En el verano de 1945, la Segunda Guerra Mundial terminó con el bombardeo atómico de las ciudades japonesas de Hiroshima y Nagasaki. Sin embargo, fue un científico alemán quien descubrió por primera vez la fisión nuclear. Entonces, ¿por qué la guerra no terminó con una bomba atómica sobre Londres? En otras palabras:¿por qué los alemanes no lograron fabricar una bomba atómica, pero los aliados sí?
“Nos gustaría llamar su atención sobre los últimos avances en física nuclear que permiten provocar una explosión muchas veces mayor que la de todas las armas conocidas. El país que se aproveche de esto primero tendrá una ventaja inmejorable sobre los demás”.
Así lo expresa claramente el químico alemán Paul Harteck en una carta a Erich Schumann del 24 de abril de 1939. Schumann, que dirigía la sección del ejército alemán que investigaba nuevos armamentos, era muy consciente de ello.
Harteck se refirió a las investigaciones de Otto Hahn, un químico berlinés que unos meses antes había descubierto accidentalmente la fisión nuclear. Hahn bombardeó uranio con neutrones en su laboratorio de Berlín, lo que, para su sorpresa, dio como resultado núcleos atómicos más pequeños. Se dio cuenta de que aparentemente se puede romper un núcleo atómico de esta manera – o mejor dicho:dividirlo – en núcleos atómicos más pequeños. Además, durante esta fisión nuclear se liberó una gran cantidad de energía.
Un poco más tarde resultó que durante la fisión de un núcleo de uranio se forman varios neutrones, por lo que es posible una reacción en cadena. La cantidad de energía que se liberaría era potencialmente enorme. Al mismo tiempo que Harteck informó al ejército alemán sobre esto, el físico estadounidense George Pegram hizo lo mismo con el ejército estadounidense. Fue el punto de partida de la carrera por la bomba atómica.
Heisenberg
En el verano de 1939, los alemanes fundaron el Uranverein. (Club del Uranio) op. El club estaba formado por científicos que debían investigar la posibilidad de una bomba atómica. Entre los miembros se encontraban Kurt Diebner, Paul Harteck, Otto Hahn, Hans Geiger (conocido por el contador Geiger, un instrumento para medir la radiactividad), Carl Friedrich von Weizsäcker y Walther Bothe.
"Si existe la más mínima posibilidad de que sea posible construir una bomba atómica, tenemos que trabajar en ello", dijo Bothe en la primera reunión. Incluso antes de que Alemania invadiera Polonia el 1 de septiembre de 1939, los más altos administradores militares y políticos ya se tomaban en serio la investigación sobre el posible uso de armas nucleares.
El 25 de septiembre, el Uranverein . llamado también Werner Heisenberg op. Heisenberg era uno de los científicos más destacados que el Tercer Reich aún tenía en sus filas. Había recibido el Premio Nobel de Física en 1932 por su trabajo pionero en mecánica cuántica.
Masa crítica
Poco después Heisenberg se unió al Uranverein asumió el liderazgo científico del proyecto. El primer problema técnico fue la escasez de uranio. Los alemanes sólo tenían una mina de uranio a su disposición y estaba situada en Joachimstal, en la actual República Checa.
Heisenberg era consciente de que el uranio sólo podía fisionarse si tenía 92 protones y 143 neutrones en su núcleo, llamado uranio-235. Pero en el mineral de uranio natural, el uranio-235 es escaso. La mayor parte está compuesta de uranio-238 (con tres neutrones más en el núcleo), y este isótopo no se divide cuando se bombardea con neutrones.
Heisenberg creía que se necesitaban toneladas de uranio-235 para fabricar una bomba que funcionara. Se trataba de la llamada "masa crítica":la cantidad mínima de uranio necesaria para mantener en marcha una reacción en cadena. Ahora sabemos que la masa crítica del uranio es sólo de 52 kilogramos; Por tanto, Heisenberg estaba muy equivocado en su estimación. En 1940, Otto Frisch y Rudolph Peierls hicieron una estimación más realista:700 gramos.
