la investigación nuclear temprana
el logro del objetivo monumental de dividir el núcleo de un átomo, conocido como fisión nuclear, vino a través del desarrollo de descubrimientos científicos que se extendieron durante varios siglos. A partir de 1789, cuando el científico alemán Martin Klaproth descubrió el elemento denso y metálico que llamó uranio, la exploración de la energía atómica y la radiación llegó a fascinar a las mentes científicas., Mientras Marie Curie estaba llevando a cabo su innovadora investigación sobre el uranio a finales del siglo XIX, descubrió que el elemento era naturalmente radiactivo. Curie creó el término «radioactivo» para describir la emisión de partículas electromagnéticas de átomos desintegrándose. El descubrimiento de Curie de la radiactividad en los elementos cambió para siempre la naturaleza de la ciencia atómica. Basándose en esta investigación, el físico Británico Ernest Rutherford en 1911 formuló un modelo del átomo en el que los electrones de baja masa orbitaban un núcleo cargado que contenía la mayor parte de la masa del átomo.,
descubrimiento alemán de la fisión
la década de 1930 vio un mayor desarrollo en el campo. El físico húngaro – alemán Leo Szilard concibió la posibilidad de reacciones de fisión nuclear autosostenibles, o una reacción nuclear en cadena, en 1933. Al año siguiente, el físico italiano Enrico Fermi, sin saberlo, dividió neutrones dentro del uranio mientras realizaba sus propios experimentos. En los talones de estos desarrollos, la física Austro – Sueca Lise Meitner, trabajando con el químico alemán Otto Hahn, fue uno de los primeros en lograr la fisión exitosa del uranio., Sin embargo, el antisemitismo del Partido Nazi obligó a Meitner, que era judío, a huir y establecerse en Suecia. Mientras estaba en Suecia, Meitner identificó y nombró el proceso de fisión nuclear.
los hallazgos de Meitner se convirtieron en un punto de inflexión en el desarrollo de armas nucleares, pero a medida que el mundo se movía una vez más hacia la guerra, fueron los alemanes los que tenían la clave potencial para la energía nuclear. Mientras que Hahn decidió permanecer en Alemania y continuó desarrollando su investigación durante la Segunda Guerra Mundial, los científicos de toda Europa huyeron constantemente., Szilard, un hombre judío, emigró a los Estados Unidos en 1938 para evitar la persecución. Fermi y su esposa, Laura Capon, también abandonaron Europa a finales de 1938 para escapar del creciente fascismo en Italia. Capon, que también era judío, viajó con Fermi a la ciudad de Nueva York, donde ambos solicitaron la residencia permanente.
los Estados Unidos toman medidas
Cuando la noticia del descubrimiento de Hahn y Meitner de la fisión llegó a Szilard en su casa de Nueva York a principios de 1939, Szilard comenzó a trabajar para confirmar sus hallazgos. Szilard encontró ayuda en el colaborador Walter Zinn, y juntos recrearon el experimento de Hahn., Al reconocer el significado de ese momento, Szilard declaró: «esa noche, había muy pocas dudas en mi mente de que el mundo se dirigía hacia el dolor. Szilard comenzó a trabajar con Fermi para construir un reactor nuclear en la Universidad de Columbia, pero al hacerlo, Szilard temía que los científicos en Alemania, que estaban ayudando al esfuerzo de guerra Nazi, estuvieran construyendo sus propios reactores de manera similar.
En julio de 1939, Szilard contactó al prominente físico teórico judío alemán Albert Einstein en su casa en Long Island, Nueva York, para discutir los avances alemanes en el desarrollo nuclear., Juntos, Szilard y Einstein redactaron una carta al presidente estadounidense Franklin D. Roosevelt. En la carta, fechada el 2 de agosto de 1939, la advertencia era clara: «este nuevo fenómeno también llevaría a la construcción de bombas, y es concebible—aunque mucho menos cierto—que se puedan construir bombas extremadamente poderosas de un nuevo tipo.»La carta no llegó a Roosevelt hasta octubre, pero una vez que se enteró de los riesgos potenciales presentados por el armamento nuclear, respondió formando el Comité Asesor sobre uranio, que celebró su primera reunión el 21 de octubre de 1939.,
toma aérea del experimento Pile-1 de Fermi construido debajo del campo Stagg en la Universidad de Chicago en 1942. Imagen cortesía del Laboratorio Nacional de Los Álamos.
