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lunes, 28 de febrero de 2022

Una cuestión nuclear - Isabel del Río Luna

 Una cuestión "nuclear".

Encuentros y desencuentros en los años 30 y 40: Einstein, Bohr, Curie, Heisenberg, Fermi, Meitner, ...








El 6 de agosto de 1945 el mundo entero fue testigo del lanzamiento de la bomba atómica sobre Hiroshima. La BBC radiaba la noticia e informaba de las catastróficas consecuencias del mayor proyecto de investigación científico-militar de la historia. Poco después, en 1946 la revista Time hacia recaer la paternidad de la bomba sobre Albert Einstein y su famosa ecuación E=mc2, postulada 40 años antes, cuando ni siquiera el neutrón se había descubierto.


Fig.1 Todas las imágenes seleccionadas de Wikimedia commons.

Grandes científicos de la época como Niels Bohr y Robert Oppenheimer compartirían, desde el punto de vista mediático, la paternidad y Lise Meitner sería reconocida en América como la madre de la bomba atómica. Pero la implicación de cada uno de ellos sería desigual y en algunos casos prácticamente nula. Para Einstein, pacifista convencido, su contribución tuvo una doble vertiente, una científica y otra política; la segunda lo atormentaría hasta el día de su muerte.

No cabe duda de que su ecuación, E=mc2, ha tenido grandes consecuencias en la historia de la humanidad y que la creación de la bomba atómica ha sido una consecuencia de la misma. Pero casi ningún descubrimiento científico es fortuito, suelen ser el fruto de una larga historia y de pequeños avances concatenados que culminan en algo superior. Así ocurrió también con el descubrimiento de la fisión nuclear, lo que, junto a una guerra mundial, fue el punto de partida de la era atómica.

 

Los antecedentes: Revelando el núcleo.

Culpar a Einstein del desarrollo y uso de la bomba atómica porque su ecuación es la base teórica que la hizo posible, es lo mismo que echar la culpa a Demócrito por ser el primero en dar nombre a las unidades indivisibles de las que se creía que estaba compuesta la naturaleza, los átomos. Éstos son tan pequeños que no los podemos ver, así que hubo que esperar más de 20 siglos para poder demostrar su existencia. Fue Einstein en 1905 quien daría una formulación matemática de los mismos en el modelo del movimiento browniano. “Mi objetivo principal era encontrar hechos que garantizaran lo más posible la existencia de átomos de tamaño finito y determinado”, escribió en sus Notas Autobiográficas.

Los elementos fundamentales de la naturaleza conocidos desde antiguo, a los que se les asignó un símbolo, estarían formados por diferentes átomos. Cada elemento sería una colección de átomos idénticos indestructibles químicamente. En 1869, el menor de 17 hermanos, Dmitri Mendeléjev, dispuso los 63 elementos entonces conocidos en filas según sus propiedades químicas construyendo columnas conforme aumentaba su peso atómico. De esta forma encontró que aparecía periodicidad y asumió que había huecos que debían corresponder a elementos todavía por descubrir, cuyo posterior hallazgo confirmaría el magnífico descubrimiento del sistema periódico.

La regularidad, simetría y capacidad predictiva del sistema periódico son indicios de que debe haber un modelo que explique la estructura de los distintos elementos y que contenga también esas características. Se especuló, por tanto, que los átomos podían tener estructura y estar formados por piezas más pequeñas que pueden añadirse a la estructura atómica de un elemento para obtener el siguiente. Pero la química del siglo XIX no fue capaz de abrir camino en esta línea, así que la física y sus técnicas tomarían el relevo para probarlo.

Tras una gran cantidad de ingenio y trabajo detectivesco, sin faltar una pequeña dosis de casualidad, surgieron a finales del siglo XIX y principios del XX descubrimientos cruciales para entender la estructura del átomo. En 1895 Wilhelm Konrad Röntgen hacía la primera radiografía de la historia con un descubrimiento que le sorprendió a él y al resto del mundo, una radiación desconocida a la que la llamó rayos X. Henri Becquerel decidió estudiar si los cuerpos fosforescentes emitían rayos X y en el camino, ya iniciado por la saga familiar, se topó con una nueva radiación a la que dio el nombre de rayos de uranio, haciendo mención al material en el que los encontró. Esta radiación no parecía cambiar de intensidad ni de carácter a lo largo de los días. Tampoco cambiaba cuando era expuesta a la luz solar o ultravioleta. Era un fenómeno muy distinto a los rayos X ya que no necesitaba de un tubo de rayos catódicos para iniciarlo y sorprendentemente no se podían apagar. Había que explicar la espontaneidad de esta nueva radiación invisible y dar respuesta a las preguntas que suscitaba: ¿Cuál es la fuente de energía que crea estos rayos que les permite penetrar sustancias opacas? ¿Hay otros elementos de la tabla periódica que tengan la misma propiedad? La respuesta a la primera pregunta aún tardará un tiempo en alcanzarse, pero la de la segunda pregunta la proporcionará la joven pareja formada por Pierre y Marie Curie.

