Física nuclear y nacimiento de la Megaciencia

Oppenheimer

Oppenheimer tuvo que trabajar estrechamente con los militares en Los Alamos (EEUU) (1)

La Física tuvo un papel determinante en la historia del siglo XX, influyendo en el curso de la Segunda Guerra Mundial (a lo que prestaremos especial atención en esta entrada), el devenir de la Guerra Fría y el nacimiento de la Era de la Información.

Al igual que el resto de las ciencias, la Física no está desconectada de la sociedad en la que se desarrolla, y su evolución vino determinada en gran parte por las corrientes intelectuales de la época. Así pues, las revolucionarias teorías de la relatividad y mecánica cuántica emergieron de una especulativa Europa en los años de la Primera Guerra Mundial (1914-1918). Más adelante, los pragmáticos  físicos americanos transformaron ese conocimiento en artefactos como el láser (cuyo inventor fue Theodore Maiman), el transistor y las armas nucleares.

En los años anteriores al nacimiento del Nazismo en Alemania y la resultante Segunda Guerra Mundial (1939-1945), la Física era en verdad una disciplina próspera en Europa, y en Alemania en particular, que contaba con científicos excepcionales, como Otto Hahn y Werner Heisenberg, padre del principio de incertidumbre y premio Nobel en 1932.

Pero se produjeron dos hechos históricos que cambiaron la forma en la que se practicaba esta disciplina. En primer lugar, durante la década de 1930, la estrecha persecución que se produjo contra los judíos tras la subida al poder del Partido Nazi hizo que muchos de los físicos teóricos de Alemania emigrasen a Estados Unidos o Reino Unido (como hicieron Otto Frisch, Rudolf Peierls y Leo Szilárd). En segundo lugar, el descubrimiento en 1934 de la fisión nuclear (ruptura de un átomo) a manos de Enrico Fermi, y que fue ratificada luego por los físicos Hahn y Fritz Strassman, proporcionó las bases teóricas para el desarrollo de armas nucleares.

¿Por qué se llegó a desarrollar la bomba atómica?

En 1939 Heisenberg fue instado a unirse al proyecto de investigación nuclear alemán (cuyos miembros pasaron a ser conocidos como el Club del Uranio), centrado en el diseño y viabilidad de reactores nucleares como fuente de obtención de energía de uso militar, lo que era posible gracias al reciente descubrimiento del neutrón y materiales fisionables que permitían generar un proceso de reacción en cadena.

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Representación esquemática de una reacción en cadena de fisión nuclear (2)

La decisión de Heisenberg de permanecer en Alemania ha generado mucho debate, habiendo quien piensa que lo hizo no sólo por considerar que su deber fuese proteger en la medida de lo posible la cultura y ciencia alemana, sino porque de ese modo podía ejercer cierto control sobre la situación del país. De hecho, solucionó de forma un tanto inexacta uno de los principales cálculos que debía realizar y así hizo creer al alto mando alemán que la masa crítica necesaria para elaborar una bomba de fisión era tan alta que hacía inviable su construcción. También se cree que Heisenberg formaba parte de la Sociedad del Miércoles, grupo opuesto al régimen nazi y  formado por individuos de la élite económica, cultural y militar de Berlín. En 1941 Heisenberg  acudió a Copenhague, donde tuvo una intrigante conversación con Niels Bohr, en la cual se especula que entregó un boceto de un reactor nuclear al famoso físico danés. Niels Bohr, de ascendencia judía, se exiliará posteriormente en EEUU…

El miedo a que la Alemania de Hitler fuese la primera en construir una bomba atómica atrajo los esfuerzos angloamericanos a la carrera armamentística nuclear,  pues veían superado cualquier recelo moral que pudiesen tener sobre el trabajo en un arma tan terrible. El por entonces presidente Estados Unidos, Franklin D. Roosevelt, recibe la carta Einstein-Szilard y decide fundar un proyecto industrial de dimensiones colosales, conocido hoy en día como el Proyecto Manhattan, y que tenía como objetivo la creación de su propia bomba atómica.

Los físicos americanos sí dieron con un método efectivo para generar uranio enriquecido de manera eficiente, debido en parte a la facilidad en el intercambio de ideas que supone el estar concentrados tantos científicos en un recinto principal y a los grandes recursos económicos que destinó el gobierno (lo que en la actualidad serían 26 mil millones de dólares). El uranio está compuesto principalmente por dos isótopos, el U-238 y el U-235. Para la reacción de fisión es mucho más efectivo el U-235, por lo que hay que separar previamente cada isótopo. Fue Gustav Hertz, judío alemán exiliado, quien introdujo una de las técnicas de separación, la difusión gaseosa.

Ahondando en el Proyecto Manhattan:

El Proyecto Manhattan estuvo administrado por el Cuerpo de Ingenieros de la Armada de EEUU, bajo la dirección del General Leslie R. Groves. Los cuarteles generales se dispusieron inicialmente en un piso de la Avenida Broadway, en Nueva York, y el proyecto fue bautizado con el poco revelador nombre de Manhattan District. Pero al final la investigación y desarrollo acabó teniendo lugar en más de 30 localizaciones diferentes a lo largo de los Estados Unidos, Canadá y Reino Unido.

