ليو زيلارد

بعد أن اقتنع زيلارد بأنه لا مستقبل له في المجر، غادر إلى برلين عبر النمسا في 25 ديسمبر 1919، والتحق بالمعهد التقني في برلين-شارلوتنبورغ . وسرعان ما انضم إليه شقيقه بيلا. ^{[ 14 ]} شعر زيلارد بالملل من الهندسة، فتحول اهتمامه إلى الفيزياء . ولأن الفيزياء لم تكن تُدرّس في المعهد التقني، انتقل إلى جامعة فريدريش فيلهلم ، حيث حضر محاضرات ألقاها ألبرت أينشتاين ، وماكس بلانك ، ووالتر نيرنست ، وجيمس فرانك ، وماكس فون لاو . ^{[ 15 ]} كما التقى بزملائه المجريين يوجين ويغنر ، وجون فون نيومان ، ودينيس غابور . ^{[ 16 ]}

نالت أطروحة زيلارد للدكتوراه في الديناميكا الحرارية، بعنوان "Über die thermodynamischen Schwankungserscheinungen " (حول مظاهر التقلبات الديناميكية الحرارية)، والتي أشاد بها أينشتاين، أعلى مراتب الشرف عام 1922. وتناولت الأطروحة لغزًا عريقًا في فلسفة الفيزياء الحرارية والإحصائية يُعرف باسم "شيطان ماكسويل" ، وهي تجربة فكرية ابتكرها الفيزيائي جيمس كلارك ماكسويل . كان يُعتقد أن هذه المشكلة مستعصية على الحل، ولكن أثناء محاولته حلها، أدرك زيلارد الصلة بين الديناميكا الحرارية ونظرية المعلومات . ^{[ 17 ] [ 18 ]} عُيّن زيلارد مساعدًا لفون لاو في معهد الفيزياء النظرية عام 1924. وفي عام 1927، أنهى تأهيله العلمي وأصبح محاضرًا خاصًا في الفيزياء. في محاضرة تأهيله، قدّم زيلارد ورقة بحثية ثانية حول شيطان ماكسويل، بعنوان " Über die Entropieverminderung in einem thermodynamischen System bei Eingriffen intelligenter Wesen" (حول انخفاض الإنتروبيا في نظام ديناميكي حراري بتدخل كائنات ذكية)، والتي كُتبت في الواقع بعد فترة وجيزة من الورقة الأولى. قدّمت هذه الورقة التجربة الفكرية المعروفة الآن باسم " محرك زيلارد" ، وأصبحت ذات أهمية بالغة في تاريخ محاولات فهم شيطان ماكسويل. كما قدّمت الورقة أول معادلة تربط بين الإنتروبيا السالبة والمعلومات. رسّخ هذا العمل مكانة زيلارد كشخصية محورية في نظرية المعلومات؛ إلا أنه لم ينشرها حتى عام 1929، واختار عدم مواصلة البحث في هذا الموضوع. ^{[ 19 ] [ 20 ]} طوّر علم التحكم الآلي ، من خلال أعمال نوربرت وينر وكلود إي. شانون ، المفهوم لاحقًا إلى نظرية عامة في أربعينيات وخمسينيات القرن العشرين - على الرغم من أنه خلال فترة اجتماعات علم التحكم الآلي ، أشار جون فون نيومان إلى أن زيلارد كان أول من ساوى بين المعلومات والإنتروبيا في مراجعته لكتاب وينر عن علم التحكم الآلي . ^{[ 21 ] [ 22 ]}

خلال فترة إقامته في برلين، عمل زيلارد على العديد من الاختراعات التقنية. ففي عام 1928، قدّم طلب براءة اختراع للمُسرّع الخطي ، دون أن يعلم بمقال غوستاف إيزينغ المنشور في مجلة علمية عام 1924، ولا بجهاز رولف ويدرو التشغيلي، ^{[ 23 ] [ 24 ]} وفي عام 1929، قدّم طلبًا للحصول على براءة اختراع للسيكلوترون . ^{[ 25 ]} كما كان أول من فكّر في فكرة المجهر الإلكتروني ، ^{[ 26 ]} وقدّم أول براءة اختراع له عام 1928. ^{[ 27 ]} وبين عامي 1926 و1930، عمل مع أينشتاين على تطوير ثلاجة أينشتاين ، التي تميّزت بعدم احتوائها على أجزاء متحركة. ^{[ 28 ]} لم يقم زيلارد ببناء جميع هذه الأجهزة، أو نشر هذه الأفكار في المجلات العلمية ، ولذلك غالبًا ما نُسب الفضل فيها إلى آخرين. ونتيجة لذلك، لم يحصل زيلارد على جائزة نوبل ، ولكن تم منحها لإرنست لورانس عن السيكلوترون في عام 1939، وإرنست روسكا عن المجهر الإلكتروني في عام 1986. ^{[ 27 ]}

