Bomba atomica

¿Qué sabemos de la bomba atómica?

Por: Mou D. Khamlichi
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Sin duda alguna, la Bomba Atómica marcó un hito en la historia de la humanidad y representa Un antes y un después, en lo que respecta a armas bélicas. Veamos cómo llegó a ser realidad esta increíble arma.

Después de que el físico británico James Chadwick descubriera el neutrón en 1932 y la radioactividad artificial por los químicos franceses Frédéric e Irène Joliot-Curie en 1934, el físico italiano Enrico Fermi realizó una serie de experimentos. En estos los que expuso muchos elementos a neutrones de baja velocidad.

Cuando expuso el torio y el uranio, se produjeron productos radiactivos químicamente diferentes. Esto indicaba que se habían formado nuevos elementos en lugar de simplemente isótopos diferentes de los elementos originales.

Muchos científicos concluyeron que Fermi había producido elementos más allá del uranio. En ese entonces el último elemento de la tabla periódica era el uranio. Por esto, los recién descubiertos se conocieron como elementos transuránicos. En 1938 a Fermi le fue otorgado el Premio Nobel de Física debido a su trabajo. Pero tuvieron que darse nuevos hallazgos para que la bomba atómica fuera posible.

La influencia del hallazgo de Otto Hahn y de Fritz Strassmann en la creación de la Bomba Atómica

En Alemania, Otto Hahn junto a Fritz Strassmann descubrieron que un isótopo de bario radiactivo resultó al ser bombardeado de uranio con neutrones. Evidentemente no era un elemento más pesado. Estos neutrones de baja velocidad hicieron que el núcleo de uranio se fisionara o se rompiera en dos pedazos más pequeños.

Los números atómicos combinados de las dos piezas, por ejemplo, bario y criptón, igualaron al del núcleo de uranio. Para estar seguro de este sorprendente resultado, Hahn envió sus hallazgos a su colega Lise Meitner, una judía austriaca que había huido a Suecia.

Con su sobrino Otto Frisch, Meitner coincidió con los resultados. Así reconoció el enorme potencial energético que tenía el uranio. La comunidad científica de entonces se llenó de entusiasmo.

Los experimentos que pusieron las bases para la Bomba Atómica

A principios de enero de 1939, Frisch se apresuró a viajar a Copenhague para informar al científico danés Niels Bohr del descubrimiento. Bohr estaba a punto de partir para visitar los Estados Unidos, donde informó la noticia a sus colegas.

La revelación desencadenó experimentos en muchos laboratorios y, a finales de año, se publicaron casi 100 artículos sobre este apasionante fenómeno. Bohr, trabajando con John Wheeler de la Universidad de Princeton en Princeton, Nueva Jersey, postuló que el isótopo de uranio el uranio-235 fue el que sufrió la fisión.

El otro isótopo, uranio-238, simplemente absorbió los neutrones. Se descubrió que también se producían neutrones durante el proceso de fisión. En promedio, cada átomo de fisión produjo más de dos neutrones. Cada uno de estos desprendería dos más, y así sucesivamente produciéndose una reacción de crecimiento exponencial.

Si se ensamblara la cantidad adecuada de material, estos neutrones libres podrían crear una reacción en cadena. En condiciones especiales, una reacción en cadena muy rápida podría producir una enorme liberación de energía. En resumen, podría ser factible un arma de poder fantástico.

Bomba atómica

Una reacción en cadena controlada

La posibilidad de que la Alemania nazi pudiera desarrollar una bomba atómica por primera vez alarmó a muchos científicos. También llamó la atención del presidente estadounidense, Franklin D. Roosevelt. Para ese tiempo, Albert Einstein entonces vivía en los Estados Unidos.

El presidente nombró a un Comité Asesor sobre Uranio, que informó el 1 de noviembre de 1939, que una reacción en cadena en el uranio era posible, aunque no probada.

Los experimentos de reacción en cadena con carbono y uranio se iniciaron en la ciudad de Nueva York en la Universidad de Columbia. En marzo de 1940 se confirmó que el isótopo uranio-235 era responsable de la fisión de neutrones a baja velocidad en el uranio.

El Comité Asesor sobre Uranio aumentó su apoyo a los experimentos de Columbia. Entonces se organizó un estudio de posibles métodos para separar el isótopo uranio-235 del mucho más abundante uranio-238.

Cómo aislar el urario-235

El proceso de centrifugación, en el que el isótopo más pesado se hace girar hacia el exterior, al principio parecía el método más útil para aislar el uranio-235. Sin embargo, en Columbia se propuso un proceso rival en el que el hexafluoruro de uranio gaseoso se difunde a través de barreras o filtros.

