El proyecto Manhattan

Poco después de terminada la batalla de Okinawa, exactamente el 16 de julio de 1945, en Alamogordo en Nuevo Méjico, se hizo estallar la primera bomba atómica de la historia, y el mundo jamás volvería a ser el mismo. Todo comenzó cuando en el año 1895 el científico francés Henri Becquere descubre la radioactividad si bien habría que esperar hasta 1938, cuando un químico alemán llamado Otto Hahn descubrió el proceso de fisión, cuyas investigaciones sirvieron para que poco después científicos de todo el mundo se empiecen a preguntar si era posible liberar toda la energía de los átomos y construir una super-bomba.

Ya en 1919 Ruitherford logró desintegrar el átomo empleando partículas expulsadas por la sustancia radioactiva llamada radio para bombardear átomos de hidrógeno; aprox. una de cada millón de partículas expulsadas del radio penetraba en un núcleo de nitrógeno y lo transformaba en el núcleo de un átomo de oxígeno. En 1932 Cockcorft y Walton emplearon flujos de protones de hidrógeno, artificialmente acelerados gracias al empleo de altos voltajes, para bombardear el litio y luego transformarlo en una sustancia distinta. Para producir resultados como los de una bomba había que arrojar más energía que la que salía de ella. Ahora lo que Hahn hizo en 1938 fue bombardear con neutrones el metal pesado “uranio” que contienen 92 protones en cada núcleo atómico, y descubrió que los núcleos pesados de uranio desintegraban dando lugar a núcleos de dos sustancias distintas, el bario y el criptón. La energía contenida en un núcleo de uranio era mucho más del doble de la contenida en los dos nuevos núcleos, por lo que era muy grande.
Se creía en la posibilidad de que la fisión, o separación de cada núcleo liberase uno o más neutrones, si en efecto, se lograba eso, dichos neutrones apenas liberados podrían desintegrar otros núcleos de uranio, los cuales a su vez liberarían más energía y otros neutrones, produciendo una reacción en cadena.

Desde Washington hasta Leningrado, pasando por California, París y Varsovia, los científicos de las principales zonas científicas, no dejaban de hablar del suceso de Hahn. A las pocas semanas se determinó que el número de neutrones liberados era de tres o cuatro, lo que había teóricamente posible una reacción en cadena. Sin embargo par 1939 las cosas aún estaban en pañales por decirlo de algún modo, persistiendo innumerables problemas logísticos y tecnológicos; además se determinó que sólo un tipo de uranio era verdaderamente fisible, es decir sólo uno de los isótopos (variedades químicamente idénticas pero que difieres en cuanto al número de neutrones contenidos en núcleos atómicos) podría servir. Este metal natural estaba constituido por una mezcla de tres isótopos principales.