حصل زيلارد على الجنسية الألمانية عام ١٩٣٠، لكنه كان قلقًا بالفعل بشأن الوضع السياسي في أوروبا. ^{[ ٢٩ ]} عندما أصبح أدولف هتلر مستشارًا لألمانيا في ٣٠ يناير ١٩٣٣ ، حثّ زيلارد عائلته وأصدقاءه على الفرار من أوروبا ما دام ذلك ممكنًا. ^{[ ٢٠ ]} انتقل إلى إنجلترا، وحوّل مدخراته البالغة ١٥٩٥ جنيهًا إسترلينيًا ( ما يعادل ٩٨٧٠٠ جنيه إسترليني اليوم) من بنكه في زيورخ إلى بنك في لندن . أقام في فنادق حيث بلغت تكلفة الإقامة والطعام حوالي ٥.٥ جنيه إسترليني أسبوعيًا. ^{[ ٣٠ ]} ولأولئك الأقل حظًا، ساعد في تأسيس مجلس المساعدة الأكاديمية ، وهي منظمة تُعنى بمساعدة الباحثين اللاجئين في إيجاد وظائف جديدة، وأقنع الجمعية الملكية بتوفير سكن لها في بيرلينجتون هاوس . استعان بأكاديميين مثل هارالد بور ، وجي إتش هاردي ، وأرشيبالد هيل، وفريدريك جي دونان . مع اندلاع الحرب العالمية الثانية عام 1939، ساعدت في إيجاد أماكن لأكثر من 2500 باحث لاجئ. ^{[ 31 ]}

في صباح الثاني عشر من سبتمبر عام ١٩٣٣، قرأ زيلارد مقالًا في صحيفة التايمز يلخص خطابًا ألقاه اللورد رذرفورد ، رفض فيه جدوى استخدام الطاقة الذرية لأغراض عملية. وأشار الخطاب تحديدًا إلى عمل طلابه، جون كوكروفت وإرنست والتون ، الذي أُنجز عام ١٩٣٢، في "تقسيم" الليثيوم إلى جسيمات ألفا ، عن طريق قذفه بالبروتونات من مُسرِّع جسيمات قاموا ببنائه. ^{[ ٣٢ ]} ثم قال رذرفورد:

قد نحصل في هذه العمليات على طاقة تفوق بكثير الطاقة التي يوفرها البروتون، ولكن في المتوسط، لا يمكننا توقع الحصول على الطاقة بهذه الطريقة. إنها طريقة ضعيفة وغير فعالة لإنتاج الطاقة، وأي شخص يبحث عن مصدر للطاقة في تحول الذرات فهو يتحدث عن وهم. لكن الموضوع كان مثيرًا للاهتمام علميًا لأنه قدم نظرة ثاقبة على الذرات. ^{[ 33 ]}

استشاط زيلارد غضبًا من رفض رذرفورد له، حتى أنه في اليوم نفسه خطرت له فكرة التفاعل النووي المتسلسل (المشابه للتفاعل الكيميائي المتسلسل )، باستخدام النيوترونات المكتشفة حديثًا . لم تعتمد الفكرة على آلية الانشطار النووي ، التي لم تكن قد اكتُشفت بعد، لكن زيلارد أدرك أنه إذا استطاعت النيوترونات بدء أي نوع من التفاعلات النووية المنتجة للطاقة، مثل تلك التي حدثت في الليثيوم، وإذا أمكن إنتاجها هي نفسها من خلال التفاعل نفسه، فإنه يمكن الحصول على الطاقة بجهد قليل، لأن التفاعل سيكون ذاتي الاستدامة. ^{[ 34 ]} أراد زيلارد إجراء مسح منهجي لجميع العناصر الـ 92 المعروفة آنذاك للعثور على عنصر قادر على إحداث التفاعل المتسلسل، بتكلفة تُقدّر بـ 8000 دولار، لكنه لم يفعل ذلك لنقص التمويل. ^{[ 35 ]}

