig sok mindennel foglalkozott.
Első doktoranduszával, Melba Phillips kisasszonnyal magfizikai témát kezdett vizsgálni. Ennek az adott aktualitást, hogy az új gyorsítók (ciklotron) segítségével deuteronokat is lehetségessé vált gyorsítani, ezért 1935-ben Lawrence és munkatársai a University of California berendezésével deuteronokkal kiváltott magreakciókat kezdtek tanulmányozni. Deuteronok és atommagok ütközése esetén különféle magreakciók mehetnek végbe, közülük a leginkább az úgynevezett stripping reakciók a leggyakoribbak.
Az atommagok kvantumelmélete szerint a töltött részecskék és atommagok kölcsönhatása egy vonzó, rövid hatótávolságú nukleáris kölcsönhatás, és a taszító Coulomb-kölcsönhatás szuperpozíciója. Ennek alapján az várható, hogy az alacsony energiájú magreakciók valószínűségének energiafüggését a Coulomb-taszítás szabja meg az úgynevezett penetrációs tényező tulajdonságai alapján, azonban a kísérletek arra utalnak, hogy a Coulomb-taszítás hatása nem olyan erős, mint az várható lenne. A jelenség magyarázatára Oppenheimer és Melba Phillips szemléletes modellt dolgozott ki [11]. Feltételezésük szerint a deuteronban kötött proton a Coulomb-taszítás hatására mindig távolabb helyezkedik el az atommagban, azaz a deuteron elektromosan polarizálódik, indukált dipólmomentumra tesz szert, és ez a deformáció adiabatikusan követi az ütköző részecskék relatív mozgását. Ennek következtében a deuteronban kötött proton csak kevéssé hatol be az úgynevezett Coulomb-gát tartományába, ezért az atommag-reakció energiafüggése különbözhet a Coulomb penetrációs tényező által meghatározott mértéktől.
A Phillips–Oppenheimer-folyamat elnevezés feltehetően Hans Bethétől ered, és mai bevett szóhasználat szerint lényegében azt jelenti, hogy a deuteron elektromos térbeli polarizációja befolyásolhatja a kiváltott magfizikai folyamatok hatáskeresztmetszetét. Az elmúlt évtizedekben többféle jelenséget próbáltak meg értelmezni e folyamat segítségével [12], köztük a deuteronok nehéz atommagokon való rugalmas szórásában tapasztalható anomáliákat, az alacsony energiájú rugalmas proton-deuteron szórás háromtest-számításainak problémáit, sőt még a hírhedt "hideg fúzió" jelenségét is – de sikertelenül. E sorok írójának és amerikai kollégájának csak hat évtizeddel később, 1996-ban sikerült matematikai bizonyítást adni arra, hogy az Oppenheimer–Phillips-folyamat valójában nem is létezik [13].
A 30-as évek második felében kezdett Oppenheimer érdeklődni az asztrofizika iránt, amelynek eredményei többek között az Oppenheimer–Volkoffegyenletek (1939), amelyek a nyomás gradiensét adják meg egy sztatikus folyadékgömb belsejében az általános relativitáselmélet alapján, így egy csillag belsejének modellezésére alkalmasak. Hasonlóan fontos eredményeket ért el a fekete lyuk jelenségének megjóslása terén is.
Ezekben az években Oppenheimer nem sokat törődött a világ dolgaival és a napi politikával, azonban a nagy gazdasági válság és a németországi zsidók üldözése az egyetemi értelmiségi körökben akkoriban divatos kommunista eszmék felé vonzotta, bár tagadta, hogy valaha is párttag lett volna. 1940 novemberében zűrös körülmények között feleségül vette Katherine ("Kitty") Puening Harrisont, a Berkeley egyetem radikális hallgatóját, korábbi kommunista párttagot, akinek negyedik férje lett.