Poco a poco se fueron resolviendo más dudas, pues se descubrió que el metal natural estaba constituido por una mezcla de tres isótopos principales y más del 99% de dicha mezcla lo constituían átomos que contenían 146 neutrones en cada núcleo. De los otros dos isótopos, uno tenía en cada núcleo 142 neutrones y el otro 143, y era justamente este último con 143 neutrones y 92 protones que se conoce como Uranio 235 el indispensable para llevar a cabo el proceso de fisión correcto. Pero sólo el 0,7% del uranio era de este tipo por ello las posibilidades de separarlo de los otros dos eran remotas aún. El monstruo se había despertado y por ahora se había vuelto a dormir, al parecer por muchos años, justo cuando…
En efecto, pronto este simple descubrimiento científico se convertiría en una carrera contra el tiempo ya que Alemania estaba cada vez más agresiva y la guerra parecía inevitable. Pero en países donde no se quería la guerrear, como Estados Unidos, Enrico Fermi, Leo Szilard y Paul Wigner se unieron para convencer a Einstein, un físico judío-alemán autoexiliado a causa de las políticas nazis, de que escribiera a Roosevelt, y en efecto así lo hizo. Parte del texto dice “este nuevo fenómeno podría incluso conducir a la fabricación de bombas, y se concibe, aunque no se puede afirmar con certeza, que de este modo se podrían conseguir bombas de un tipo nuevo y extraordinariamente poderosas. Una sola de ellas, transportada por una embarcación y hecha estallar en un puerto, podría destruir fácilmente todo el puerto y parte del territorio circundante”.
También agregó al presidente de quien sería indispensable disponer de las adecuadas cantidades de uranio en el momento en que se hiciera necesario su empleo, y que la actividad de investigación sobre el potencial del fenómeno se acelerase cuanto antes. En Francia se hicieron algunos ajustes para crear una bomba nuclear, pero uno de las cabezas, Sengier había sido llamado por un gobierno inglés mucho más preparado para esto, y que por cierto tenía más recursos. El 19 de marzo Otto Frish quién había contribuido a formular parte de la teoría de la fisión y que ahora se hallaba en Gran Bretaña junto con el profesor Rudolf Peierls, un joven berlinés naturalizado inglés crean dos memoriales: uno era sobre el tema de “La construcción de una superbomba basada en una reacción nuclear de uranio”; y el segundo titulado “Memoria sobre las propiedades de una superbomba radioactiva”. Los mismos no eran sólo esquemas teóricos, sino que se hablaba de las implicaciones estratégicas y éticas de su hipotético uso. Se dieron también algunos datos que “entusiasmaban” a los más belicistas como aquella afirmación de que la nueva arma podría destruir una gran ciudad. Pero en conclusión lo más importante de los formularios era la demostración de que la masa crítica de uranio necesaria para producir la reacción en cadena y capaz de autoalimentarse no era cuestión de toneladas sino de kilogramos. Estos dos formularios llegaron a las manos de Tizard el presidente de un comité británico para la investigación de esta nueva arma.
Asímismo, en París los científicos franceses tenían sus propios avances, tanto para fines pacíficos o bélicos. Para fines no bélicos, la energía nuclear implicaba la apuesta a punto de un moderador que sea capaz de refrenar a los neutrones liberados por la fisión, o sea de una sustancia capaz de controlar aquel fuego nuclear que de otra manera se consumiría en un instante dando lugar a una explosión. Ahora el mejor material era la denominada agua pesada, una mezcla que contenía oxígeno y el isótopo pesado del hidrógeno, capaz de reducir la velocidad de los neutrones sin absorberlos.

La única fuente de producción de agua pesada era la sociedad noruega Norsk Hydro, y el profesor Allier, actuando por cuenta del gobierno francés, acudió hasta allí y adquirió unos 180 kg trasladándola en avión hasta Gran Bretaña y luego a Francia. Allier, se alió pronto con los ingleses pues sospechaba que los alemanes trabajaban en algo similar. Ahora los esfuerzos de ambos países debían dedicarse a la separación del raro isótopo uranio 235, quizá mediante un proceso de filtración colocando al uranio en estado gaseoso se podría llegar a separar todos los átomos ligeros, pero el gas resultaba corrosivo y exigía una precisión extenuante, en síntesis una nueva idea desechada. Se tendría que trabajar con dos pedazos de uranio 235, para que así se produzca la alimentación en cadena y se produzca el estallido.
Un segundo avance se produce en los laboratorios de Oxford y Cambridge. En este último lugar se lograron dos avances importantes, primero un grupo francés logró demostrar que una mezcla de óxido de uranio y de agua pesada podría producir una reacción en cadena lenta, al menos eso daba crédito a que también se podría utilizar con fines pacíficos. Pero el segundo descubrimiento condenó al mundo: se descubrió un nuevo elemento inexistente en la naturaleza que después de un seria de transformaciones nucleares pudo obtenerse, se le llamó, tal cual a neptunio y uranio, con el nombre de un planeta, era el plutonio (Plutón). Los científicos calcularon que el plutonio debía ser fisible tal cual el isótopo uranio 235, al menos en teoría.