Con este método, más moléculas del isótopo más ligero, uranio-235, pasarían a través del filtro.  Por el contrario, al isótopo más pesado se le dificultaría el paso. Como resultado final, se enriquecería ligeramente la mezcla en el lado opuesto.

Utilizando el método de difusión gaseosa, se necesitaron más de mil etapas, ocupando una gran área para enriquecer la mezcla al 90 por ciento de uranio 235.

El descubrimiento de un nuevo elemento

Durante el verano de 1940, Edwin McMillan y Philip Abelson de la Universidad de California, Berkeley, descubrieron el elemento 93 nombrándolo neptunio. Ellos inferían que este elemento se descompondría en lo que llegó a ser conocido como el elemento 94.

La teoría de la fisión que hicieron Bohr y Wheeler sugirió que uno de los isótopos de este nuevo elemento también podría fisionar, o fracturarse,  al ser bombardeado con neutrones a baja velocidad.

La primera reacción nuclear en cadena controlada

En el otoño de 1941, el ensayo de una reacción en cadena de Columbia con uranio natural y carbono arrojó resultados negativos. Un comité de revisión concluyó que las impurezas de boro podrían estar envenenando al absorber neutrones.

Se decidió transferir todo ese trabajo a la Universidad de Chicago y repetir allí el experimento con carbono de más alta pureza. Esto finalmente condujo a la primera reacción nuclear en cadena controlada del mundo, lograda por Fermi y su grupo en diciembre de 1942.

El Proyecto llamado Manhattan

Una gran limitante para desarrollar proyectos usando uranio era el presupuesto. Pero la entrada de Los Estados Unidos de América a la Segunda Guerra Mundial en aquel diciembre del año 1941 fue decisiva. Se comenzaron a proporcionar fondos para un esfuerzo masivo en aquellos ensayos. El gobierno ahora quería obtener materiales fisionables. Entonces, en mayo de 1942 se tomó la decisión trascendental de proceder simultáneamente con varios métodos de producción prometedores.

El Cuerpo de Ingenieros del Ejército de los EEUU recibió el trabajo a mediados de junio y el coronel James C. Marshall fue seleccionado para encabezar el proyecto.

Pronto se abrió una oficina en la ciudad de Nueva York, y en agosto el proyecto recibió oficialmente el nombre de Distrito de Ingenieros de Manhattan. De ahí el Proyecto Manhattan, el nombre con el que este esfuerzo se conocería para siempre.

El cambio de dirección

Durante el verano sintieron que el progreso no avanzaba con la suficiente rapidez y el ejército fue presionado para encontrar otro oficial que tomara medidas más decisivas. Este fue Leslie R.

Groves reemplazó a Marshall el 17 de septiembre. Inmediatamente comenzó a tomar decisiones importantes desde la oficina de su sede en Washington, DC.

Se logró un acuerdo de supervisión viable con la formación de un comité de política militar de tres hombres presidido por Bush junto con representantes del ejército y la marina.

Durante los meses siguientes, Groves eligió los tres sitios clave: Oak Ridge, Tennessee; Los Alamos, Nuevo México; y Hanford, Washington. De inmediato seleccionó a las grandes corporaciones para construir y operar las fábricas atómicas.

La alianza con DuPont

En diciembre se firmaron contratos con la empresa DuPont para diseñar, construir y operar los reactores de producción de plutonio. También se desarrollarían las instalaciones de separación de plutonio. En Oak Ridge se construyeron dos tipos de fábricas para enriquecer uranio.

El 16 de noviembre Groves y el físico Julius Robert Oppenheimer visitaron Los Alamos Ranch School, a unos 100 km (60 millas) al norte de Albuquerque, Nuevo México. El 25 de noviembre Groves lo aprobó como el sitio del laboratorio científico principal, a menudo denominado por su nombre en clave: Proyecto Y.

El mes anterior, Groves había decidido elegir a Oppenheimer como director científico del laboratorio donde se llevaría a cabo el diseño, desarrollo y fabricación final del arma.

En julio de 1943 se habían obtenido dos datos experimentales esenciales y alentadores. Primero, el plutonio emitía más neutrones al fisionar que el uranio-235. Además, los neutrones se emitieron en poco tiempo en comparación con el necesario para llevar los materiales de las armas a un ensamblaje supercrítico.

