FERMIAC, fissiamo?

Certo che sì e soprattutto senza sosta. Nemmeno per cause di forza maggiore, come il trasferimento dell’ENIAC protrattosi per un paio d’anni. Fu così che Enrico Fermi ideò questo attrezzo analogico, consentendogli di continuare a giocare - si fa per dire! - con neutroni e nuclei bombardati.

Tutto ruota intorno al metodo Monte Carlo, un algoritmo utilizzato per trovare le soluzioni di problemi matematici a molte variabili, come il calcolo integrale, difficilmente risolvibili. Rispetto ad altri algoritmi, la sua efficienza aumenta con l’aumentare della dimensione stessa del problema.

Come ci spiega Zia Wiki, «la simulazione Monte Carlo calcola una serie di realizzazioni possibili del fenomeno in esame, con il peso proprio della probabilità di tale evenienza, cercando di esplorare in modo denso tutto lo spazio dei parametri del fenomeno. Una volta calcolato questo campione casuale, la simulazione esegue delle 'misure' delle grandezze di interesse su tale campione. La simulazione Monte Carlo è ben eseguita se il valore medio di queste misure sulle realizzazioni del sistema converge al valore vero».

Nato nel 1945, l’ENIAC è stato il primo computer digitale programmabile, elettronico e per uso generale. Sembrava quasi fatto apposta per risolvere questo tipo di problemi, seppur affrontati - come era normale agli albori dell’informatica - con la banale forza bruta. Non era però disponibile in quel periodo, come anticipato, in quanto era necessario aggiornarlo e trasferirlo da Philadelphia al Laboratorio di ricerca balistica nel Maryland. Cosa non proprio semplicissima, trattandosi di un bestione da una trentina di tonnellate, operazione che si protrasse per un paio d’anni buoni prima di tornare ad essere operativo.

Fu proprio durante questa interruzione di operatività della macchina che Enrico Fermi nel 1947 giunse all'idea di approntare un dispositivo analogico, seppur con i limiti di una soluzione di questo tipo, in grado di alleviare la necessità di noiosi calcoli richiesti dallo studio delle tracce dei neutroni. Si utilizzava impostando e regolando valori pseudocasuali che riguardavano il materiale attraversato, scegliendo tra neutroni veloci (energia iniziale minore di 10 MeV) e lenti (energia iniziale minore di 100 keV). Idem per rappresentare la direzione del moto dei neutroni, scegliendo un secondo valore, mentre un terzo valore rappresentava la distanza percorsa fino alla collisione successiva.

Strutturalmente il FERMIAC era poco più di un carrello, tant’è che era chiamato (anche nei documenti ufficiali del progetto) Fermi’s Trolley. Era costituito da tre parti: una doppia placca di lucite (o plexiglas che dir si voglia) che fungeva anche da selettore per la direzione dei neutroni; un tamburo posteriore che misura il tempo trascorso in base alla velocità del neutrone tracciato; un tamburo anteriore che misura la distanza percorsa dallo stesso, tra collisioni successive in base alla sua velocità e alle proprietà della materia attraversata.

Robette...

Effettuate le impostazioni inziali, il FERMIAC veniva fisicamente guidato su un disegno in scala del reattore nucleare o dei materiali da testare, tracciando i percorsi dei neutroni nei vari materiali attraversati, segnando una linea sul disegno. Ogni volta che veniva superato un confine tra i materiali, il tamburo appropriato era nuovamente regolato per rappresentare un’altra cifra pseudocasuale.

Tranquilli, nessun nucleo atomico è stato «fissiato» per la stesura di questo articolo!

AdP