A series of articles on “Nobel Prizes in Science & Technology” - Part 11

Vai tṛ then chốt của người Mỹ gốc Do Thái trong Manhattan Project

Trần Trí Năng
 (University of Minnesota & Ecosolar International)

Physics is like sex: sure, it may give some practical results, but that's not why we do it.

(Richard P. Feynman) 

Người Mỹ gốc Do Thái đă đóng vai tṛ then chốt trong sự thành công của Manhattan Project. GS. Lise Meitner cùng với GS. Otto Haln là hai người người đầu tiên trên thế giới đă khám phá và cắt nghĩa thành công hiện tượng vật lư xảy ra khi urani (uranium) bị bắn phá với nơtron (neutron). GS Meitner lư luận rằng hạt nhân của urani có thể bị tách ra thành hai hạt nhân nhỏ hơn (gọi là phân hạch của nguyên tử), và cho ra môt lượng năng lượng khổng lồ dựa theo phương tŕnh E=mc2 của Einstein. GS Albert Einstein cùng với TS. Leó Szilárd đề nghị lên Tổng Thóng F.D. Roosevelt về sự thành lập Manhattan Project nhằm chế tạo vũ khí hạt nhân. GS J. Robert Oppenheimer đă quản lư và làm việc thành công với nhiều khoa học gia gốc Do Thái khác như Niels Bohr, Edward Teller, Hans Bethe, John Von Neumann, Isidor Rabi, Richard Feymann v..v đưa đến sự thánh công trong việc chế tạo vũ khí và năng lương nguyên tử. 

1. Câu chuyện bên lề 

Nơi chúng tôi ở nằm đối diện với Đại học Chulalongkorn, một đại học lâu đời nhất của Thái với tổng số sinh viên khoảng 37 ngàn người (H́nh 1). Buổi chiều , khi rảnh rỗi, tôi thường đi bộ trong campus, bắt đầu từ trường y khoa rồi đi ngang qua trường nhân văn và xă hội và chấm dứt ở sân vận động xanh tươi màu cỏ. Rải rát đó đây một vài cô cậu sinh viên tṛ chuyện, nói cười vui vẻ. Cái nét hồn nhiên của tuổi trẻ vẫn c̣n phảng phất đâu đây. Chiều hôm nay trời mát và dễ chịu hơn sau cơn mưa phùn. Một cảm giác thật nhẹ nhàng giữa ḷng thành phố Bangkok đông người. 

“Chân bước rộng thênh thang
Một cảm giác nhẹ nhàng
Giữa ḷng thị thành
Náo nhiệt…”

T́m lại đây
Một cái ǵ thân thương
Mật thiết
Trong tiếng nói, nụ cười
Của tuổi trẻ đôi mươi…” 

Như thường lệ mỗi khi tôi đến một thành phố “mới”, tôi thích chạy bộ khu chung quanh nơi tôi ở để t́m hiểu và làm quen với nhịp sống của người dân bản xứ. Sáng nay, tôi cũng dậy sớm, đi chạy bộ trong công viên Lumphini (H́nh 1). Lumphini là tên một ngôi làng bên Nepal nơi Đức Phật chào đời. Cuối tháng chín mà khí trời khá oi bức. Buổi sáng ở đây náo nhiệt với đoàn người chạy bộ, người tập Taichi (H́nh 2) , hay thể dục thông thường như cử tạ, nhảy dây… Chạy môt lúc, tôi đă cảm thấy thấm mệt. Mặt trời nh́n tôi cười. Đi một đỗi, bắt đầu thấy chán. Nên tôi bèn tham gia vào nhóm người đang nhảy múa theo điệu nhạc. Đúng là mệt mà vui! Người rộng mở tay người. Người vỗ tay vui. Tôi nh́n tôi cười. Tôi thấy vui vui. 

“Đi trong vườn Lumphini
Tôi nhớ về cuộc đời Đức Phật
Nắng đổ thênh thang
Nắng làm chói mắt
Bước chân đều
Hồn trải rộng
Mơn man…
Người vỗ tay nhau
Người vẫy tay chào
Mời đón khách xa
Về thăm phố thị”
 

Công viên này có một loại thằn lằn mà tôi chưa từng thấy bao giờ (H́nh 2). Có con dài tới khoảng hơn một mét. Từ xa trông giống như những con cá sấu. Chúng nằm khắp nơi trong công viên, bận rộn với những hoạt động hàng ngày của chúng [H́nh 2]. Trước cổng công Viên Lumphini, là khu chợ ngoài trời với đủ món hàng tiêu thụ. Khi khi nhắc đến Thái Lan, dù Bangkok hay Chiang Mai, du khách luôn luôn t́m thấy những hàng quán bán thức ăn trải dài hàng cây số. Thức ăn vừa ngon, vừa rẻ. Thái Lan đúng là “Thiên đường của ẩm thực”!  