قدّم زيلارد طلبًا للحصول على براءة اختراع لمفهوم التفاعل النووي المتسلسل المُحفّز بالنيوترونات في يونيو 1934، وحصل عليها في مارس 1936. ^{[ 36 ]} وبموجب المادة 30 من قانون براءات الاختراع والتصاميم (1907، المملكة المتحدة)، ^{[ 37 ]} تمكّن زيلارد من التنازل عن براءة الاختراع لصالح الأميرالية البريطانية لضمان سريتها، وهو ما فعله. ^{[ 38 ]} ونتيجةً لذلك، لم تُنشر براءة اختراعه حتى عام 1949 ^{[ 36 ]} عندما أُلغيت الأجزاء ذات الصلة من قانون براءات الاختراع والتصاميم (1907، المملكة المتحدة) بموجب قانون براءات الاختراع والتصاميم (يوليو 1949، المملكة المتحدة) . ^{[ 39 ]} وصف ريتشارد رودس لحظة إلهام زيلارد:

في لندن، عند تقاطع شارع ساوثهامبتون رو مع ميدان راسل ، مقابل المتحف البريطاني في بلومزبري، ^{[ 40 ]} انتظر ليو زيلارد بضيق في صباح أحد أيام الكساد الكئيبة أن تتغير إشارة المرور. هطلت أمطار خفيفة خلال الليل؛ أشرقت شمس يوم الثلاثاء، 12 سبتمبر 1933، باردة ورطبة وكئيبة. سيبدأ المطر الخفيف بالهطول مجددًا في وقت مبكر من بعد الظهر. عندما روى زيلارد القصة لاحقًا، لم يذكر وجهته في ذلك الصباح. ربما لم تكن لديه وجهة محددة؛ فقد كان يمشي غالبًا ليفكر. على أي حال، تدخلت وجهة أخرى. تحولت إشارة المرور إلى اللون الأخضر. نزل زيلارد من الرصيف. وبينما كان يعبر الشارع، انشق الزمن أمامه ورأى طريقًا إلى المستقبل، الموت يدخل العالم وكل مصائبنا، ^{[ 41 ]} شكل الأشياء القادمة . ^{[ 42 ]}

قبل أن يبتكر زيلارد فكرة التفاعل النووي المتسلسل، كان قد قرأ عام 1932 كتاب " العالم المتحرر " للكاتب إتش جي ويلز ، وهو كتاب يصف المتفجرات المستمرة التي أطلق عليها ويلز اسم "القنابل الذرية". وكتب زيلارد في مذكراته أن الكتاب "ترك أثراً بالغاً في نفسي". ^{[ 43 ]} وعندما تنازل زيلارد عن براءة اختراعه لصالح الأميرالية البريطانية لمنع وصول الخبر إلى أوساط المجتمع العلمي، كتب: "مع علمي بما سيعنيه هذا [التفاعل المتسلسل] - وكنت أعلم ذلك لأني قرأت إتش جي ويلز - لم أكن أرغب في أن تصبح براءة الاختراع هذه متاحة للعامة". ^{[ 43 ]}

في أوائل عام 1934، بدأ زيلارد العمل في مستشفى سانت بارثولوميو بلندن. وبالتعاون مع الفيزيائي الشاب توماس أ. تشالمرز، أحد العاملين في المستشفى، شرع في دراسة النظائر المشعة للأغراض الطبية. كان معروفًا أن قذف العناصر بالنيوترونات يُمكن أن يُنتج إما نظائر أثقل من العنصر نفسه، أو عنصرًا أثقل، وهي ظاهرة تُعرف باسم تأثير فيرمي نسبةً إلى مكتشفها، الفيزيائي الإيطالي إنريكو فيرمي . عندما قذفوا يوديد الإيثيل بنيوترونات مُنتجة من مصدر رادون - بيريليوم ، وجدوا أن نظائر اليود المشعة الأثقل انفصلت عن المركب. وهكذا، اكتشفوا وسيلة لفصل النظائر. عُرفت هذه الطريقة باسم تأثير زيلارد-تشالمرز ، واستُخدمت على نطاق واسع في تحضير النظائر الطبية. ^{[ 44 ] [ 45 ] [ 46 ]} كما حاول دون جدوى إحداث تفاعل نووي متسلسل باستخدام البريليوم عن طريق قصفه بالأشعة السينية . ^{[ 47 ] [ 48 ]}