Marie Curie realizó estudios sistemáticos y demostró que estos rayos no eran una propiedad característica de un solo elemento, ya que el torio y sus compuestos también los presentaban. Esto estimuló la búsqueda de otros elementos que pudieran emitir rayos similares. El torio y el uranio son los elementos con mayor masa atómica conocida por lo que apuntaba a que los elementos pesados podían tener esta cualidad. Fue una labor titánica, los procesos de separación química duraron 4 años, pero fruto de sus investigaciones descubrieron el polonio y el radio. El radio, mucho más activo que el uranio, hizo que los Curie acuñaran el término de radiactividad.


Fig.2 Marie Curie, Wikimedia commons.


Surgió también la cuestión de la energía. Notaron que las muestras de radio se mantenían a una temperatura mayor que su entorno, llegando a producir 0,1 kcal de energía térmica por hora incluso durante mucho tiempo. La liberación continua de energía indicaba que había que buscar cambios producidos dentro de los átomos de los elementos radiactivos y no solo en reacciones químicas entre átomos. Esto era algo revolucionario y atrevido.

Por el descubrimiento de la radiactividad natural Becquerel y Pierre y Marie Curie compartieron el Premio Nobel de química en 1903, Marie fue la primera mujer de la historia que recibía el galardón. No solo la física se transformará con este descubrimiento, Darwin y su teoría de la evolución se verán directamente beneficiados, ya que la radiactividad natural indicaba que la Tierra era más vieja de lo que hasta entonces se había supuesto.

Una vez conocidas las propiedades del radio, el interés por ellas se disparó y numerosos científicos pasaron a estudiarlas. Los átomos apenas habían empezado a mostrar su rica vida interior. Una tras otra las letras del abecedario griego, alfa, beta, gamma, daban nombre a las nuevas y cada vez más penetrantes radiaciones según iban descubriéndose. Los campos magnéticos ayudarían a determinar carga y masa: positiva, negativa y sin carga respectivamente. Pero en lo tocante a la masa, unas serían más díscolas que otras. En 1900, Becquerel obtuvo la carga y la masa de la radiación beta, descubriendo que era precisamente el electrón descubierto por Thomson en 1897. La naturaleza de la radiación alfa fue algo más difícil, llegando a la conclusión de que podía ser una molécula de hidrógeno sin un electrón o un átomo de He sin sus dos electrones u otras posibles combinaciones. La acertada es efectivamente la del He.

Lo que quedaba claro es que estas emisiones planteaban cuestiones difícilmente compatibles con las ideas existentes de la materia y su estructura. Los átomos ya no eran indivisibles.

En 1907 Ernest Rutherford abandonaba su tierra natal, Nueva Zelanda, por Inglaterra; su maleta iba llena de proyectos, entre los que se encontraban el desentrañar los secretos de la radiación alfa y explorar el modelo atómico del físico de Cambridge J.J. Thomson. Lo que no sabía es que convertiría su famoso laboratorio de Cavendish en la cuna de colaboradores y estudiantes de postgrado que serán clave en el avance de la física: James Chadwick, Niels Bohr, Robert Oppenheimer o el químico alemán Otto Hahn, entre otros.

El estudio de la desintegración del radio también llevó al descubrimiento de que las transformaciones radiactivas terminaban siempre en un producto final estable, que algunos eslabones de la cadena emitían radiación alfa y otros de tipo beta, pero que los rayos gamma se emitían a lo largo de las series de desintegración. Algunos miembros de la serie se desintegraban rápidamente y otros necesitaban mucho tiempo. De ello se desprendía que podía haber elementos radiactivos en origen que hubieran desaparecido por tener periodos de desintegración cortos. Esto presentaba un problema grave, pues, aunque en 1910 todavía había huecos para elementos en la tabla periódica, no eran suficientes para albergar todas las nuevas sustancias que aparentemente surgían de las desintegraciones.