      

H́nh 1. Trường Chulalongkorn (h́nh bên trái) và công viên Lumphini (h́nh bên phải) nh́n từ lan can nơi chúng tôi ở. 

 

        

H́nh 2. Một nhóm người tập Taichi (h́nh bên trái) và hai con thằn lằn khổng lồ (H́nh bên phải) trong công viên Lumphini.  

2. GS Meitner khám phá sự phân hạch nguyên tử [1,2] 

Dựa vào lư thuyết của Niels Bohr (người Đan mạch, gốc Do Thái), GS. Meitner, một nhà khoa học gia người Áo cũng gốc Do Thái đă cắt nghĩa thành công cấu trúc của nguyên tử urani phản ứng với bari và đưa ra kết luận rằng nơtron chậm của nguyên tử bari phản ứng với hạch của urani, gây ra sư sự phân hạch [H́nh 3]. Kết luận của bà căn cứ trên dữ kiện là trọng lượng của vật chất mới tạo ra cân nhẹ hơn tổng số trọng lương của những vật chất đầu vào , và một lượng năng lượng khổng lồ được phát sinh. Rồi bà tính năng lượng phát sinh, và năng lượng này tuân theo dự đoán trong phương tŕnh của Einstein E= mc2. Bà cũng có nhắc lại là bà cắt nghĩa điều bà mới khám phá trong lần gặp mặt lần đầu với Albert Einstein tại Salzburg năm 1909; lúc đó Einstein bảo bà là khối lượng (mass) bị mất trong phản ứng sẽ bằng khoảng 1/5 khối lượng proton của urani . Với sự kiện này, Meitner và Robert Frisch-người cháu của bà- đă chứng minh phản ứng đầu tiên của phân hạch urani (uranium fission). Thành công này đưa đến việc chế tạo bom nguyên tử và những ứng dụng dùng trong việc cung cấp nguồn năng lượng điện lớn cho nhiều quốc gia tiên tiến trên thế giới. 

3. Albert Einstein và Kế Hoạch Manhattan  

Sau khi rời Đức, GS Einstein- một nhà vật lư nổi tiếng người Đức gốc Do Thái- được mời sang Mỹ làm việc ở Viện Nghiên Cứu Cao Cấp (Institute for Advanced Study) của Đai Học Princeton, New Jersey. Môi trường mới này cho ông sự yên tĩnh và điều kiện thuận lợi để ông tập trung vào công tác nghiên cứu về những vấn đề liên quán đến vật lư của ông. Mặc dù thế, ông vẫn luôn luôn quan tâm đến việc bành trướng thế lực của Adolf Hitler và việc đàn áp và giết hại người Do Thái ở Âu Châu. Einstein lúc nào cũng chủ trương giải pháp ḥa b́nh. Càng lúc ông càng thấy thất vọng về sự sụp đổ nhanh chóng của Âu Châu với thế lực quá mạnh của Đức Quốc Xă. Đồng thời trong giới khoa học, sau sư khám phá thành công của GS Meitner và GS Hahn về phân hạch nguyên tử với năng lương không lồ phóng ra dưa vào phương tŕnh E= mc2 của ông, nhiều khoa học gia nhất là ở Đức trở nên chú tâm nghiên cứu vào lănh vực phân hạch nguyên tử này. Điều này khiến ông và một số khoa học gia lo ngại là Đức có thể phát triển và chế tạo thành công bom nguyên tử và thôn tính toàn cầu với loại siêu vũ khí nguyên tử này.