Para los estadounidenses, esta pequeña cantidad de uranio necesaria confirmaba que, en principio, una bomba atómica era factible. A pesar de su familiaridad con el trabajo de Frisch y Peierls, Heisenberg continuó manteniendo una masa crítica de varias toneladas de uranio. Esto les dificultaba innecesariamente:¿De dónde se saca tanto uranio? Más tarde, en un informe alemán de 1942 se menciona una masa crítica de entre 10 y 100 kilogramos, pero no está claro a quién se le ocurrió esto y cómo. Parece que los alemanes no pudieron calcular correctamente el valor exacto de la masa crítica.
¿Agua pesada o grafito?
Pero independientemente de que se conociera o no la masa crítica exacta, el desafío era encontrar una manera de separar el uranio-235 del mineral de uranio natural del uranio-238. Una tarea difícil, ya que los elementos tienen las mismas propiedades químicas. El Uranverein También se había fijado el objetivo de construir un reactor nuclear. Esto les permitiría crear una reacción en cadena funcional, algo que nadie había hecho antes.
El Uranverein dio prioridad a la construcción de un reactor, porque también podría funcionar con uranio natural. En ese caso no fue necesaria la separación de los isótopos uranio-235 y uranio-238. Uno de los errores más importantes que cometieron los alemanes fue la elección del llamado moderador para la construcción del reactor.
Un moderador es el material que inhibe los neutrones liberados en las reacciones de fisión. Esto es necesario para mantener la reacción en cadena. Dos moderadores eran obvios:el "agua pesada" y el grafito. El agua pesada es una forma de agua en la que los dos átomos de hidrógeno de la molécula de agua han sido reemplazados por dos átomos de deuterio. Estos son átomos de hidrógeno con un neutrón (extra) en el núcleo.
Los alemanes finalmente optaron por el agua pesada, en parte gracias a Walter Bothe. Después de realizar experimentos, llegó a la conclusión de que el grafito no era adecuado como moderador. Pero su conclusión era errónea:había probado el grafito con demasiadas impurezas. Un moderador de grafito tenía que ser lo más puro posible. La elección del agua pesada causó a los alemanes todo tipo de problemas adicionales. El agua pesada sólo podía obtenerse –y en pequeñas cantidades– de una fábrica en Noruega. Como resultado, el proyecto alemán sufrió un grave retraso.
Los americanos, por el contrario, experimentaron con grafito puro. El grafito estaba mucho más disponible que el agua pesada. El resultado:en diciembre de 1942, los estadounidenses en Chicago habían terminado el primer reactor en funcionamiento del mundo, con un moderador de grafito puro. Al final, los alemanes no lograron construir un reactor que funcionara. Su mejor intento lo lograron en marzo de 1945 (aunque ya hacía tiempo que estaba claro que Alemania perecería) en una cueva debajo de la ciudad de Haigerloch. El número de neutrones liberados fue el mayor hasta el momento, pero aún no es suficiente para mantener la reacción en cadena.
Plutonio
El hecho de que los alemanes no llegaran a un reactor crítico puede haberles impedido experimentar con plutonio. El plutonio es el elemento que puede formarse mediante reacciones de desintegración del uranio-238. El U-238 puede capturar un neutrón y convertirse en uranio-239. Posteriormente, un neutrón puede transformarse dos veces en protón, mediante la desintegración beta, tras lo cual se forma plutonio-239. Este elemento es tan fisible como el uranio-235, señaló el físico estadounidense Louis Turner, y la idea pronto llegó a Alemania a través de Von Weizsäcker. La ventaja del plutonio es que es más fácil de separar del uranio. Así podrás empezar a trabajar con uranio natural, sin tener que separar el uranio-235.
Probablemente Heisenberg también vio los beneficios del plutonio. Sin embargo, sabiendo las dificultades que tenían los alemanes para construir un reactor, creía que una bomba de plutonio no sería una posibilidad realista hasta un futuro lejano, cuando la guerra ya hacía mucho tiempo que debía haber comenzado. Por lo tanto, decidió no discutir públicamente la alternativa al plutonio durante una conferencia en el Ministerio en el verano de 1942.