Lugares

Algunas de las sedes del Proyecto Manhattan (6)

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Oppenheimer y Groves observando los restos del Ensayo Trinidad (6)

Una de las primeras decisiones de Groves fue encargar a Robert J. Oppenheimer, profesor de Física teórica en la Universidad de California, la tarea de liderar al grupo de científicos participantes en el Proyecto Y, que iba a ser el encargado de diseñar y construir la bomba atómica.

Se consideró la idea de establecer el Proyecto Y en Oak Ridge (cuyas instalaciones se centraban en la producción de plutonio), pero al final se prefirió una localización más remota: Los Alamos, en Nuevo México. La revelación por parte de los trabajadores de alguna de las actividades del proyecto era sancionada con una multa económica o incluso la cárcel.

Los Alamos

Confidencialidad en Los Alamos (6)

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La posibilidad de un sabotaje estaba siempre presente, sobre todo cuando los equipos fallaban. La Unión Soviética intentó penetrar en el proyecto varias veces, algunas de las cuales resultaron exitosas (tal es el caso del físico alemán Klaus Fuchs, que ejerció de espía para los rusos).

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La Petición Szilárd, escrita en 1945 y firmada por decenas de científicos del Proyecto Manhattan, fue un intento de advertir al presidente Harry S. Truman de la responsabilidad del uso de armas nucleares contra la población. Sin embargo, el general Groves se encargó de que el presidente no recibiese la carta a tiempo. El primer aparato nuclear detonado de la historia fue una bomba de implosión en el conocido como Trinity Test (Ensayo Trinidad), en julio de 1945. También se produjo la bomba de tipo balístico Little Boy (Niñito o Niño Pequeño) y la bomba de implosión Fat Man (Hombre Gordo), que fueron usadas en el bombardeo atómico de las ciudades japonesas de  Hiroshima y Nagasaki, respectivamente.

Fat Man

Bomba “Fat Man”, que acabó siendo liberada sobre la ciudad de Nagasaki (13)

El bombardeo contra Japón fue aprobado por los EEUU tras la negativa de los japoneses a rendirse y aceptar la Declaración de Postdam. El Secretario de Guerra estadounidense, Henry L. Stimson, fue quien  decidió qué ciudades serían el objetivo de los ataques, descartando a Kioto por su relevancia histórica y espiritual. Nagasaki se escogió pues como alternativa a Kioto, e Hiroshima por su importante ejército y puerto marítimo. Little Boy devastó un área de 12 km2 en Hiroshima y mató instantáneamente a unas 75.000 personas (el 30% de la población). La bomba Fat Man cayó en un valle de Nagasaki, por lo que parte de la ciudad se vio protegida (no obstante, murieron 35.000 personas).

Tiempo de posguerra…

Después de los bombardeos mencionados, el Proyecto Manhattan salió a la luz pública y Oppenheimer se convirtió en un emblema del nuevo tipo de poder tecnocrático. La Física Nuclear se irguió con fuerza a medida que los gobiernos se daban cuenta del poder estratégico y político de las armas nucleares.

En 1947 se creó la Comisión de Energía Atómica de Estados Unidos, y Oppenheimer fue designado presidente de su Comité de Asesoramiento General. Se establecía así un control civil sobre la investigación nuclear, separándola del ejército. Oppenheimer se manifestó en contra del desarrollo de la bomba de hidrógeno, que se basa en la fusión nuclear, por preocupaciones de tipo ético y práctico.

Oppenheimer fue perdiendo poder político tras ser acusado de tener asociaciones con el Partido Comunista en los años 30. Cada vez más preocupado por el potencial peligro de los nuevos descubrimientos sobre la humanidad, Oppenheimer fundó, junto con otros científicos y académicos como Albert Einstein o Bertrand Rusell, lo que se convertiría en la Academia Mundial de Arte y Ciencia en 1960. Pero no firmó las mayores protestas contra las armas nucleares en los años 50 (como el manifiesto Russell-Einstein), ni atendió a la primera Conferencia Pugwash para Ciencia y Asuntos Mundiales en 1957.

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Primera Conferencia Pugwash, 1957 (15)

La Megaciencia:

El término “Megaciencia” (Big Science) surge para describir los  proyectos científicos de gran escala industrial, como la bomba atómica o el Gran Colisionador de Hadrones.  Y es que la Megaciencia se caracteriza por tener unos grandes presupuestos, una gran plantilla de personal, grandes máquinas y grandes laboratorios.

Este nuevo modelo de ciencia se va imponiendo progresivamente, y no sin críticas. No hay duda de que se ha perdido algo en esta transición. Lejos están los días en los que los gigantes científicos (los Galileos, Newtons o Darwins,…) producían ideas revolucionarias en sus pequeños laboratorios. Pero también es verdad que hemos ganado otras cosas: la Megaciencia ha producido maravillas, como el Proyecto Genoma Humano y la Estación Espacial Internacional. Y es ya indudable la profunda influencia de la ciencia en el mundo moderno.