Riêng về trường hợp của Leó Szilárd [H́nh 3, chụp chung với Einstein]; sau khi đến Mỹ, ông đă tŕnh bày kết quả nghiên cứu hạch phản ứng với TS Enrico Fermi và muốn tŕnh bày với Tổng Thống Franklin.D. Roosevelt về triển vọng Hitler có thể có bom nguyên tử trong vài năm. Nhưng khổ nỗi Szilárd lúc bấy giờ không có nhiều uy tín trong cộng đồng khoa học, nhất là ở Mỹ. Nên ông đă nhờ Einstein giúp đỡ trong công tác này. Einstein lúc đầu c̣n hơi do dư, nhưng sau cùng đồng y ky‎ tên trong lá thư gửi đến Tổng Thống Roosevelt vào ngày 2 tháng 8 năm 1939, đề nghị Mỹ phát triển chương tŕnh khai phát “quả bom cực mạnh” dùng phân hạch nguyên tử và phản ứng dây chuyền từ chất urani [3] Đứng trước t́nh trạng khẩn cấp và nguy cập và nỗi lo sơ về khả năng Đức Quốc Xă có thể thôn tính thế giới với siêu vũ khí nguyên tử này, Tổng Thống Roosevelt quyết định cho phép kế hoạch Manhattan (Manhattan Project) tiến hành với mục đích chế tạo quả bom nguyên tử.   

       

[H́nh 3]. Otto Hahn trong pḥng thí nghiệm của họ tại Đức [1], (h́nh bên trái) và
TS.
Leó Szilárd, cùng với GS Einstein soạn thảo lá thư gửi cho Tổng Thống F.D. Roosevelt (h́nh bên phải)- Wikipedia  

4. GS. Robert Oppenheimer điều khiển kỹ thuật Manhattan Project 

Mục đích chính nhất của Manhattan Project là chế tạo bom nguyên tử. Kế hoạch Manhattan nhằm để pḥng ngừa trường hợp Đức Quốc Xă thành công trong việc chế loại “siêu bom” này v́ hoạt đông nghiên cứu liên quan đến lănh vực phân hạch nguyên tử lúc bấy giờ rất mạnh ở Đức.

Kế hoạch Manhattan được đặt dưới quyền của Tướng Leslie Groves và sự quản lư‎ kỹ thuật của GS J. Robert Oppenheimer, một nhà khoa học Mỹ gốc Do Thái [H́nh 4]. Kế hoạch bắt đầu vào 1939 với một ngân sách rất khiêm nhường. Nhưng sau đó, kế hoạch phát triển lớn mạnh với ngân sách 2 tỉ (tương đương với 27 tỉ USD của năm 2017) với 130 ngàn nhân viên. Trong đó, 90% của ngân sách là chi phí dùng trong việc xây cất công xưởng chế tạo và sản xuất tái liệu phân hạch ; và 10% c̣n lại dùng trong việc phát triển, thiết kế và sản xuất bom. Có hơn 30 địa điểm nghiên cứu, phát triển và và chế tạo trên toàn nước Mỹ; nổi tiếng nhất là Khoa Nghiên Cứu và Khai Phát Bôm (Research & Development) ở Los Alamos Laboratory , New Mexico.. Đây là nơi thiết kế và chế tạo thành công quả bom nguyên tử đầu tiên. Trong ṿng ba tháng đầu khi mới thành lập, GS Oppenheimer đă “chạy ngang dọc” trên toàn nước Mỹ để chiêu mộ nhân tài ở những đai học và trung tâm nghiên cứu lớn như UC Berkeley, MIT, Columbia , Minnesota, Chicago, Princeton, Iowa , Stanford, Purdue và National Bureau Standards. Lúc đầu có khoảng 30 khoa học gia và gia đ́nh đến sống và làm việc ở đây. Một khoảng thời gian sau, dân số gia tăng đến sáu ngàn người. V́ là những nhà nghiên cứu và chuyên viên tầm cỡ lớn của Mỹ , cộng với mơi trường sống và làm việc chung với nhau trong không khí tự do và cởi mỡ; thêm vào đó trách nhiệm và áp lực phải hoàn thành vũ khí nguyên tử cần thiết và đúng thời hạn để tranh đua với Đức, tiến độ phát triển trở nên nhanh chóng vượt bực. Mọi người làm việc 10-12 giờ mỗi ngày, 6 ngày một tuần; ngày c̣n lại gặp nhau tại nhà TS Oppenheimer uống rượu, ca hát và tán dóc. Chỉ trong ṿng hai năm, trái bom đầu tiên đă hoàn thành.  