Sin embargo,  el nuevo descubrimiento para producir un explosivo nuclear alternativo requería el uso de grandes cantidades de agua pesada, escasa, y además no existía certeza de que el plutonio fuese fisible aún en la práctica. Pero el tiempo hablaría por sí solo pues de las primeras tres bombas, sólo la de Hiroshima sería de uranio, las otras dos de plutonio. El elemento era 94 porque tenía 94 protones, y se llamó también plutonio en Estados Unidos.
El presidente Roosevelt ya había contestado la carta de Einstein, y se organizó un equipo que no trabajaba tan rápidamente como se esperaba. Pequeños grupos de investigación recién veían como separar los isotopos de uranio, y Enrico Fermi hacía lo suyo también por aquella época. De momento Estados Unidos, como país neutral, no tenía de qué preocuparse. Pero justamente esa neutralidad y un territorio lejos de la zona de la guerra, condujo a que Estados Unidos sea el único país capaz de lograr la hazaña, invirtiendo 2 mil millones de dólares en una empresa que no se sabía si aún era factible. Con los gobiernos de Gran Bretaña y Estados Unidos trabajando en una cooperación si bien no directa pero correspondiente, se calculó que la bomba podía estar para 1943. Los planes avanzaban pero lentamente, hasta que el 7 de diciembre, justo un día después de que los Estados Unidos decidieran poner todos sus esfuerzos en la construcción de un arma nuclear, los japoneses atacaban Pearl Harbor, y los preparativos empezaron entonces a incrementarse y a acelerase. Durante la primera mitad de 1942 se consiguió el filtro para la separación del isótopo, pero luego los ingleses, dejaron el trabajo principal al los yanquis ya que se percataron que eran los únicos que verdaderamente podían llevar a cabo la empresa por contar con amplios recursos, y esto quedó establecido así en junio de 1942 por Roosevelt y Churchill. Los grandes y sofisticados abastecimientos y laboratorios se confiaron a los estadounidenses y su ejército, el general Groves, quién sería el responsable de toda la empresa a la que se llamó Proyecto Manhattan.
Poco después, a mediados de 1942 se llegó a varias conclusiones importantes con respecto a los avances de la bomba: primero producir uranio 235 a través de la difusión gaseosa lo que los ingleses venían haciendo desde hacía un año; segundo producir uranio 235 mediante un procedimiento de separación electromagnética, cuando el uranio se hace pasar en estado gaseoso a través de un campo magnético de densidad constante el isótopo 235 se mueve en una trayectoria más curva respecto de la seguida por los otros isótopos y puede ser recogido aparte; tercero, producir uranio 235 mediante centrifugación, algo parecido al separar la nata de la leche; cuarto existió la posibilidad de producir plutonio en una pila atómica; empleando como moderador agua pesada, o usando grafito en lugar de esta última. De todos estos caminos e hipótesis, al menos una debía funcionar, de lo contrario estarían perdidos y todo sería en vano. Nadie sabía si una reacción nuclear podría autoalimentarse o pueda producir plutonio. Como se creía que Alemania estaba en una fase avanzada con respecto a la bomba, los planes se aceleraron y Estados Unidos en vez de aplicar el ensayo-error de cada método, los aplicó todos simultáneamente, al cabo de un año descartaron el método de centrifugación y el basado en el empleo de agua pesada,  pero esto costó un enorme esfuerzo industrial, los gastos del gobierno eran realmente ingentes. Gracias a un belga, llamada Sengier, se proporcionaron desde el Congo gran cantidad de material rico, el 65% era óxido de uranio y de la 1140 toneladas de material salió de África en 2 mil cilindros de acero, y ya había llegado en diciembre de 1940 a Nueva York. Pero el tiempo pasaba y el dinero se despilfarraba sin fines concretos, hasta que Robert Oppenheimer fue ordenado de llevar a cabo la dirección de un nuevo laboratorio, más sofisticado en Los álamos, una localidad solitaria de Nuevo Méjico donde un número de físicos debía descubrir un método eficaz para lograr aproximar dos masas subcríticas de material fisible cuya unión generaría la explosión.

En Chicago,  mientras tanto, Fermi estaba llevando a cabo un experimento que provocase una reacción en cadena en condiciones de autoalimentarse. Fue el 7 de noviembre de 1942 cuando los científicos juntaron una estructura de uranio y otra de grafito en un lugar excavado debajo de un campo de fútbol. Entonces se experimentó con 40 mil bloques de grafito, de 500 toneladas de peso en conjunto, las cuales estaban cuidadosamente distanciadas de otro bloque de 7 metros de anchura y una altura de unas 50 capas donde se colocaron 50 toneladas de uranio.
Para el 2 de diciembre la estructura de bloques de uranio y de grafito ya estaba completada y sólo las pértigas de control en cadmio,  que penetraban verticalmente hasta el propio corazón de la estructura, les impedían entrar en actividad. Estas pértigas de control absorbían los neutrones de modo espontáneo liberados en el interior de la pila, lo que impedían que se encendiese ese fuego nuclear. Poco después Fermio ordena la extracción de la primera pértiga y se comprobó un aumento en el número de neutrones liberado, que luego se estabilizaba, y así toda la mañana se procedió a extraer lentamente a la extracción de las pértigas; al final de extraer la última pértiga se determinó que la reacción en cadena se autoalimentaba. El mundo estaba ante un nuevo descubrimiento. En 1943 empezó a funcionar la primera instalación del mundo que podía separar los isótopos del uranio a escala industrial con el método de la difusión gaseosa, y en febrero se iniciaron los trabajos para la puesta a punto de una pila de grafito de dimensiones piloto. La instalación de separación fue realmente gigantesca, hecha en base a cemento armado, de 250 metros de longitud y 25 de altura, sin ventanas, con muros de espesor de hasta 2,5 metros y totalmente herméticas, de manera que el material radiactivo se debía manejar a distancia.