La clave estaba en que algunas de esas nuevas sustancias tenían propiedades químicas idénticas a las de elementos conocidos, aunque tuvieran propiedades físicas diferentes. Así que Frederick Soddy sugirió que un elemento químico puede ser una mezcla de átomos con diferente comportamiento radiactivo, con diferente masa atómica, pero con las mismas propiedades químicas. Surgía así el concepto de Isótopo (mismo lugar en la tabla periódica). La radiactividad y el concepto del isótopo fácilmente formularían nuevas preguntas sobre la estructura última del átomo: ¿Cuáles serían sus piezas básicas?

En 1911, con sus experimentos de dispersión y su modelo atómico, Rutherford cambió radicalmente la idea del átomo, observó que éste era básicamente espacio vacío y que la mayor parte de la masa y la carga positiva estaba concentrada en un núcleo muy masivo rodeado de una nube de ligeros electrones cargados negativamente. ¿Cómo podía este sistema ser estable?

La respuesta llegará en 1913 de la mano de su joven colaborador, el físico danés Niels Bohr, quien perfecciona el modelo atómico de Rutherford incorporando las incipientes ideas sobre cuantización que habían surgido unos años antes con las investigaciones de Max Planck y Albert Einstein. Sugiere que los electrones solo pueden seguir determinadas órbitas seleccionadas. Este modelo, a caballo entre lo clásico y lo cuántico, permitía, a pesar de sus limitaciones, explicar las líneas espectrales del más simple de los átomos, el hidrógeno. En 1922 Bohr recibió el Premio Nobel de Física por sus trabajos sobre la estructura atómica y la radiación, pero todavía no se había explicado en que consiste exactamente el núcleo.


Fig.3 Modelos atómicos de Rutherford y de Bohr. Wikimedia commons.


En 1920, estudiando el átomo de hidrógeno, que contiene un solo electrón externo para compensar la carga positiva del núcleo, Rutherford acuña el nombre de protón para dicha carga positiva. Pero al extrapolar esta asunción natural al siguiente átomo, el helio, que contiene dos electrones externos que deberían compensarse con dos protones del núcleo, las masas no encajaban ya que el He es cuatro veces más masivo que el H, luego debería haber elementos con masa pero sin carga en el núcleo que complementaran a los protones.

La partícula neutra postulada por Rutherford, se descubriría por fin en 1932. La interpretación crucial la daría uno de sus colaboradores, J. Chadwick, pero en realidad fue uno más de los resultados de un trabajo coral de la ciencia: en Alemania se detectó una radiación altamente penetrante, en Francia la pareja Joliot-Curie se interesó por ella y al bombardear berilio con partículas alfa observaron una radiación neutra muy penetrante a la que Chadwick, en Gran Bretaña, reconoció como la partícula postulada por Rutherford y a la que denominó neutrón. Ambos, Chadwick y la pareja Joliot Curie, compartieron el Premio Nobel en 1934 por este descubrimiento y por su contribución al descubrimiento de la radiactividad artificial.

Cualquier átomo era una combinación de tan solo tres elementos fundamentales: protones, neutrones y electrones, lo que llevaría a una pregunta fundamental: ¿es la masa de un átomo neutro igual a la masa de los neutrones, protones y electrones que lo componen? La respuesta es, evidentemente, no. La masa atómica es siempre menor que la suma de las partículas constituyentes en estado libre. El defecto de masa antes y después de la formación de un núcleo puede parecer muy pequeña, pero la energía que le corresponde según la ecuación de Einstein es muy significativa.

En 1933 Niels Bohr perfecciona el modelo de la gota líquida, que fue propuesto por primera vez por George Gamow, quien ya había explicado el mecanismo de emisión de las partículas alfa mediante el efecto túnel. Sobre este modelo también trabajaría el físico alemán Carl Friedrich von Weizsäcker, obteniendo una fórmula semi-empírica para la energía de ligadura del núcleo. Ya se pueden explicar las desintegraciones nucleares.

Ese mismo año se celebró la séptima conferencia Solvay, que reunió a la élite de la física europea bajo el tema “La Estructura del núcleo atómico”. Todas las piezas necesarias para el descubrimiento de la fisión nuclear estaban disponibles. Sin embargo, todavía pasarán cuatro años antes de su descubrimiento. Además de la casualidad, la inestabilidad política y social de Europa jugará un papel decisivo en este retraso. Adolf Hitler asumió la Cancillería del Reich en enero de 1933 y como consecuencia de sus leyes racistas un 25% de los físicos alemanes fueron expulsados de Alemania. Bohr desde Copenhague y Leo Szilard desde Londres fueron especialmente activos en la ubicación de científicos desplazados, encontraron ocupación para más de 2500 estudiantes antes de que estallará la Segunda Guerra Mundial. El propio Einstein, alarmado ante el auge del antisemitismo y el nazismo abandonó Alemania emigrando a Estados unidos, dónde se instaló en la Universidad de Princeton y dónde su fama y popularidad acabaron de fraguar en un popular icono de la cultura moderna.