Ezután az események felgyorsultak. A maghasadás felfedezésével megindult a verseny az atomfegyverért, és 1943-ban beindult a Manhattan Terv, amelynek célja az atombomba létrehozása volt az ezért létesített Los Alamos Laboratóriumban. A projekt katonai parancsnoka Leslie Groves tábornok volt, aki nagy meglepetésre Oppenheimert bízta meg a tudományos vezetői feladatok ellátásával, bár annak korábbról semmiféle vezetői gyakorlata nem volt. Groves feltehetően felismerte Oppenheimerben a "gőgős és elbizakodott ambíciót", amely a program sikeres véghezviteléhez elegendő késztetést ad. Isidor Rabi szerint a kinevezés "zseniális ötlet volt Groves-tól, akit egyáltalán nem tartottak zseninek".
A Manhattan Tervről és az atombombáról szintén rengeteg irodalom áll rendelkezésre. Közismert, hogy a projekt sikerrel járt, fináléját három dátummal lehet röviden összegezni:
Oppenheimer egyszerre nemzeti hős lett, széles körben ismert személyiség, akinek sokat köszönhet az amerikai nép. Külön érdekesség, hogy John Adams amerikai zeneszerző Doctor Atomic címmel operát is írt erről, amelynek főszereplője Robert Oppenheimer, az "atombomba atyja". Az opera középpontjában az 1945. június 16-án a Manhattan Terv keretében végrehajtott első kísérleti atomrobbantás áll ("Trinity test").
Az operát 2005. október elsején mutatta be a San Francisco Opera Amszterdamban. Érdekességként feltétlenül meg kell említeni, hogy a mű 2008. november 8-án Budapesten is látható volt a Művészetek Palotájában, HD videó közvetítésben a Metropolitan Operából. Az opera szövegét Peter Sellars írta, számos "eredeti történeti forrás", a védikus irodalom egyik alapműve, a Bhagavad-Gíta, tewa indián dalok, valamint John Donne és Muriel Rukeyser költeményeinek felhasználásával. A darab főszereplői a Manhattan Terv kulcsfigurái: Robert Oppenheimer, Leslie Groves tábornok, Teller Ede és Robert Wilson, továbbá Oppenheimer felesége, Kitty, Jack Hubbard, a projekt fő meteorológusa, James Nolan kapitány, és az Oppenheimer-gyerekek Pasqualita nevű tewa indián dadája [14].
A II. világháború után a Los Alamosban dolgozó kutatók nagy része – feladatuknak, az atombomba létrehozásának sikeres teljesítése után – visszatért az egyetemi életbe. Sokan közülük úgy tartották – köztük Hans Bethe is –, hogy az Egyesült Államoknak nem kellene több tömegpusztító fegyvert kifejlesztenie, és ezzel példát kellene mutatni a Szovjetuniónak is. Ezzel szemben Teller, Ernest Lawrence és Luis Alvarez azzal érveltek, hogy elkerülhetetlen a hidrogénbomba kifejlesztése az amerikai nép védelme érdekében. Teller Maria Goeppert-Mayer segítségével számításokat végzett a "szuperbomba" megvalósíthatóságára vonatkozóan, azonban az eredmények alapvetően optimista interpretálásuk ellenére sem voltak meggyőzőek. Sokan, köztük Oppenheimer is, úgy gondolták, hogy ésszerűbb az erőfeszítéseket egy taktikai atomfegyver-arzenál létrehozására fordítani, mint a kétséges eredménnyel járó "szuper" kifejlesztésével bajlódni. 1946-ban ezért Teller is visszatért a Chicagói Egyetemre.
A helyzet gyökeresen megváltozott, amikor 1949-ben a Szovjetunió végrehajtotta első kísérleti atomrobbantását.
