La cuenta regresiva…
10, 9, 8… Era el jueves 24 de octubre de 1929, un jueves negro que provocó la crisis bancaria, afectando a todo el mundo y favoreciendo el ascenso al poder de políticos extremistas, dando inicio así al totalitarismo alemán y la toma del poder de Adolfo Hitler en 1932.
7, 6, 5… En 1938 se propaga la noticia sobre un descubrimiento realizado en Alemania, los científicos Lise Meitner, Otto Hahn y Fritz Strassmamn proponían bombardear un núcleo de uranio con neutrones para hacerlo inestable dando lugar a una pérdida de masa que produciría energía.
4, 3, 2… Japón realiza ataques a China en 1937 y Alemania invade Polonia en 1939 siendo este suceso el principal detonante de la segunda guerra mundial, dando inicio al conflicto armado más grande y agresivo de la historia.
1, 0… Leó Szilard, un físico húngaro-estadounidense convencido del poder que tenían los avances de la física nuclear y los requerimientos armamentistas de la época, escribe en 1939, una carta dirigida al entonces presidente de Estados Unidos, Franklin D. Roosevelt, donde plasma sus ideas sobre la política mundial y los riesgos de no tomar medidas ante los posibles planes de los alemanes y las armas nucleares, la carta por si sola no hubiese tenido una influencia significativa, sin embargo llevaba la firma de apoyo a estas ideas del Premio Nobel de Física de 1921, Albert Einstein, siendo ésta su única participación durante todo el desarrollo de los proyectos nucleares en Estados Unidos.
Ignición. La carrera nuclear daba inicio, la iniciativa estadounidense arrancaba oficialmente bajo el nombre de El Proyecto Manhattan.
La carrera atómica
Dos meses después del comienzo de la guerra, bajo la influencia de la carta de Szilard y las circunstancias políticas que la guerra había traído consigo, el presidente Roosevelt decide constituir el comité consultivo de uranio con el fin de hacer investigaciones, que además de aportar avances científicos en el campo nuclear, se dedicara a desarrollar armamento capaz de poner fin a la guerra.
La gran mayoría de los científicos reconocidos de Europa escaparon del fascismo tras la llegada de Hitler al poder para trabajar en el proyecto estadounidense, entre los que destacan Edward Teller, Leo Szilard, y Enrico Fermi. Como las investigaciones se realizaban paralelamente en Alemania, esto se consideró una competencia para construir la primera bomba nuclear.
Hasta ese momento Estados Unidos no participaba activamente en ningún encuentro armado, pero el 7 de diciembre de 1941 el ejército de Japón atacó Pearl Harbor dejando claro que la guerra no era más un asunto Europeo. Con la entrada de Estados Unidos a los conflictos armados, el proyecto nuclear que había carecido de recursos se renueva y pasa a manos del gobierno siendo el ejército el encargado de coordinar cualquier actividad de investigación nuclear.
Se designó al general de brigada Leslie R. Groves como dirigente de lo que hasta ese momento se conocía como el Distrito Manhattan de ingeniería en New York por su experiencia como ingeniero y administrador durante la construcción del pentágono. Al mismo tiempo que se pidió a las universidades unir esfuerzos para aportar en la investigación nuclear.
Las universidades van a la guerra
En la Universidad de Chicago, Szilard y Fermi desarrollaron las primeras pruebas de fisión nuclear y probaron que realmente se podía sostener una reacción en cadena, construyeron el primer reactor no natural de uranio en la cancha de squash. Consistía en una pila de uranio y bloques de grafito desde donde se podía iniciar y controlar una reacción de fisión, de esta forma los neutrones se frenan al pasar a través del grafito y colisionan con el uranio formando más neutrones que continúan la reacción de fisión. En ese momento quedó demostrado que es posible liberar energía de manera controlada como en un reactor o con consecuencias catastróficas como una bomba.