Phản ứng phân hạch đầu tiên được thực hiện vào 2 tháng 12, 1942. Và trái bom nguyên tử đầu tiên được thử ở Jornado del Muerto Valley gần Alamogordo, New Mexico- vào lúc 5:29:45 sáng , ngày 16 tháng 7 năm 1945 (codename là Trinity Site). Một tháng sau đó, hai trái bom nguyên tử “Little Boy” và “Fat Man” cũng được chế tạo. “Little Boy” với 12-15 kilotons of TNT chở trong chiếc phi cơ Enola Gay do Đại tá Paul Tibbets lái và thả xuống thành phố Hiroshima vào ngày 6 tháng 8 năm 1945; trong khi đó vào ngày 14 tháng 8, 1945. “Fat Man” với 21 kilotons of TNT được chuyên chở trong chiếc Bocks Car do Thiếu tá Charles Sweeney lái và thả xuống thành phố Nagasaki. Nhật đầu hàng vào ngày 18 tháng 8, năm 1945; và ky ‎hiệp ước đầu hàng vô điều kiện trên tàu USS Missouri nằm ở Vịnh Tokyo vào ngày 2 tháng 9, năm 1945. 

         Albert Einstein receives certificate of U.S. citizenship

[H́nh 4]. GS Oppenheimer với GS Einstein ở Princeton University (h́nh bên trái) và GS Albert Einstein nhận certificate là công dân Mỹ từ quan ṭa Philip Forman vào năm 1940. Al Aumuller/ Library of Congress (h́nh bên phải).

5.Nguyên nhân chính của sự thất bại của Đức trong việc khai phát vũ khí nguyên tử 

Bắt đầu vào thập niên 1930’s, Adoft Hitler và Đức Quốc Xă ngược đăi người gốc Do Thái một cách triệt để. Kết quả là nhiều nhà khoa học, toán học, giáo dục có tên tuổi trốn sang Mỹ. Một số tham gia vào Manhattan Project như Albert Einstein , Hans Bethe, John von Neumann, Leo Szilard, James Franck , Edward Teller và Enrico Fermi (bà Laura , vở ông là người Ư gốc Do Thái) và Otto Loewi. Luật ban hành của Nazi Germany vào 7 tháng 4, 1933 – 67 ngày sau khi Adolf Hitler lên nắm chính quyền đă làm nhiều người không phải gốc -Aryan mất việc. Vào năm 1944, đă có khoảng hơn 133,000 người Đức gốc Do Thái tị nạn sang Mỹ. 

Kế hoạch chế tạo vũ khí nguyện tử của Đức Quốc Xă bắt đầu vào tháng 4, 1939, ngay sau khi sự khám phá ra sự phân hạch của GS. Haln và GS. Meitner vào tháng 1, 1939. Phần lớn kế hoạch này bị trực tiếp kiếm soát bởi chính phủ. Kế hoạch được chia thành ba bộ môn: ḷ nguyên tử, uranium và heavy water production. Vào tháng 6, 1939, Đức Quốc Xă đă thành công trong việc sản xuất một số lượng lớn “waste uranium” . từ đó có thể extract uranium và uranium oxide. Vào những năm sau, Đức đă thành công trong việc chế tạo uranium oxide có chất lương cao và sản xuất 25 tấn uranium oxide cubes.  

Vào năm 1942, số khoa học gia làm việc trong chương tŕnh bắt đầu giảm thiểu.

Ở giai đoạn đầu, nước Đức có lợi điểm về số khoa học gia và kiến thức cần thiết để chế tạo vũ khí nguyên tử.Adolf Hitler muốn có kết quả ngay về áp dụng vào trong quân sự. Mọi chuyện tiến hàng khá suông sẻ với tiến độ tốt. Nhưng với nhiều luật lệ ban hành - đôi khi mâu thuẩn nhau, sinh ra lối làm việc quan liêu của các viên chức quân sự mới được bổ nhiệm với kiến thức hiểu biết về khoa học quá khiêm nhường, kết quả dẫn đến sư tŕ trệ của chương tŕnh. Những sự kiện trên đẫn đến sư thất bại của Đức Quốc Xă trong việc chế tạo vũ khí nguyên tử, một ‎ đồ mà Hitler muốn thực hiện từ lâu.  