Az eredmény felkészületlenül érte a nyugati politikai köröket. Truman elnök késedelem nélkül reagált az eseményre, és 1950. január 31-én bejelentette: "Mint a fegyveres erők főparancsnokának, kötelességeim közé tartozik arról gondoskodni, hogy országunk képes legyen megvédeni magát minden lehetséges agresszió ellenében. Ennek megfelelően utasítottam az Atomenergia Bizottságot, hogy folytassa munkáját az atomfegyverek minden lehetséges formáján, beleértve az úgynevezett hidrogén- vagy szuperbombát is." 1950-ben Teller visszatért Los Alamosba, és újult erővel kezdett dolgozni a szuper megvalósításán [15].
A háború után a nemzeti hős Oppenheimer "divatba jött". Több bizottság elnöke lett, köztük az Atomenergia Bizottság (Atomic Energy Commission, AEC) tanácsadó testületének, amely esetenként érdekellentétekhez vezetett. Monk azt a példát említi, hogy a Pentagon azért mondott le a hidrogénbomba létrehozásáról, mert Oppenheimer azt technikailag megvalósíthatatlannak ítélte. Ezek után azt közölte az Atomenergia Bizottsággal, hogy a Pentagont nem érdekli a hidrogénbomba kifejlesztése. Ilyen és hasonló ügyeskedéseivel rontani kezdte vezető szerepét a legfelsőbb politikai körökben, amelyek elismerésére annyira vágyott.
A J. Edgar Hoover vezette FBI állandó megfigyelés alatt tartotta Oppenheimert már a háború előttről, amikor Berkeley-ben kommunista szimpatizánsokkal került összeköttetésbe, és több párttaggal is közeli kapcsolatban volt, beleértve feleségét és annak testvérét. Az FBI ellátta Oppenheimer politikai ellenfeleit terhelő adatokkal, akik között feltétlenül meg kell említeni Lewis Strausst, az Atomenergia Bizottság elnökét, aki már régóta táplált ellenérzéseket Oppenheimerrel szemben, egyrészt mert az ellenezte a hidrogénbombát, másrészt mert többször is megszégyenítette őt a Bizottság előtti vitában.
Oppenheimert kommunista kapcsolatai miatt már több esetben feljelentették, költőien fogalmazva "utolérte őt a múltja". Mivel ragaszkodott hozzá, hogy ügyében őt is meghallgassák, 1949. június 7-én vallomást tett a Kongresszus Amerika-ellenes Tevékenységet Vizsgáló Bizottsága előtt. Elismerte, hogy az 1930-as években kapcsolatban állt a Kommunista Párt több tagjával. Azt is önként elmondta, hogy néhány diákja, köztük David Bohm, Giovanni Rossi Lomanitz, Philip Morrison, Bernard Peters és Joseph Weinberg Berkeley-ben aktív kommunista tevékenységet folytatott. Ez a vallomás a fizikus közvéleményt megdöbbentette, mivel a "feldobott" diákok karrierje alaposan megsínylette Oppenheimer önvédelmi akcióját. Oppenheimer tevékenységére vonatkozóan csak egyetlen magyarázattal tudott szolgálni: "Hülye voltam". Hargittai István szerint Monk könyvének fénypontja a híres Oppenheimer-meghallgatás részletes tárgyalása. Mint közismert, a Bizottság előtt szerepelt Teller Ede is, akinek elítélő véleménye egyesek szerint döntő szerepet játszott abban, hogy Oppenheimer biztonsági engedélyét (security clearance) nem hosszabbították meg. A Bizottság indoklása szerint "jellemében alapvető hiányosságok vannak" továbbá "az általa ismert kommunistákkal való kapcsolatai messze túllépték az óvatosság és mértékletesség határait". A meghallgatás teljes szövege megtalálható az interneten [16].
Monk könyvének tartalmát röviden összegezve, Oppenheimer jellemének voltak alapvető hiányosságai, amelyek nem tették őt szerethető munkatárssá. Ami magfizikai tevékenységét illeti, arra pedig talán nem a "briliáns" jelző a legalkalmasabb.