زار زيلارد بيلا وروز وزوجها رولاند (لوراند) ديتر في سويسرا في سبتمبر 1937. بعد عاصفة مطرية، أمضى هو وإخوته فترة ما بعد الظهر في محاولة فاشلة لبناء نموذج أولي لمظلة قابلة للطي. كان أحد أسباب الزيارة هو قراره بالهجرة إلى الولايات المتحدة، لاعتقاده بأن حربًا أخرى في أوروبا حتمية وقريبة. وصل إلى نيويورك على متن السفينة آر إم إس فرانكونيا  في 2 يناير 1938. ^{[ 49 ]} خلال الأشهر القليلة التالية، تنقل من مكان إلى آخر، وأجرى أبحاثًا مع موريس غولدهاير في جامعة إلينوي في أوربانا-شامبين ، ثم في جامعة شيكاغو ، وجامعة ميشيغان ، وجامعة روتشستر ، حيث أجرى تجارب على الإنديوم لكنه فشل مرة أخرى في إحداث تفاعل متسلسل. ^{[ 50 ]}

في أوائل عام 1938، استقر زيلارد في "ما سيصبح ملاذاً لمعظم ما تبقى من حياته" عندما حجز غرفة في فندق كينغز كراون في مدينة نيويورك، لقربه من جامعة كولومبيا حيث كان يجري أبحاثه آنذاك دون لقب أو منصب رسمي. ^{[ 51 ]} التقى جون ر. دانينغ ، الذي دعاه للتحدث عن بحثه في ندوة مسائية في يناير 1939. ^{[ 50 ]} في الشهر نفسه، أحضر نيلز بور معه إلى نيويورك خبرًا مفاده أن الكيميائيين أوتو هان وفريتز ستراسمان قد رصدا الانشطار النووي بالصدفة في معهد القيصر فيلهلم للكيمياء في برلين في 19 ديسمبر 1938. وقد تم تصحيح سوء فهم هان وستراسمان لملاحظتهما نظريًا، وبالتالي شرحه من قبل ليز مايتنر وأوتو فريش ، حيث كانت مايتنر على دراية بنظرية زيلارد في عام 1933، وبعد إعادة إجراء التجربة بأنفسهم، أكدوا صحة نظرية زيلارد طوال الوقت. ^{[ 51 ]} عندما علم زيلارد بذلك خلال زيارة إلى ويغنر في جامعة برينستون ، أدرك على الفور أن اليورانيوم قد يكون العنصر القادر على الحفاظ على التفاعل المتسلسل. ^{[ 52 ]}

بعد فشله في إقناع فيرمي بصحة ذلك، انطلق زيلارد بمفرده. حصل على إذن من رئيس قسم الفيزياء في جامعة كولومبيا، جورج ب. بيغرام ، لاستخدام مختبر لمدة ثلاثة أشهر. ولتمويل تجربته، اقترض ألفي دولار من زميله المخترع، بنيامين ليبويتز. أرسل برقية إلى فريدريك ليندمان في أكسفورد وطلب منه إرسال أسطوانة من البريليوم. أقنع والتر زين بالتعاون معه، وعيّن سيميون كريور لدراسة عمليات تصنيع اليورانيوم النقي والجرافيت . ^{[ 53 ]}

أجرى زيلارد وزين تجربة بسيطة في الطابق السابع من قاعة بوبين بجامعة كولومبيا، باستخدام مصدر راديوم-بيريليوم لقصف اليورانيوم بالنيوترونات. في البداية، لم يُسجّل أي شيء على راسم الإشارة ، لكن زين أدرك لاحقًا أنه غير موصول بالكهرباء. عند توصيله، اكتشفا تكاثرًا ملحوظًا للنيوترونات في اليورانيوم الطبيعي، مما أثبت إمكانية حدوث تفاعل متسلسل. ^{[ 54 ]} وصف زيلارد الحدث لاحقًا قائلًا: "ضغطنا على الزر ورأينا الومضات. راقبناها قليلًا ثم أطفأنا كل شيء وعدنا إلى المنزل." ^{[ 55 ]} مع ذلك، أدرك زيلارد دلالات هذا الاكتشاف وعواقبه. "في تلك الليلة، لم يساورني أدنى شك في أن العالم يتجه نحو كارثة." ^{[ 56 ]}