Heisenberg estaba convencido de que la ciencia necesitaba tiempo, algo que Hitler y su mano derecha Albert Speer nunca entenderían como no científicos. Heisenberg no quería verse sometido a presiones desagradables para conseguir resultados. Sin embargo, los estadounidenses se pusieron a trabajar con plutonio con mucha energía, como lo atestigua la segunda bomba atómica en Nagasaki que funcionó con plutonio.
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'Guerra total'
Los investigadores alemanes no tuvieron que enfrentarse sólo a problemas puramente científicos. En el verano de 1941 comenzó lo que Hitler había estado esperando durante años:el ataque a la Unión Soviética. El avance inicialmente fue bien, pero en el invierno la ofensiva alemana encalló irremediablemente en el duro invierno ruso. Los soldados alemanes murieron en masa de frío, hambre y agotamiento. Pero Hitler quería continuar. Tenía que derrotar y derrotaría a su némesis Stalin.
Alemania se estaba preparando para una "guerra total":toda la sociedad, incluidos los civiles, estaba desplegada para la guerra.
El hecho de que incluso Carl Friedrich von Weizsäcker y Walther Bothe fueran reclutados para el servicio militar indicaba que los líderes alemanes no esperaban mucho del Uranverein. Afortunadamente, gracias a sus buenas conexiones, Heisenberg pudo evitar que los dos se vieran obligados a abandonar su proyecto.
Sin embargo, dado que parecía que el Uranverein no ayudaría a la Alemania nazi con un arma nuclear en un futuro previsible, el Heereswaffenamt decidió, la División de Armamentos Alemana, entregar todo el proyecto al Ministerio de Educación nazi a principios de 1942.
Además, la financiación corría el riesgo de agotarse. Albert Speer, sin embargo, logró convencer a Heisenberg para que siguiera apoyando la investigación. En definitiva, los investigadores alemanes no tuvieron suficiente espacio para trabajar en la bomba atómica, lo que ralentizó considerablemente su progreso.
Sentido de superioridad fuera de lugar
El enfoque alemán contrastaba marcadamente con la forma en que los estadounidenses se pusieron a trabajar en su proyecto de Manhattan. El proyecto ultrasecreto en el desierto de Nevada, que finalmente condujo a la bomba atómica estadounidense, empleó a decenas de miles de personas y el gobierno invirtió miles de millones de dólares en él. Probablemente Heisenberg nunca se dio cuenta de que el camino hacia un arma nuclear prácticamente aplicable requeriría tanto dinero y el compromiso de tanta gente.
Los estadounidenses sabían que los nazis estaban intentando iniciar la fisión nuclear. Por ejemplo, el servicio de inteligencia supo en 1940 que los alemanes habían aumentado la vigilancia de la fábrica Norsk Hydro, cerca de la ciudad de Vermork en la Noruega ocupada. Norsk Hydro era la única fábrica del mundo que producía agua pesada en ese momento. Los aliados hicieron varios intentos de sabotear la fábrica, pero todos fracasaron.
Los alemanes, en cambio, no conocían el proyecto estadounidense, en parte por falta de inteligencia. De hecho, tenían la –equivocada– sensación de superioridad de que estaban muy por delante y que nadie podía adelantarlos. Un ejemplo ilustrativo de esto es que cuando los científicos alemanes se enteraron de la bomba estadounidense sobre Hiroshima después de la guerra, pensaron que era un fraude. . lavar.
Debido a la combinación de la falta de conocimiento de Heisenberg sobre la masa crítica y el aislamiento del uranio-235, la falta de materias primas y la baja prioridad que se le dio al Proyecto de Uranio después del estallido de la "guerra total", no es sorprendente que Heisenberg Creía que una bomba atómica funcional no sería una opción realista hasta mucho después del final de la guerra. Nunca tuvo que tomar la decisión moral de si debía ayudar a Hitler con un arma de destrucción masiva.
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