El Proyecto MANHATTAN
aunque se formó en 1939, el Comité Asesor sobre uranio se movió lentamente al principio. Sin embargo, el ataque de Japón a Pearl Harbor el 7 de diciembre de 1941, empujó al Comité a la acción. Con los Estados Unidos formalmente en guerra, la cuestión del desarrollo de uranio y la posible construcción de una bomba atómica cobró renovado interés., Este interés aumentó aún más cuando un informe publicado por científicos británicos en marzo de 1941 confirmó la posibilidad de construir una bomba basada en Uranio, dando a los científicos estadounidenses la validación que buscaban. A pesar de este entusiasmo, la limitación de recursos se hizo evidente rápidamente y llevó a los líderes del Comité a recurrir a los militares en busca de ayuda.
cuando los Estados Unidos comenzaron su campaña de salto de isla en el Pacífico, el cuerpo de Ingenieros del Ejército se hizo cargo del esfuerzo para producir armamento atómico en el Frente Nacional., El 13 de agosto de 1942, el cuerpo de Ejército creó el distrito de Ingenieros de Manhattan, llamado así por la ubicación de sus oficinas en la ciudad de Nueva York. Al mes siguiente, el 17 de septiembre, el Coronel Leslie R. Groves fue nombrado para dirigir el proyecto y recibió un ascenso a general de Brigada. A los dos días de su nombramiento, Groves tomó decisiones rápidas para avanzar en el proyecto, seleccionando tres sitios principales para la fabricación de una bomba atómica.
Groves primero seleccionó Oak Ridge, Tennessee, como el sitio para el enriquecimiento de uranio. También entre los sitios principales del proyecto estaba Los Álamos, Nuevo México., Designado «proyecto y», Los Álamos fue el sitio del laboratorio de investigación de armas del Proyecto Manhattan. Este sitio de Los Álamos se convertiría en el lugar para la construcción de las bombas atómicas. El último sitio primario seleccionado por Groves fue Hanford, Washington, que designó para producir plutonio a partir del isótopo de uranio U-238. Aunque el plutonio no es un elemento natural, los científicos descubrieron su producción dentro de los reactores de uranio. El plutonio resultó ser un metal más radiactivo y tenía una mayor posibilidad de lograr la fisión nuclear.,
A medida que Groves hizo estos movimientos, un avance en la investigación nuclear debajo de las canchas de squash en la Universidad de Chicago creó un modelo para la futura producción de armas atómicas.
a principios de 1942, Fermi y Szilard, que habían estado trabajando para construir un reactor en la Universidad de Columbia, trasladaron su esfuerzo a Chicago. Después de que se completó la construcción, el 2 de diciembre de ese año, los científicos comenzaron a retirar las barras de control de calcio de la pila de uranio. Después de la eliminación de la varilla de control final, la pila se volvió crítica., La reacción nuclear resultante se volvió autosuficiente y continuó a un ritmo creciente durante unos minutos hasta que Fermi ordenó el apagado del reactor. Aunque la reacción solo produjo suficiente energía para alimentar una bombilla, este momento marcó el primer caso en la historia de una reacción nuclear autosostenible. El evento también dio a los científicos nucleares un modelo para la producción de grandes cantidades de plutonio, que eventualmente se convertiría en la base del Reactor B construido en Hanford.,
después de recibir la aprobación formal del Presidente Roosevelt el 28 de diciembre de 1942, El Proyecto Manhattan se convirtió en una empresa masiva que se extendió por los Estados Unidos. Con más de 30 sitios del proyecto y más de 100,000 trabajadores, El Proyecto Manhattan llegó a costar aproximadamente 2 2.2 mil millones. A pesar de que abarcaba una escala tan masiva, el proyecto permaneció en gran medida en secreto, y muchas de las personas que trabajaban en la construcción de la bomba atómica no conocían completamente el propósito detrás de sus trabajos., Tras el exitoso experimento de Fermi en Chicago, parecía haber dos posibles caminos hacia la construcción de bombas atómicas: uranio y plutonio. El Proyecto Manhattan construyó ambos tipos de bombas, lo que finalmente resultó en la construcción de Little Boy, una bomba de uranio de método pistola, y Fat Man, una bomba de plutonio de método implosión.
cara frontal del Reactor B Hanford. Imagen cortesía del Gobierno de los Estados Unidos.
la responsabilidad de traer estas bombas a la existencia recayó en el hombre Groves seleccionado para dirigir el laboratorio secreto de armas en Los Alamos: J., Robert Oppenheimer. Un físico teórico y profesor de física en la Universidad de California, Berkeley, Oppenheimer se involucró temprano en la investigación científica que finalmente condujo al Proyecto Manhattan. Bajo la dirección de Oppenheimer, los trabajadores del Proyecto Manhattan construyeron una bomba de plutonio.
la bomba de plutonio se basó en la implosión del plutonio reactivo en lugar de en la perforación del plutonio con una bala, que era común en las bombas de método de pistola y que funcionaba mejor con uranio., Mientras que el método de pistola era un método conceptualmente más familiar para sus creadores, el método de implosión no lo era. Debido a la naturaleza sin precedentes de tal bomba, Oppenheimer sintió que era necesaria una prueba. Groves inicialmente dudó porque el plutonio era caro y raro. Sin embargo, Groves cedió y aprobó seguir adelante con una prueba.