على الرغم من أنهم أثبتوا أن انشطار اليورانيوم ينتج نيوترونات أكثر مما يستهلك، إلا أن هذا لم يكن تفاعلًا متسلسلًا. أقنع زيلارد فيرمي وهربرت ل. أندرسون بتجربة أكبر باستخدام 230 كيلوغرامًا من اليورانيوم. ولزيادة فرصة الانشطار إلى أقصى حد، احتاجوا إلى مهدئ للنيوترونات لإبطائها. كان الهيدروجين مهدئًا معروفًا، لذا استخدموا الماء. كانت النتائج مخيبة للآمال. اتضح أن الهيدروجين يبطئ النيوترونات، ولكنه يمتصها أيضًا، مما يقلل عددها المتبقي للتفاعل المتسلسل. اقترح زيلارد حينها على فيرمي استخدام الكربون ، على شكل جرافيت. شعر أنه سيحتاج إلى حوالي 50 طنًا من الجرافيت و 5 أطنان من اليورانيوم. كخطة بديلة، فكر زيلارد أيضًا في مكان يمكنه فيه العثور على بضعة أطنان من الماء الثقيل . لن يمتص الديوتيريوم النيوترونات مثل الهيدروجين العادي، ولكنه سيتمتع بقيمة مماثلة كمهدئ. وستتطلب هذه الكميات من المادة مبالغ طائلة. ^{[ 57 ]} 

كتب زيلارد رسالة سرية إلى الرئيس فرانكلين د. روزفلت ، يشرح فيها إمكانية امتلاك أسلحة نووية، محذرًا من مشروع الأسلحة النووية الألماني ، ومشجعًا على تطوير برنامج من شأنه أن يؤدي إلى إنتاجها. وبمساعدة ويغنر وإدوارد تيلر ، تواصل مع صديقه وزميله القديم أينشتاين في أغسطس 1939، وأقنعه بتوقيع الرسالة، مستغلًا شهرته لدعم هذا المقترح. ^{[ 58 ]} أسفرت رسالة أينشتاين -زيلارد عن بدء الحكومة الأمريكية أبحاثًا في مجال الانشطار النووي، وأدت في نهاية المطاف إلى إنشاء مشروع مانهاتن . سلّم روزفلت الرسالة إلى مساعده، العميد إدوين م. "با" واتسون، موصيًا إياه: "با، هذا يتطلب تحركًا!" ^{[ 59 ]}

شُكّلت لجنة استشارية معنية باليورانيوم برئاسة العالم ومدير المكتب الوطني للمعايير ، ليمان ج. بريغز . وحضر اجتماعها الأول، الذي عُقد في 21 أكتوبر 1939، كلٌ من زيلارد وتيلر وويغنر، الذين أقنعوا الجيش والبحرية بتوفير 6000 دولار أمريكي لزيلارد لشراء مستلزمات التجارب، ولا سيما المزيد من الجرافيت. ^{[ 60 ]} وأبدى تقرير استخباراتي للجيش صدر عام 1940 عن فيرمي وزيلارد، والذي أُعدّ قبل دخول الولايات المتحدة الحرب العالمية الثانية، تحفظاتٍ بشأنهما. وبينما احتوى التقرير على بعض الأخطاء الواقعية حول زيلارد، فقد أشار بشكل صحيح إلى تنبؤه المتشائم بأن ألمانيا ستنتصر في الحرب. ^{[ 61 ]}

التقى فيرمي وسيلارد بهيربرت جي. ماكفرسون وفي سي هاميستر من شركة الكربون الوطنية ، التي كانت تُصنّع الجرافيت، وهناك حقق سيلارد اكتشافًا هامًا آخر. فقد سأل عن الشوائب الموجودة في الجرافيت، وعلم من ماكفرسون ^{[ 62 ]} أنه يحتوي عادةً على البورون ، وهو مُمتص للنيوترونات. ثم قام بإنتاج جرافيت خاص خالٍ من البورون. ^{[ 63 ]} ولولا ذلك، لكانوا قد استنتجوا، كما فعل الباحثون النوويون الألمان، أن الجرافيت غير مناسب للاستخدام كمُهدئ للنيوترونات. ^{[ 64 ]} ومثل الباحثين الألمان، كان فيرمي وسيلارد لا يزالان يعتقدان أن صنع قنبلة ذرية سيتطلب كميات هائلة من اليورانيوم ، ولذلك ركّزا على إنتاج تفاعل متسلسل مُتحكّم به. ^{[ 65 ]} وقد حدد فيرمي أن ذرة اليورانيوم المنشطرة تُنتج 1.73 نيوترون في المتوسط. كان هذا كافيًا، ولكن كان لا بد من تصميم دقيق لتقليل الفاقد. ^{[ 66 ]} وضع زيلارد تصاميم مختلفة لمفاعل نووي . وعلق ويغنر لاحقًا قائلًا: "لو كان مشروع اليورانيوم قائمًا على الأفكار وحدها، لما احتجنا إلى أحد سوى ليو زيلارد". ^{[ 65 ]}