Bomba atomica

La carrera Atómica

En el año 1944, el Proyecto Manhattan gastaba dinero a una tasa de más de mil millones de dólares al año. El escenario se comparó con una carrera de autos: nadie podía decir cuál de los autos era probable que ganara o si alguno de ellos terminaría la carrera.

En julio de 1944, los primeros calutrones Y-12 habían estado enriqueciendo uranio durante tres meses. Pero estaban funcionando a menos del 50 por ciento de eficiencia.

El principal problema estaba en recuperar las grandes cantidades de material que salpican las entrañas del calutrón sin llegar a los depósitos receptores de uranio-235 o uranio-238.

La planta de difusión gaseosa, conocida como K-25, estaba lejos de estar terminada. La producción de barreras satisfactorias era el principal problema. Y el primer reactor de plutonio en Hanford se había encendido en septiembre, pero se había apagado rápidamente.

Un arma para atacar a Japón

La solución de este problema tomó varios meses. Y resultó ser causado por la absorción de neutrones por uno de los productos de fisión. Estos retrasos significaron casi con certeza que la guerra en Europa terminaría antes de que el arma estuviera lista. El objetivo final estaba cambiando lentamente de Alemania a Japón.

Roosevelt muere el 12 de abril de 1945. Sin embargo, el nuevo presidente Harry S. Truman fue informado rápidamente del proyecto por el secretario de Guerra Henry L. Stimson.

El 25 de abril, Stimson, con la ayuda de Groves, le dio a Truman un informe más extenso sobre el estado del proyecto. El diseño del cañón de uranio 235 se había finalizado, pero no se acumularía una cantidad suficiente de uranio 235 hasta aproximadamente el 1 de agosto.

El plutonio-239 estaría disponible para un conjunto de implosión que se probaría a principios de julio. Un segundo estaría listo en agosto. Varias docenas de bombarderos B-29 habían sido modificadas para transportar las armas. Además, se estaba construyendo una base de operaciones en Tinian, en las Islas Marianas, 2.400 km al sur de Japón.

La primera prueba

La prueba del arma de plutonio se llamó Trinity; fue disparado a las 5:29:45 a. m. del 16 de julio de 1945 en el campo de bombardeo de Alamogordo en el centro-sur de Nuevo México.

Las predicciones de los teóricos sobre la liberación de energía, o rendimiento, del dispositivo oscilaron entre el equivalente de menos de 1.000 y 45.000 toneladas de TNT. La prueba produjo en realidad un rendimiento de aproximadamente 21.000 toneladas.

El poder de las bombas atómicas

Un solo bombardero B-29 llamado Enola Gay sobrevoló Hiroshima, Japón, el lunes 6 de agosto de 1945 a las 8:15 a. m. La bomba de ensamblaje de arma de uranio-235 no probada, apodada Little Boy, fue lanzada en el aire 580 metros sobre la ciudad para maximizar la destrucción; posteriormente se estimó que producía 15 kilotones.

Dos tercios del área de la ciudad fueron destruidos. La población presente en ese momento se estimó en 350.000. De ellos, 140.000 murieron a finales de año. La segunda arma, un duplicado del conjunto de implosión de plutonio-239 probado en Trinity y apodado Fat Man, iba a dejarse caer en Kokura el 11 de agosto. Un tercero se estaba preparando en los Estados Unidos para su posible uso entre 7 y 10 días después.

Nagasaki no tuvo la suerte de Kokura

Para evitar el mal tiempo, el horario de Fat Man se adelantó dos días hasta el 9 de agosto. Un B-29 llamado Bockscar sobrevoló 45 minutos el área de Kokura sin ver su punto de mira.

La tripulación aérea luego procedió al objetivo secundario de Nagasaki, donde a las 11:02 a. m. el arma se disparó en el aire a 500 metros. Más tarde se estimó que la explosión produjo 21 kilotones.

Aproximadamente la mitad de Nagasaki fue destruida y unas 70.000 de las 270.000 personas presentes en el momento de la explosión murieron a finales de año.  Este fue un momento que marcó la historia de la humanidad para siempre.

Referencias:

https://es.wikipedia.org/wiki/Neutr%C3%B3n

https://es.wikipedia.org/wiki/Bomba_at%C3%B3mica

https://es.wikipedia.org/wiki/Proyecto_Manhattan#:~:text=El%20Proyecto%20Manhattan%20(en%20ingl%C3%A9s,Reino%20Unido%20y%20de%20Canad%C3%A1.

https://es.wikipedia.org/wiki/Guerra_nuclear

https://es.wikipedia.org/wiki/Bombardeos_at%C3%B3micos_de_Hiroshima_y_Nagasaki


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