 

La fisión llega en forma de carta navideña y viaja a EEUU de la mano de Bohr.

El descubrimiento del neutrón hará que los bombardeos con partículas alfa pasen de moda, la nueva partícula neutra se impone como proyectil en los experimentos de los años 30. Enrico Fermi en Roma, Irene Curie y Frédéric Joliot en París, Otto Hahn y Lise Meitner en Berlín, todos seguirían la nueva tendencia.

El físico italiano Enrico Fermi y su equipo, los chicos de la vía Panisperna, bombardearon con neutrones de forma sistemática los 92 elementos de la tabla periódica hasta llegar al último, el uranio. Su objetivo era encontrar elementos más masivos que éste y que no se encuentran de forma natural en la Tierra, lo que se conoce como elementos transuránidos. Los neutrones que usan como proyectil provienen de una emisión radiactiva, lo que significa que son neutrones con altas energías, del orden de 10 MeV.

En sus experimentos de 1934, al bombardear el uranio llegan a postular la existencia del elemento número 94, el plutonio, pero han podido toparse con la fisión sin advertirlo. Al publicar sus resultados la química alemana Ida Noddak sugiere que en esos experimentos también podrían haberse producido rupturas del núcleo. Quizás porque su informe no estaba bien argumentado y los datos de las masas nucleares no parecían encajar o, simplemente, porque en ese momento era un hecho inconcebible, el artículo de Ida fue completamente ignorado.

A pesar de esto, los aportes de Fermi serán cruciales. Siguiendo la antigua técnica de Rutherford decide interponer una lámina de parafina antes del objetivo, observando que la tasa de la reacción se incrementa. De aquí se desprende la necesidad de un moderador que no absorba neutrones pero que disminuya su energía y velocidad tras varios choques, hasta que alcancen la velocidad de las moléculas de los gases a temperatura ambiente, es decir que pasen de energías del orden del MeV al eV, lo que se denomina neutrones térmicos.

En estas condiciones la fisión debería haberse observado, pero Fermi blindó la muestra con aluminio para evitar que accedieran a ella otras radiaciones que no fueran los neutrones; con esta medida estaba impidiendo que se vieran los efectos de los productos de fisión que generalmente son emisores beta. Recibió el Premio Nobel en 1938 por sus demostraciones sobre la existencia de nuevos elementos radiactivos producidos por procesos de irradiación con neutrones y por sus descubrimientos sobre las reacciones nucleares debidas a los neutrones lentos, pero no pudo observar la fisión en ninguno de sus experimentos.

Tras recibir el premio, en cuya ceremonia se negó a hacer el saludo romano impuesto por Mussolini, emigró a Nueva York junto a sus hijos y su esposa Laura, judía. En enero de 1939 comenzó a trabajar en la Universidad de Columbia donde recibiría la noticia de los experimentos de Otto Hahn y Fritz Strassmann.

Otto Hahn escribía en diciembre de 1938 una larga carta destinada a su ex colaboradora, la física austriaca Lise Meitner, a la que Einstein apodaba como “la Madame Curie alemana”. Meitner pasaba en Suecia las vacaciones de Navidad en compañía de su sobrino, el físico Otto R. Frisch, cuando recibió la interesante carta de Otto. Lise era uno más de los muchos científicos desplazados debido al avance del antisemitismo en Europa. En marzo 1938 cuando Hitler anexionaba Austria, pese a su larga trayectoria científica y estar bautizada, pasó a ser considerada tan solo como una judía alemana. Su vida corría peligro, por ello, en julio de ese mismo año, apenas cinco meses antes de conseguir el descubrimiento más extraordinario de su vida, escapaba a Suecia vía Dinamarca.

En su carta, Otto le consultaba si existía alguna posible explicación, de acuerdo a las leyes de la física para sus extraños resultados: al bombardear uranio con neutrones térmicos en busca de elementos transuránidos habían detectado bario, elemento muy alejado del uranio en la tabla periódica y mucho menos masivo que éste. «Quizás tú puedas sugerir una fantástica explicación» aventuraba en su carta, y estaba en lo cierto, pues por fin se descubría y aceptaba que el núcleo de uranio podía dividirse.