في اجتماعها المنعقد في 6 ديسمبر 1941، قررت لجنة أبحاث الدفاع الوطني المضي قدمًا في بذل جهد شامل لإنتاج القنابل الذرية. وقد اكتسب هذا القرار زخمًا عاجلًا بعد الهجوم الياباني على بيرل هاربر في اليوم التالي، والذي أدخل الولايات المتحدة في الحرب العالمية الثانية. وتمت الموافقة عليه رسميًا من قبل روزفلت في يناير 1942. وعُيّن آرثر إتش. كومبتون من جامعة شيكاغو رئيسًا لقسم البحث والتطوير. وعلى عكس رغبة زيلارد، جمع كومبتون جميع المجموعات العاملة على المفاعلات والبلوتونيوم في مختبر المعادن بجامعة شيكاغو. ووضع كومبتون خطة طموحة لتحقيق التفاعل المتسلسل بحلول يناير 1943، وبدء تصنيع البلوتونيوم في المفاعلات النووية بحلول يناير 1944، وإنتاج قنبلة ذرية بحلول يناير 1945. ^{[ 67 ]}

في يناير 1942، انضم زيلارد إلى مختبر المعادن في شيكاغو كباحث مشارك، ثم أصبح لاحقًا كبير الفيزيائيين. ^{[ 67 ]} لاحظ ألفين واينبرغ أن زيلارد كان بمثابة "الشوكة" في خاصرة المشروع، إذ كان يطرح جميع الأسئلة المحرجة. ^{[ 68 ]} قدم زيلارد رؤى مهمة. فبينما لم ينشطر اليورانيوم-238 بسهولة مع النيوترونات البطيئة المعتدلة، فإنه قد ينشطر مع النيوترونات السريعة الناتجة عن الانشطار. كان هذا التأثير ضئيلاً ولكنه حاسم. ^{[ 69 ]} قدم زيلارد اقتراحات حسّنت عملية تعبئة اليورانيوم، ^{[ 70 ]} وعمل مع ديفيد غورينسكي وإد كرويتز على طريقة لاستخلاص اليورانيوم من أملاحه. ^{[ 71 ]}

كان أحد الأسئلة الشائكة آنذاك كيفية تبريد مفاعل الإنتاج. وانطلاقًا من وجهة نظر متحفظة مفادها ضرورة الحفاظ على كل نيوترون ممكن، فضّل الرأي السائد في البداية التبريد بالهيليوم، الذي يمتص عددًا قليلًا جدًا من النيوترونات. جادل زيلارد بأنه إذا كان هذا الأمر مثيرًا للقلق، فإن البزموت السائل سيكون خيارًا أفضل. أشرف على تجارب باستخدامه، لكن الصعوبات العملية كانت كبيرة للغاية. في النهاية، انتصرت خطة ويغنر باستخدام الماء العادي كمبرد. ^{[ 68 ]} عندما اشتدّ الجدل حول مسألة المبرد، سعى كومبتون ومدير مشروع مانهاتن، العميد ليزلي ر. غروفز الابن ، إلى عزل زيلارد، الذي كان لا يزال مواطنًا ألمانيًا، لكن وزير الحرب ، هنري ل. ستيمسون ، رفض ذلك. ^{[ 72 ]} لذلك كان زيلارد حاضرًا في 2 ديسمبر 1942، عندما تم تحقيق أول تفاعل نووي متسلسل ذاتي الاستدامة من صنع الإنسان في أول مفاعل نووي تحت منصات المشاهدة في قاعدة ستاغ الجوية، وصافح فيرمي. ^{[ 73 ]}

بدأ زيلارد في الحصول على الجرافيت واليورانيوم عاليي الجودة، وهما المادتان الضروريتان لإجراء تجربة تفاعل متسلسل واسعة النطاق. ويعود نجاح هذا العرض التوضيحي والاختراق التكنولوجي في جامعة شيكاغو جزئيًا إلى نظريات زيلارد الذرية الجديدة، وتصميمه لشبكة اليورانيوم، وتحديد ومعالجة شوائب الجرافيت الرئيسية (البورون) من خلال تعاون مشترك مع موردي الجرافيت. ^{[ 74 ]}

