Come funzionano le armi nucleari

Un'arma nucleare libera energia non dalla chimica, come il TNT, ma dal nucleo stesso dell'atomo. Una sola testata grande come un frigorifero può liberare più energia di tutte le bombe sganciate nella seconda guerra mondiale messe insieme. I meccanismi di base sono due: fissione e fusione.

Fissione: spaccare atomi pesanti

Alcuni isotopi pesanti — uranio-235 e plutonio-239 — colpiti da un neutrone si spezzano in due frammenti più leggeri, liberando energia e due o tre neutroni nuovi. Se il materiale è abbastanza e abbastanza compatto (una massa critica), quei neutroni innescano altre fissioni e la reazione cresce in modo esponenziale: circa 80 generazioni di raddoppio si susseguono in meno di un microsecondo.

Il problema ingegneristico è tenere il materiale sottocritico fino all'istante dello scoppio. Nel 1945 furono costruite due soluzioni:

• A cannone: un blocco di uranio viene sparato lungo una canna contro un altro. Semplice e così affidabile da non essere mai stato collaudato per intero prima dell'uso — era Little Boy, la bomba di Hiroshima da circa 15 chilotoni.
• A implosione: una sfera di plutonio viene compressa fino alla supercriticità da esplosivi convenzionali sincronizzati al microsecondo. Questo progetto fu collaudato nel test Trinity e usato in Fat Man su Nagasaki.

Le armi a pura fissione si fermano a qualche centinaio di chilotoni — la più grande mai collaudata, Ivy King, rese circa 500 kt.

Fusione: il salto termonucleare

La fusione unisce nuclei leggeri — deuterio e trizio — liberando ancora più energia per grammo, ma richiede temperature di decine di milioni di gradi. L'unico «fiammifero» pratico è una bomba a fissione. Nel progetto a stadi di Teller–Ulam, un «primario» a fissione scatta per primo e i suoi raggi X comprimono e accendono un «secondario» a fusione fisicamente separato, prima che la bomba si disintegri. In linea di principio gli stadi si possono concatenare all'infinito: è così che l'Unione Sovietica arrivò a 50 megatoni con la Bomba Zar.

La maggior parte delle testate moderne è a due stadi termonucleari, di solito potenziate (boosted): pochi grammi di gas deuterio-trizio iniettati nel primario ne alzano nettamente l'efficienza, permettendo testate piccole, leggere e sicure che rendono comunque centinaia di chilotoni.

Perché le testate moderne sono «più piccole»

I missili della guerra fredda erano imprecisi, e le superpotenze compensavano con testate da più megatoni. Con il miglioramento della guida, la precisione ha sostituito la forza bruta: una tipica testata strategica in servizio oggi — come l'americana W88 (455 kt) o la testata russa del Topol (800 kt) — è molto al di sotto dei mostri multimegatonici degli anni Sessanta, e un missile ora trasporta più testate a puntamento indipendente (MIRV) invece di una sola enorme.

Guarda tu stesso la differenza

Il modo migliore per capire che cosa significano questi numeri è confrontarli su una mappa: prova la bomba di Hiroshima da 15 kt, poi una moderna testata Topol da 800 kt su Washington, poi la Bomba Zar da 50 megatoni — tutto nel simulatore. Come avviene concretamente la distruzione è spiegato in effetti di un'esplosione nucleare.