Lise Meitner y Otto Frisch, necesitaron de dos grandes hitos de la física para llegar a esta conclusión: el modelo nuclear de la “gota líquida” propuesto por Bohr en 1933 y la ecuación de Einstein (E=mc2) postulada en 1905. Con el primero valoraron la posibilidad de que el núcleo pudiera partirse en dos mitades casi iguales, que al estar eléctricamente cargada se repelerían fuertemente y con la segunda calcularon que la energía liberada en cada escisión sería suficiente para causar un salto visible de un grano de arena, del orden de 200 millones de eV.


Fig.4 Modelo de la gota líquida de fisión nuclear. Wikipedia commons.


Unos días más tarde, Frisch regresaba a Copenhague, justo antes de que Niels Bohr partiera para EEUU, y en un breve encuentro le transmitió las buenas nuevas. “¡Pero qué idiotas hemos sido! ¡Es exactamente como debe ser!” exclamó Bohr entusiasmado y les animó a publicar sus resultados.

El artículo de Otto Frisch y Lise Meitner, donde se hablaba por primera vez del proceso de “fisión” llegó a la sede de la revista Nature, en Londres, a mediados de enero de 1939 pero no sería publicado hasta un mes más tarde. Mientras tanto, el secreto viajaba a través del Atlántico de la mano de Niels Bohr, quien creyendo que ya estaba publicado, lo mencionaría en una conferencia de física indicando además sencillas técnicas experimentales para demostrarlo. Los físicos experimentales presentes se levantaron de entre la audiencia y aun con sus trajes de etiqueta, fueron inmediatamente a sus laboratorios a repetirlo y confirmarlo.

Dos o tres días más tarde, los periódicos nacionales informaban sobre los resultados y cuando los artículos de Frisch y Meitner y de otros físicos alemanes que lo confirmaban de forma independiente, fueron finalmente publicados, los laureles ya habían sido depositados sobre otras cabezas, en este caso la de Enrico Fermi y la Universidad de Columbia según The Times.

 

De cómo una carta puede desencadenar una reacción en cadena.

Uno de los físicos presentes en aquella conferencia fue el húngaro Leo Szilard, un visionario que ya en 1934 concibió y patentó la noción de reacción en cadena: durante el proceso de fisión, además de los fragmentos de fisión también se liberarían neutrones que a su vez producirían una fisión en otro átomo de uranio y así sucesivamente. Si la reacción se producía lo suficientemente rápido podría causar una explosión nuclear. Cuando Szilard supo del descubrimiento de la fisión decidió que dicha información debía mantenerse en secreto para evitar la posibilidad de que los alemanes pudieran hacer una bomba atómica. Nadie mejor que los físicos exiliados podían entender las consecuencias del hecho de que Alemania poseyera tal arma.

Pero la censura en las publicaciones no llegaría hasta el año 1940 y para entonces los Curie-Joliot en su laboratorio de París habían confirmado la existencia de los neutrones que se sospechaba que debían existir durante el proceso de fisión publicando el 19 de marzo de 1939 en la revista Nature un artículo que llevaba por título “Liberación de Neutrones en una explosión nuclear de Uranio”. Por otro lado, Niels Bohr y John Wheeler, mediante consideraciones teóricas, encontraron que el isótopo fisionable del Uranio era el U-235, cuya abundancia es solo de 0,7% y en noviembre de 1939 publicaban un clásico sobre la teoría de la fisión, ese mismo mes estallaba la Segunda Guerra Mundial.

Debido a las circunstancias de la inminente guerra, los científicos de ambos lados sintieron la necesidad de informar a sus respectivos gobiernos del potencial militar de la energía nuclear. Por el lado alemán, la alerta fue una carta fechada el 24 de abril de 1939, en la cual los profesores Hartech y Groth de la Universidad de Hamburgo, informaban al responsable de la investigación en armamento del German Army Weapons Bureau, de la posibilidad del uso de la recientemente descubierta fisión nuclear como explosivo muy potente. En septiembre de 1939, los principales científicos alemanes del área nuclear recibieron sus órdenes de movilización, pero no al frente, sino a Berlín, donde bajo los auspicios de la ordenanza militar formarían parte del llamado Club del Uranio (Uranverein).