حصل زيلارد على الجنسية الأمريكية في مارس 1943. ^{[ 75 ]} عرض الجيش على زيلارد 25,000 دولار أمريكي مقابل اختراعاته قبل نوفمبر 1940، عندما انضم رسميًا إلى المشروع، لكنه رفض. ^{[ 76 ]} كان زيلارد شريكًا مع فيرمي في براءة اختراع المفاعل النووي. ^{[ 77 ]} في النهاية، باع براءة اختراعه للحكومة لاسترداد نفقاته، التي بلغت حوالي 15,416 دولارًا أمريكيًا، بالإضافة إلى الرسوم المعتادة البالغة دولارًا واحدًا. ^{[ 78 ]} واصل زيلارد العمل مع فيرمي وويغنر على تصميم المفاعلات النووية، ويُنسب إليه ابتكار مصطلح " مفاعل التوليد ". ^{[ 79 ]}

انطلاقًا من شغفه الدائم بالحفاظ على حياة الإنسان والحرية السياسية، كان زيلارد يأمل ألا تستخدم الحكومة الأمريكية الأسلحة النووية، وأن مجرد التهديد باستخدامها كفيل بإجبار ألمانيا واليابان على الاستسلام. كما انتابه القلق حيال التداعيات طويلة الأمد للأسلحة النووية، متوقعًا أن استخدامها من قبل الولايات المتحدة سيُشعل سباق تسلح نووي مع الاتحاد السوفيتي. وقد صاغ عريضة زيلارد التي تدعو إلى تجربة القنبلة الذرية على العدو، واستخدامها فقط في حال عدم استسلامه. إلا أن اللجنة المؤقتة اختارت استخدام القنابل الذرية ضد المدن رغم احتجاجات زيلارد وعلماء آخرين. ^{[ 80 ]} بعد ذلك، سعى زيلارد إلى إدخال تعديلات على قانون الطاقة الذرية لعام 1946، والتي وضعت الطاقة النووية تحت سيطرة المدنيين. ^{[ 81 ]}

قبل علاقته بزوجته اللاحقة جيرترود "ترود" فايس، كانت شريكة حياة ليو زيلارد خلال الفترة من 1927 إلى 1934 هي معلمة رياض الأطفال ومغنية الأوبرا جيردا فيليبسبورن ، التي عملت أيضًا كمتطوعة في منظمة لجوء في برلين تُعنى بالأطفال اللاجئين، وفي عام 1932 انتقلت إلى الهند لمواصلة هذا العمل. ^{[ 86 ] [ 87 ]} تزوج زيلارد من ترود فايس، ^{[ 88 ]} وهي طبيبة، في حفل مدني في نيويورك في 13 أكتوبر 1951. كانا يعرفان بعضهما منذ عام 1929، وكانا يتبادلان الرسائل ويزوران بعضهما البعض باستمرار منذ ذلك الحين. تولت فايس منصبًا تدريسيًا في جامعة كولورادو في أبريل 1950، وبدأ زيلارد بالإقامة معها في دنفر لأسابيع متواصلة، بعد أن كانا لا يمكثان معًا لأكثر من بضعة أيام قبل ذلك. كان يُنظر إلى سكن العزاب معًا نظرة استهجان في الولايات المتحدة المحافظة آنذاك، وبعد أن اكتشف أحد طلابها علاقتهما، بدأت زيلارد تشعر بالقلق من فقدان وظيفتها. بقيت علاقتهما عن بُعد، وأبقيا خبر زواجهما سرًا. صُدم العديد من أصدقائه، إذ كانوا يعتبرون زيلارد عازبًا بالفطرة. ^{[ 89 ] [ 90 ]}

في عام ١٩٤٩، كتب زيلارد قصة قصيرة بعنوان " محاكمتي كمجرم حرب "، تخيّل فيها نفسه يُحاكم بتهمة ارتكاب جرائم ضد الإنسانية بعد هزيمة الولايات المتحدة في حربها مع الاتحاد السوفيتي . ^{[ ٩١ ]} وقد دقّ زيلارد ناقوس الخطر علنًا ضدّ إمكانية تطوير قنابل نووية حرارية مُملّحة ، موضحًا في برنامج إذاعي لـ"مائدة مستديرة" بجامعة شيكاغو في ٢٦ فبراير ١٩٥٠، ^{[ ٩٢ ]} أن قنبلة نووية حرارية كبيرة بما يكفي، مُجهّزة بمواد مُحدّدة ولكنها شائعة، قد تُفني البشرية. ^{[ ٩٣ ]} وقد تعرّضت تعليقاته، وكذلك تعليقات هانز بيث ، وهاريسون براون ، وفريدريك سيتز (العلماء الثلاثة الآخرون الذين شاركوا في البرنامج)، لانتقادات من رئيس لجنة الطاقة الذرية السابق ديفيد ليليانثال ، ونُشرت الانتقادات بالإضافة إلى ردّ من زيلارد. ^{[ 92 ]} شبهت مجلة تايم زيلارد بشخصية تشيكن ليتل ^{[ 94 ]} بينما رفضت هيئة الطاقة الذرية أفكاره، لكن العلماء ناقشوا جدوى ذلك؛ وكلفت نشرة علماء الذرة جيمس ر. أرنولد بإجراء دراسة ، خلص فيها إلى أنها ممكنة. ^{[ 95 ]} اقترح الفيزيائي دبليو إتش كلارك أن قنبلة كوبالت بقوة 50 ميغا طن لديها القدرة على إنتاج إشعاع طويل الأمد كافٍ لتكون سلاح يوم القيامة ، نظريًا، ^{[ 96 ]} لكنه كان يرى أنه حتى في هذه الحالة، "قد يجد عدد كافٍ من الناس ملجأً لانتظار انحسار الإشعاع والخروج لبدء حياة جديدة". ^{[ 94 ]} 