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Vista desde la Estación Espacial Internacional (16)

Por último, nos gustaría despedirnos con unas palabras de Oppenheimer, una encuesta y varios vídeos:

Science is not everything, but science is very beautiful

“La ciencia no lo es todo, pero la ciencia es muy bella”

 

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 (Enlace del vídeo anterior, por si tenéis problemas para reproducirlo). (18)

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 (Enlace aquí). (19)

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(Enlace aquí). (20)

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Bibliografía

  1. Thorpe C. Leading Los Alamos. Nature, Books  & Arts. 2007; 447:379-380.
  2. BBC – GCSE Bitesize – Science: Fission and fusion. [Internet]. Disponible en: http://www.bbc.co.uk/schools/gcsebitesize/science/add_ocr_gateway/radiation/fissionrev2.shtml [Consultado 25 Oct 2013]
  3. The Official Web Site of the Nobel Prize: Nobel Prizes and Laureates. [Internet]. Disponible en: http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/ [Consultado 25 Oct 2013]
  4. Energía nuclear: Qué es energía nuclear. Fisión nuclear. [Internet]. Disponible en: http://energia-nuclear.net/como_funciona/fision_nuclear.html [Consultado 25 Oct 2013]
  5. Laser Inventor. Creator of the World’s First Laser: About Theodore Maiman. [Internet]. Disponible en: http://www.laserinventor.com/bio.html [Consultado 25 Oct 2013]
  6. WIKIPEDIA – The Free Encyclopedia: Manhattam Proyect. [Internet]. Disponible en: http://en.wikipedia.org/wiki/Manhattan_Project [Consultado 25 Oct 2013]
  7. Artime Menéndez M. A. NAUKAS – ciencia, escepticismo y humor: Einstein y la carta que cambió la historia. [Internet]. Disponible en: http://naukas.com/2010/08/09/einstein-y-la-carta-que-cambio-la-historia/ [Consultado 25 Oct 2013]
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  9. Schwarz S. A note on the Wednesday Society – and some related topics. [Internet]. 21-3-2006. Disponible en: http://www.stephanschwarz.se/dokument/Wednesday_Society_11.pdf [Consultado 25 Oct 2013]
  10. Petition to the President of the United States from 68 atomic scientists. July 17, 1945. [Internet]. 17 Jul 1945. Disponible en:  http://www.reformation.org/leo-szilard.html [Consultado 25 Oct 2013]
  11. The FBI Federal Bureau of Investigation: Klaus Fuchs. [Internet]. Disponible en: http://vault.fbi.gov/rosenberg-case/klaus-fuchs [Consultado 25 Oct 2013]
  12. El sitio web de la historia del siglo XX – Historia de las Relaciones Internacionales durante el siglo XX: Ultimátum a Japón aprobado en la Conferencia de Potsdam (26 de julio de 1945) [Internet]. Disponible en: http://www.historiasiglo20.org/TEXT/potsdam-japon.htm [Consultado 25 Oct 2013]
  13. AtomicArchive.com: Fat Man. [Internet]. Disponible en: http://www.atomicarchive.com/Photos/Tinian/image4.shtml [Consultado 25 Oct 2013]
  14. Manifiesto Russell-Einstein: Una declaración sobre armas nucleares [Internet]. Disponible en http://www.filosofia.org/cod/c1955rus.htm [Consultado 25 Oct 2013]
  15. Bristish Pugwash. Pugwash Conferences on Science and World Affairs. [Internet]. Disponible en http://www.britishpugwash.org/Pugwash_history.htm [Consultado 25 Oct 2013]
  16. WIKIPEDIA – La enciclopedia libre: Big Science. [Internet]. Disponible en: http://es.wikipedia.org/wiki/Big_Science [Consultado 25 Oct 2013]
  17. NASA’s Marshall Space Flight Center. Sun Over Earth (NASA, International Space Station, 07/21/03). [Internet]. Disponible en: http://www.flickr.com/photos/nasamarshall/5091372229/ [Consultado 25 Oct 2013]
  18. TakePart – Oppenheimer: The Man Behind the Bomb — A “Countdown to Zero” Exclusive. [Vídeo-Internet]. Disponible en: http://www.youtube.com/watch?v=486MZC8596g [Consultado 25 Oct 2013]
  19. Documentales Japón – Hiroshima tras la bomba. [Vídeo-Internet]. Disponible en: http://www.youtube.com/watch?v=Dl8Oq-pmtxU [Consultado 25 Oct 2013]
  20. BBC – MUNDO: Guía animada: ¿qué países tienen armas nucleares? [Vídeo-Internet]. Disponible en: http://www.bbc.co.uk/mundo/noticias/2013/09/130926_dataviz_video_armas_nucleares_mundo_ojivas_mz.shtml [Consultado 25 Oct 2013]
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