En julio de ese mismo año, Leo Szilard y Eugene Wigner visitaron a Einstein en su casa de vacaciones de Long Island para alertarle de las posibilidades de la reacción en cadena, quien sorprendido exclamó: ¡Nunca pensé en ello! Los tres miembros de la llamada “conspiración húngara”, Szilard, Wigner y Teller, habían tenido experiencias personales directas con el régimen nazi por lo que su nivel de preocupación era cada vez mayor. Las noticias que llegaban de Europa sugerían que el expansionismo alemán, que ya había conseguido Checoslovaquia, podía llegar a anexionar Bélgica, cuyas colonias africanas eran ricas en mineral de uranio. Szilard recordó que su antiguo colega Albert Einstein conocía personalmente a la reina Elizabeth de Bélgica y pensó que quizás podría alertarla en su nombre.


Fig.5 Einstein y Szilard, Wikimedia commons.


En agosto de 1939, Szilard y Wigner se reunían de nuevo con Einstein, pero esta vez redactarían una carta de alerta que finalmente harían llegar al presidente Roosevelt a través de uno de sus consejeros económicos, Alexander Sachs. No sería entregada hasta el mes de octubre de 1939, pero cumplió su propósito: convenció a Roosevelt de que había que actuar y diez días más tarde se formaba el comité Briggs, considerado como el germen del proyecto Manhattan.

Sin embargo, es posible que sus efectos no fueran tantos como se le atribuyen, pues Briggs, director del Bureau of Standards, en lugar de ampliar los limitados fondos de los laboratorios de las universidades, anuló muchos proyectos y durante el periodo siguiente solo hubo avances aislados fruto del esfuerzo personal más que del apoyo oficial. A Fermi y Szilard, por ejemplo, les negaron 100.000$ para empezar a construir un reactor nuclear. A pesar de ello, consiguieron la primera reacción en cadena autosostenida en diciembre de 1942, en una pista de squash situada debajo de las gradas del estadio de futbol de la Universidad de Chicago.

A partir de ese momento el general Leslie Groves se puso al frente del proyecto, el cual sufrió un cambio de escala en el esfuerzo por ganar la carrera a los alemanes. Todo sería posible gracias al arte de coordinar todas las especialidades que el proyecto requería. La ciencia, la ingeniería, la industria e incluso la estructura militar se unieron en un esfuerzo conjunto sin precedentes que culminó en la creación de equipos internacionales y la consecución de objetivos en tiempo record. La dirección del proyecto y el diseño de la bomba se llevaron a cabo en el Laboratorio Nacional de los Álamos bajo la dirección de Robert Oppenheimer. La producción de plutonio en reactores y la posterior separación se realizó en Handford Site y finalmente el enriquecimiento de uranio en el Laboratorio Nacional de Oak Ridge. En 1945 el Proyecto Manhattan empleaba a 130.000 personas y había gastado lo equivalente a 20 mil millones de dólares actuales.

Albert Einstein, aunque firmo la carta que activó el programa y tuvo contactos con los grupos de investigación que precedieron al Proyecto Manhattan resolviendo alguna consulta puntual, nunca mostró interés por entrar en el proyecto. Si le hubiera interesado no habría podido participar ya que el FBI lo consideraba un “riesgo para la seguridad” por su faceta pacifista y su apoyo a causas de tinte izquierdista.

Einstein, pacifista convencido y amante de la cultura nipona, se arrepintió siempre de haber firmado aquella carta.

 

La investigación nuclear continúa también en Europa.

Tras su visita a EEUU en 1939, Niels Bohr regresó a Copenhague dónde, a partir de la ocupación alemana permaneció aislado. Lejos quedaban las veladas científicas en su acogedora casa de campo en Tisvilde, donde sus visitantes disfrutaban del entorno y de la compañía de su familia, donde Werner Heisenberg había aprendido a amar a Dinamarca y Erwin Schrödinger cayó enfermo de agotamiento defendiendo su teoría ondulatoria. Lejos quedaban también las intensas discusiones en el Instituto Niels Bohr hasta encontrar la formulación correcta de su principio de complementariedad, mientras Werner peleaba con el de indeterminación. Principios que no serían aceptados por Einstein.

En Octubre de 1941, aproximadamente año y medio después de la ocupación alemana, Bohr recibió la visita de su colega y antiguo colaborador Werner Heisenberg, quien había permanecido en Alemania y trabajaba en el programa de investigación nuclear alemán del que llegaría a ser el líder. Los avances alemanes hasta ese momento eran muy prometedores y alarmantes: tras la ocupación de Noruega disponían de una fábrica de agua pesada, Checoslovaquia suministraba miles de toneladas de compuesto de uranio y tras la ocupación de París y la toma del laboratorio de los Joliot-Curie estaban a punto de completar un ciclotrón. Además de disponer de la industria química más importante del mundo, el programa alemán contaba con un cuerpo de físicos, químicos e ingenieros liberado de las demandas de la guerra. Unos cuarenta físicos y químicos esparcidos en nueve grupos de investigadores que se coordinaron para medir las constantes nucleares de los materiales y concentrarse en la construcción del reactor.