6. Những khoa học gia gốc Do Thái trong Manhattan Project 

Phần lớn những khoa học gia có tầm cỡ lớn làm việc trong Manhattan Project đều có gốc Do Thái [H́nh 5]. Một số đến từ Đức và Âu Châu; trong khi đó một số khác sinh ra hay lớn lên tại Mỹ. Sau khi Đại Chiến Thứ Hai chấm dứt, những người này đă góp phần đáng kể trong sự tiến bộ của nền khoa học và kỹ thuật tại Mỹ và thế giới. Chúng tôi xin ghi dưới đây một số tên tuổi đại diện:  

Isidor Rabi (1898- 1988) : Sinh ra ở Rymanov, Áo Quốc. Đến Mỹ lúc c̣n bé. BS (Cornell, 1919) và Ph.D (1927, Columbia). Lănh giải Nobel về Vật lư vào năm 1944.

Niels Bohr (1885-1962): Sinh ra ở Copenhagen, Đan Mạch. Ph.D (1911, University of Copenhagen). Một cây đại thụ trong ngành vật lư lượng tử ngang hàng với Einstein. Lănh giải Nobel về Vật lư vào năm 1922. 

Enrico Fermi (1901- 1954): Sinh ra ở Rome, Ư. Ph.D (University of Pisa, Ư). Lănh giải Nobel về Vật lư vào năm 1938. Vơ ông là người gốc Do Thái. 

Richard P. Feynman (1918-1988): Sinh ra ở Manhattan, New York. B.Sc (MIT), Ph.D (Princeton). Lănh giải Nobel về Vật lư vào năm 1965. 

Edwards Teller (1908-2003): Sinh ra ở Budapest, Hung Gia Lợi. Ph.D (Univ. of Leipzig). Được xem như là “cha đẻ củ H bomb”. Cùng với Ernest Lawrence (Nobel , ), ông sáng lập Lawrence-Livermore National Laboratory. Lănh giải Nobel về Vật lư vào năm 1965. 

Felix Bloch (1905-19830 : Sinh ra ở Zurich, Thụy Sĩ, Đức. PhD (1928, Univ. of Leipzig). Lănh giải Nobel về Vật lư vào năm 1952

Hans Bethe (1906- 2005): Sinh ra ở Strasbourg, Đức. PhD (University of Munich). Lănh giải Nobel về Vật lư vào năm 1967.

Eugene P. Wigner (1902- 1995): Sinh ở Budapest, Hung Gia Lợi. PhD (Technical University of Berlin). Lănh giải Nobel về Vật lư vào năm 1963. Một sinh viên của ông, John Bardeen lănh hai giải Nobel về Vật Lư.

John Von Neumann (1903-1957): Sinh ra ở Budapest, Hung Gia Lợi. PhD (Parmany Peter Univ.). Đóng góp rất nhiều trong lănh vực máy tính và toán học.

James Franck(1882-1964): Sinh ra ở Hamburgg, Đức. PhD (Frederick William University). Lănh giải Nobel về Vật lư vào năm 1925. 

           

[H́nh 5]. (h́nh bên trái) Các nhà nghiên cứu và chuyên viên thường gặp nhau mỗi tuần để trao đổi và thảo luận những kết quả nghiên cứu. Hàng trên : Norris Bradbury, John Manley, Enrico Fermi và M.B. Kellogg. Robert Oppenheimer với chiếc áo bành tô màu đen ngồi sau Manley; và bên phía trái của Oppenheimer là Richard Feynman. (April 1946). (H́nh bên phải) TS E.O. Lawrence, TS Enrico Fermi & TS Isidor Rabi. Ba nhân vật này đều lănh giải Nobel về vật lư. Google Images.

7. Lời kết

Sự thất bại trong chính sách của Hitler và Đức Quốc Xă là một may mắn lớn cho Mỹ. Nhiều nhà khoa học và kỹ thuật gia gốc Do Thái đă tị nạn sang nước này. Một số những người này đă đóng góp nhiều vào sự thành công của Manhattan Project, đưa đến sự kết thúc nhanh chóng Thế Giới Đại Chiến Thứ Hai. Sau chiến tranh những người này đă đóng góp nhiều trong những chường tŕnh nghiên cứu thành công trong nhiều lănh vực khác nhau đưa đến nền công nghệ chúng ta có ngày hôm nay. Trong số sau, người viết sẽ giới thiệu một vài thí dụ điển h́nh của những đóng góp quan trọng này.

8. Tài liệu tham khảo

[1] https://en.wikipedia.org/wiki/Lise_Meitner
[2] https://en.wikipedia.org/wiki/Nuclear_fission
[3]
https://www.reddit.com/r/AskHistorians/comments/2mi0e0/why_was_einstein_not_heavily_involved_in_the/