في عام 1961، اقترح فكرة "المدن الملغومة"، وهي مثال مبكر على التدمير المتبادل المؤكد . ^{[ 97 ] [ 98 ]}

نشر زيلارد مجموعة قصصية بعنوان "صوت الدلافين " (1961)، تناول فيها القضايا الأخلاقية التي أثارتها الحرب الباردة ودوره في تطوير الأسلحة الذرية. وصفت القصة الرئيسية مختبرًا دوليًا لأبحاث البيولوجيا في أوروبا الوسطى، والذي أصبح حقيقة واقعة بعد اجتماع عام 1962 مع فيكتور ف. فايسكوف ، وجيمس واتسون ، وجون كيندرو . ^{[ 99 ]} وعند تأسيس مختبر البيولوجيا الجزيئية الأوروبي ، سُميت المكتبة "مكتبة زيلارد"، ويظهر على طابعها طابع الدلافين. ^{[ 100 ]} ومن بين التكريمات الأخرى التي حصل عليها جائزة "الذرات من أجل السلام" عام 1959، ^{[ 101 ]} وجائزة "إنساني العام" عام 1960. ^{[ 102 ]} وقد سُميت فوهة بركانية على الجانب البعيد من القمر باسمه عام 1970. ^{[ 103 ]} كما تُمنح جائزة " محاضرة ليو زيلارد" ، التي أُنشئت عام 1974، تكريمًا له من قِبل الجمعية الفيزيائية الأمريكية . ^{[ 104 ]}

في عام 1960، شُخِّصَ زيلارد بسرطان المثانة . خضع للعلاج بالكوبالت في مستشفى ميموريال سلون كيترينج في نيويورك باستخدام نظام علاجي بالكوبالت 60، والذي منحه أطباؤه درجة عالية من التحكم فيه. تلتها جولة ثانية من العلاج بجرعة مُعَدَّلة في عام 1962. وقد أثبتت الجرعة الأعلى فعاليتها، ولم يعد السرطان إليه. ^{[ 105 ]}

أمضى زيلارد سنواته الأخيرة زميلًا في معهد سالك للدراسات البيولوجية في حي لا جولا بمدينة سان دييغو، كاليفورنيا ، والذي ساهم في تأسيسه. ^{[ 106 ]} أسس زيلارد مجلس عالم صالح للعيش عام 1962 لإيصال "صوت العقل" بشأن الأسلحة النووية إلى الكونغرس والبيت الأبيض والرأي العام الأمريكي. ^{[ 107 ]} عُيّن زميلًا غير مقيم هناك في يوليو 1963، وأصبح زميلًا مقيمًا في 1 أبريل 1964، بعد انتقاله إلى سان دييغو في فبراير. ^{[ 108 ]} عاش مع ترود في منزل صغير ضمن ممتلكات فندق ديل تشارو . في 30 مايو 1964، توفي هناك أثناء نومه إثر نوبة قلبية ؛ وعندما استيقظت ترود، لم تتمكن من إنعاشه. ^{[ 109 ] [ 110 ] [ 111 ]} تم حرق جثمانه. ^{[ 112 ]}

توجد أوراقه في مكتبة جامعة كاليفورنيا، سان دييغو . ^{[ 108 ]} في فبراير 2014، أعلنت المكتبة أنها تلقت تمويلًا من اللجنة الوطنية للمنشورات والسجلات التاريخية لرقمنة مجموعتها من أوراقه، والتي تتراوح من عام 1938 إلى عام 1998. ^{[ 113 ]}