Fig.6 Heisenberg y Bohr, Wikimedia commons.


Los viajes de Heisenberg a los territorios ocupados formaban parte del programa de propaganda cultural alemán. Aquella tarde del 16 de septiembre, Bohr y Heisenberg mantuvieron un encuentro privado, nadie sabe exactamente de que hablaron. Es uno de los eventos más controvertidos de la historia que ha quedado inmortalizado en la obra de teatro Copenhague (1998) escrita por Michael Frayn. De lo que no cabe ninguna duda es que Bohr quedó muy alterado, se llevó la impresión de que Alemania estaba trabajando en una bomba atómica.

Mientras tanto, en Gran Bretaña las investigaciones científicas priorizaron el radar y la criptografía. Pero los emigrados europeos de la Alemania Nazi no podían participar directamente en estas tareas clasificadas, por lo que Otto Frisch, que había abandonado Dinamarca, y el físico alemán Rudolf Peierls desarrollaron un método para producir una bomba atómica basándose en los trabajos teóricos de Bohr y Wheeler. Recalcularon la masa crítica de U-235 en unos pocos Kilogramos y diseñaron procedimientos para enriquecer el U-235. A raíz de sus informes se creó el comité MAUD para un modesto programa de investigación nuclear dependiente de la empresa Tube Alloys con Chadwick como jefe técnico.

Existe una curiosa historia sobre porqué este comité adoptó el nombre en clave de MAUD. Al parecer, Lise Meitner transmitió en un cable la petición de la familia Bohr de informar de su bienestar a una tal Maud Ray, Cuando el cable llegó a Gran Bretaña el comité interpretó que ese nombre era un misterioso anagrama para algo atómico y lo adoptaron.

En enero de 1943 los avances alemanes en investigación nuclear se habían frenado, con el ejército empantanado en el frente ruso los apoyos económicos al proyecto se anularon y la rivalidad entre los distintos grupos de investigación por conseguir los materiales empezaba a hacer mella. Aquel año Bohr recibió una invitación para pasar a Gran Bretaña donde su cooperación podía ser de gran ayuda, pero él consideró que su deber era seguir al frente de su instituto, pues todavía estaba convencido de la inaplicabilidad de los últimos conocimientos nucleares. Sin embargo, en noviembre de ese mismo año, la noticia de que los nazis se llevarían a todos los judíos daneses hizo que Bohr y su familia pasaran a Suecia y desde allí a Inglaterra dónde sería nombrado consultor de Tube Alloys. Fue entonces cuando reveló que Maud Ray Kent era el nombre de la institutriz que enseñaba inglés a sus hijos.

Con el lanzamiento del proyecto Manhattan y frente a la posibilidad de que el Reino Unido quedara excluido, Churchill firmó con Roosevelt el acuerdo de Quebec, a partir del cual se desarrolló una cooperación efectiva en materia nuclear entre los dos países. Con este motivo, los científicos de Tube Alloys se trasladaron a EEUU. Bohr viajó con el equipo británico y tras una breve estancia en Washington pasó a Los Álamos donde revisó todas las fases de proyecto. Concluyó que “no necesitaban mi ayuda para hacer la bomba” y decidió dedicarse a un problema hasta entonces no abordado: las consecuencias de la existencia de la bomba en el mundo de la posguerra.

 

La caja de Pandora: “Se ha ganado la guerra, pero no la paz”.

“Cometí un gran error en mi vida cuando firmé la carta al presidente Roosevelt recomendándole que se fabricaran bombas atómicas” le confió Einstein a su amigo Pauling poco antes de morir, “pero había una justificación: el peligro de que los alemanes la fabricaran”. “Si hubiera sabido que ese miedo no estaba justificado no habría participado en abrir esta caja de Pandora”.

Alemania nunca fabricó la bomba, los investigadores alemanes nunca obtuvieron plutonio. En 5 años de investigación, Alemania había fallado en conseguir una reacción en cadena autosostenida que permitiera la producción de plutonio en cantidad.