Con los conocimientos sobre la fisión ahora solo se necesitaba un combustible fisionable adecuado, el uranio natural no era suficiente debido a que solo el 0.7% del uranio en la naturaleza es fisionable, esto se debe a que existen diferentes átomos de un mismo elemento llamados isótopos que químicamente son iguales pero con un número de masa distinto, de esta forma el isótopo del uranio natural es el U238 y el isótopo fisionable es el U235 que no se encontraba solo en la naturaleza.
En la Universidad de California en 1942 ya se contaba con un método para la separación de isótopos, se utilizaba un calutrón que realizaba la separación electromagnética, consistía básicamente en un espectrómetro de masas usado para separar partículas con carga eléctrica en función de su masa, enviando un as de átomos de uranio a través de un imán y captando los más ligeros, los de U235.
La universidad de Columbia propuso un método distinto, haciendo pasar uranio gasificado por una membrana con poros lo suficientemente pequeños para separar los átomos del U238 y el U235 sin provocar condensación.
Groves decidió que el diseño de la bomba se llevaría a cabo en Los Álamos en las montañas a 2100 metros de altura, donde sólo se podía acceder por carretera y sería fácil detectar cualquier intento de ataque de aviones enemigos. Como se necesitaba alguien que se encargara de esas instalaciones y principalmente del desarrollo de la bomba, Groves eligió como director del proyecto Manhattan al físico estadounidense Robert Oppenheimer.
Reunieron a científicos destacados que ya estaban trabajando en esto como Fermi, Teller, Hans Bethe con técnicos recién graduados y personal de laboratorio. Su primer tarea fue calcular cuánto combustible U235 se necesitaba para hacer que la bomba liberara energía suficiente para mantener la reacción encendida y provocar el efecto deseado, mientras esto se llevaba a cabo el 28 de diciembre de 1942 se aprobó un presupuesto de 2 mil millones de dólares para construir las plantas que producirían el combustible de la bomba. Se instalaron calutrones electromagnéticos gigantes, como no había tiempo nunca se construyó una planta piloto y el día que la planta se puso en funcionamiento se descubrió que los imanes eran tan fuertes que arrancaron hasta los clavos de las paredes, además que sin importar el tamaño gigantesco de una planta de este tipo se requerirían 100 plantas para producir 100 gramos de U235 al día, por ello también se mandó a construir una planta de separación de uranio gasificado como la propuesta en Columbia.
Justo cuando se decía que el aparato estaba por completo diseñado, llegó un nuevo elemento igual de fisionable que podía ser un combustible para la bomba, el plutonio, que se obtenía al irradiar uranio en un reactor, al irradiar el U235 se producen 2 o 3 neutrones que impactan al U238 produciéndose un isótopo del plutonio, el Pu239. El diseño de una segunda bomba de plutonio no tardo en desarrollarse, se trataba de una bomba que iniciaba su reacción con una implosión que hacia que el plutonio se compactara tanto que iniciaba una fisión nuclear, no era necesario un medio de difusión para mantener la reacción en cadena.
La carrera terminó, la era nuclear alcanzó al mundo
Las dos bombas estaban listas bajo los nombres clave de “little boy” para la bomba de uranio y “fatboy” para la de plutonio, pero no se contaba con el suficiente uranio como para hacer una prueba, en cambio el plutonio se conseguía de manera más sencilla y se preparó una bomba para este fin, al contrario de lo que nos podemos imaginar la bomba era tan rudimentaria que se veía en varias partes pegada con cinta adhesiva, debido a que el artefacto era casi de manufactura casera y fue ensamblado con piezas de laboratorios y no industriales. Finalmente a las 5:30 a.m. del 16 de julio de 1945 el mundo despierta a la era nuclear con una ola de calor expansiva que provocó una bola de fuego con una extensión de 12mil metros.
Alemania ya se había rendido en Europa pero los japoneses seguían activos en la guerra, la manera más rápida de darle fin a la guerra fue utilizar las bombas en Hiroshima y Nagasaki. El proyecto Manhattan llega a su fin el 1 de enero de 1947 cuando se decide entregarlo a la Comisión de Energía Atómica de Estados Unidos.