Justo en esos momentos, Niels Bohre, uno de los más eminentes físicos nucleares de ese momento huye de Dinamarca y se marcha a Londres y luego a Estados Unidos. Allí ayudó a resolver muchas interrogantes que permitieron dar con muchas respuestas. Sin embargo para aquel momento la mayor dificultad era la de aproximar las dos masas sub-críticas de material fisible. Si no se lograba reunir las dos partes en millonésimas de segundo, existía un peligro de una explosión prematura, la amenaza del chasquido en vez de la explosión. Se determinó usar en primera instancia un cañón y disparar contra él desde el otro extremo la segunda masa sub-crítica.
Los de Los Álamos prefirieron tomar en cuenta la idea de la implosión en lugar de la explosión. Este último método requería el empleo de dos hemisferios de materia fisible, colocados a cierta distancia uno de otro en el centro de una esfera de unos 135 cm de diámetro. El material fisible tendría alrededor cargas explosivas que harían estallar las cargas, estas explosiones empujarían uno contra otro los dos hemisferios, dando lugar a una formación de una sola masa crítica. Para que no haya retrasos en la liberación de los neutrones se decidió colocar entre los dos hemisferios un iniciador de polonio y berilio, los cuales mezclados producen espontáneamente neutrones, esta mezcla tendría lugar exactamente en el instante en que la implosión hubiese reunido los dos hemisferios fisibles, casi un segundo después se lograría una explosión. Los hemisferios de plutonio llegaron a la base Campo Trinity desde Los Alamos, se colocaron en el envoltorio de la bomba y todo aquello se transportó a través del desierto hasta la torre del campo, se la elevó con gran cautela y se colocaron las cargas explosivas en su lugar con gran cuidado. Desde una trinchera, a más de 8 kilómetros se reunieron los físicos nucleares Oppenheimer, Frisch, Lawrence, Fermi, Chadwick y varios más aguardaban el despertar del pequeño monstruo. Era 15 de julio y esa noche parecía que iba a llover, lo cual hubiese representado un peligro pues podría contaminarse zonas habitadas. Mientras eso sucedía se realizaban los preparativos en Fat Man, la bomba de plutonio y tercera en ser detonada, y a su vez otro cargamento muy bien vigilado atravesaba los Estados Unidos para ser embarcado en Indianápolis, se trataba de Little Boy, otra bomba, la de uranio, que se envío primero al Pacífico, la cual estaría lista en Tinian, para cuando Trinity, la primera bomba sea “activada” en el lugar seleccionado: se trataba de Alamogordo, a 320 km de los Álamos y a 32 de lugar habitado más próximo.
A las 2 de la mañana del lunes 16 las condiciones empezaron a mejorar, en la torre se verificaban los últimos controles y se empalmaron las mechas eléctricas, se encendieron los reflectores que iluminaban la torre y los operarios de las últimas fase de montaje se alejaron de allí en jeeps a toda prisa como si el diablo los persiguiese. Entre los científicos y militares existían muchas dudas, ¿y si la bomba no explotaba?, ¿y si había que reformular todo de nuevo?, ¿y si no era lo que se esperaba?, ¿qué aseguraba que las bombas que se lanzarían sobre Japón sí funcionarían? Poco después de las 5 de la mañana había comenzado la cuenta hacia atrás. Los científicos y militares aguardaban prudentemente a varios kilómetros en trincheras y muchos andaban temblando, Fermi llegó a creer que la bomba encendería la atmósfera y destruyese el planeta. De pronto empezó la cuenta final regresiva: “cinco, cuatro, tres, dos, uno…” Un minuto después el Proyecto Manhattan fue considerado un éxito rotundo y la humanidad ingresó a nueva era.