En 1945, con Alemania a las puertas de la derrota, Einstein volvió a escribir a Roosevelt, esta vez estaba alarmado por el hecho de que Estados Unidos acabase usando el arma. Desgraciadamente, Roosevelt murió en abril y nunca llegó a leer su carta: Harry Truman, su sucesor, la encontró cerrada en su escritorio. El 6 de agosto de 1945 la BBC Home Service anunciaba por radio que una bomba atómica había sido lanzada sobre la ciudad de Hiroshima.


Fig.7 Bomba atómica. Creative commons Pixabay.


Einstein dedicó la última década de su vida a alertar sobre los peligros de las armas nucleares y a intentar que los países resolvieran los conflictos de forma pacífica. “Se ha ganado la guerra, pero no la paz” decía en un discurso en el hotel Astoria de Nueva York en diciembre de 1945. A pesar de ello, no creía que el secreto de la bomba debiera ser entregado a las Naciones Unidas y a la Unión Soviética, pensaba que el secreto debía ser depositado en manos de un gobierno mundial.

Para Bohr, que desde 1944 analizaba las consecuencias de la existencia de la bomba en el mundo de posguerra, era previsible una futura tensión entre Occidente y Rusia, por lo que consideraba que el único medio de evitar una carrera armamentística era tener un mundo abierto. El 26 de agosto de 1944 Roosevelt recibió a Bohr, quien quedó completamente satisfecho creyendo en la posibilidad de ser encargado de una misión exploratoria en la URSS, pero la obstinación de Churchill en no comunicarse con los rusos sería aceptada por Roosevelt en una segunda entrevista en Quebec. Bohr escribió un segundo memorándum a Roosevelt, quien murió en abril sin recibirlo. Siguió entrevistándose con políticos, pero a medida que la guerra fría se intensificaba, su voz era cada vez menos escuchada.

Antes de terminar la segunda guerra mundial, algunas de las personas encargadas de la fabricación de la bomba atómica reconocieron la importancia de redactar un informe sobre su trabajo, especialmente para exponer el enorme cambio que el descubrimiento exigiría en la política mundial. Se publicaba así el conocido “Informe Smith”, probablemente el que otorgó la paternidad de la bomba a Albert Einstein al hacer gran hincapié en la importancia de su famosa fórmula. Una de las consecuencias de la publicación del Informe Smith fue la creación de la Comisión de Energía Atómica. Otras tentativas para establecer un control internacional de las armas atómicas, como el plan Baruch, no fueron aceptadas, pero los debates que suscitaron en el mundo entero no hubieran podido producirse sin él.

Afortunadamente y tal como sucedió en el mito de Pandora, en el que tras salir de la caja todos los males se abrió por segunda vez dejando salir una maravillosa libélula llamada Esperanza, en pocos años las aplicaciones pacifistas de la fisión nuclear se desarrollarían en dos esferas generales: importantes usos médicos con la producción de radioisótopos y la de producción de energía eléctrica. Estos comienzos de uso no militar tendrían su punto de partida en la Conferencia Internacional sobre los usos pacíficos de la energía atómica mantenida en Ginebra en agosto de 1955 donde se dieron cita 1260 científicos y 800 observadores de 72 naciones para compartir más de 1200 publicaciones.

Unos meses antes, en abril de 1955, moría Albert Einstein todavía atormentado por su contribución en el desarrollo de la bomba atómica. “Es imposible anticipar cuando se aplicará la energía atómica a fines constructivos” declaraba en noviembre 1945. ¡Ojalá hubiera podido aventurar que estos nuevos usos llegarían tan pronto!

 

 

Bibliografía:

(1) Albert Einstein, Antoni Bosh, editor, Mis ideas y opiniones.

(2) Otto Robert Frisch, What little I remember.

(3) Chistopher Galfard, Blackie Books, Para entender a Einstein.

(4) Daniel R. Bes, Niels Bohr y la bomba atómica (versión escrita de la charla dada en el C.A.R.I. el 1 de septiembre de 2009.

(5) Jim Baggott, 2009 Icon books Ltd., Atomic, the first war of physics and the secret history of the atom bomb: 1939-49.

(6) Arthur Holly Compton, The Atomic Quest: A Personal Narrative by Arthur Holly Compton.

(7) David Irving, 1967, The Virus House, Germany’s Atomic Research and allied counter-measures.

(8) Richard Rhodes, Simon &Schuste Paperbacks, The making of the atomic Bomb.

 

 

Isabel del Río Luna.

Licenciada en Ciencias Físicas.

Máster en Periodismo y Comunicación Científica.
ENUSA.


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