En el año 2000 tuve que contestar en la Real Academia de Medicina a un discurso sobre Medicina Nuclear. En estas réplicas se hacen, normalmente, comentarios o se habla de temas próximos. Decidí hablar sobre el Proyecto Manhattan, tema que siempre me había interesado y sobre el que ya había leído varios libros.

Entonces me preguntaba, que si bien siempre se citaba a Oppenheimer como director del proyecto, nunca se nombraba al científico realmente inventor o descubridor de la bomba de uranio y la de plutonio. También deduje que había podido haber espionajes internos, independientemente del espionaje de la Unión Soviética, y enfrentamientos dentro del equipo de científicos. Y, desde luego, un arrepentimiento final de casi todos los participantes ante lo que habían construido.

Siempre he mantenido gran interés sobre este tema. En 2016, tuve la oportunidad de escuchar la conferencia de R. J. Glauber en la Universidad de Zaragoza y he seguido leyendo nuevas publicaciones. La reciente película de Christopher Nolan, “Oppenheimer” (2023), me ha animado a poner al día mis ideas y a escribir, de nuevo, sobre el tema. Junto a cosas ya publicadas, quiero aportar algunas consideraciones y contestar a las preguntas y dudas que ya me hacía en el año 2000.

Breve historia sobre el descubrimiento y la construcción de la bomba atómica.

Podemos situar los inicios en Italia, en 1934, cuando Enrico Fermi bombardeó uranio con neutrones. El producto resultante era radiactivo y él creyó que se trataba de elementos transuránicos.

A finales de 1938 en Alemania, Otto Hahn y Fritz Strassman bombardearon uranio con neutrones y analizaron el producto resultante: se trataba de bario o algo que no se podía separar químicamente del bario. Efectivamente, se trataba de un isótopo radiactivo de bario, desconocido hasta entonces, pero químicamente era bario. Aquí empezó la carrera alemana por la fisión nuclear.

Otto Hahn comunicó estos resultados a su colaboradora, Lise Meitner, la “Madame Curie alemana”, según Einstein. Cuando, en las Navidades de 1938, Lise Meitner comenzó su exilio en Suecia, informó a su sobrino, el gran físico Otto Frisch, y añadió que Otto Hahn no se podía haber equivocado, ya que había colaborado con él durante treinta años y era un gran químico. Interpretaron que el núcleo del átomo de uranio se había dividido en dos o más partes y lo denominaron fisión. Más tarde, Meitner se negaría a participar en el Proyecto Manhattan.

Otto Frisch contactó en Copenhague con Niels Bohr, quien lo reinterpretó inmediatamente: el átomo de uranio se comporta como una gota de agua que se parte en dos.

Mientras tanto se descubrió que, en el proceso, se emite una gran energía y, además, se producen más neutrones. La reacción en cadena está servida y, al igual que la pólvora, se puede quemar lentamente o bien se puede concentrar en un cartucho o barril y provocar una explosión. Este descubrimiento de la ruptura del núcleo atómico, puede dar como consecuencia una fuente de energía o una bomba.

A principios de 1939, Niels Bohr viajó a EEUU a un congreso de la universidad George Washington donde dio a conocer éste descubrimiento. Él mismo mandó a, Leo Szilárd, Eugene Wigner y Edwar Teller a visitar a Einstein el 2 de agosto de 1939, un mes antes del comienzo de la Segunda Guerra Mundial. Le informaron de las experiencias de la reacción en cadena y de que los alemanes habían embargado las minas de uranio de Checoslovaquia. Einstein comentó: “¿Qué hemos hecho? ¿Qué hemos hecho? Si no tenemos cuidado, terminaremos por hacer surgir el infierno de nuestras ecuaciones”.

No obstante, el propio Einstein escribió al presidente de los Estados Unidos, Franklin D. Roosevelt, para comunicarle que los alemanes podían estar construyendo una bomba atómica. Posteriormente dijo que se limitó a firmar la carta. Tal vez, se la llevaron escrita. También se había pensado enviar la carta a la reina de Bélgica, para impedir que vendiese a Alemania uranio del Congo Belga.

En este tiempo, a Otto Frisch y Rudof Peierls, alemanes exiliados en Inglaterra, no les permitieron investigar en temas de guerra tales como el radar, por lo que empezaron a calcular lo que se llama la “masa crítica” de uranio, el tamaño que tiene que tener una masa de uranio para que espontáneamente empiece una reacción en cadena.

Según los primeros cálculos, eran necesarias 50 toneladas de uranio, por lo que era inviable construir una bomba. Más adelante se descubrió que el uranio que se fisiona no es el U238 sino el U235, que sólo es el 0,7% del uranio total. La masa crítica del U235 sería de unos 5 kilos, solamente. Teniendo en cuanta la densidad del uranio, estamos hablando de un tamaño semejante a una pelota de tenis. Si se consigue separar el U 235 basta con poner dos medias esferas de menos de 5 kilos y proyectarlas una contra la otra para obtener una gran explosión, semejante a unas 1000 toneladas de TNT.

Por esta época, se formó en Inglaterra la Comisión MAUD, un comité científico para el estudio de las aplicaciones militares de detonación del uranio. Sus informes fueron enviados a los Estados Unidos.

El Proyecto Manhattan

En agosto de 1942, un grupo de militares y científicos, entre los que se encontraban el general Groves y Enrico Fermi, se reunieron con el Presidente Roosevelt y hablaron de la carta que Einstein había enviado hacía tres años. En esta reunión, se decidió poner en marcha el “Proyecto Manhattan” para construir la bomba atómica.

Por considerar que la edad de Alfred Einstein era demasiado avanzada, pusieron al frente del proyecto a Robert Oppenheimer. Este destacado Físico de la Universidad de Berkeley había realizado el doctorado en Europa, en el Instituto de Física Teórica de Gotinga, con Max Born y sus famosos ayudantes, Otto Stern (conocido por el del experimento Stern-Gerlach), Wolfgang Pauli (descubridor del principio de exclusión) y Werner Heisenberg (descubridor del principio de incertidumbre). Oppenheimer era norteamericano, pero conocía a los físicos europeos, era muy culto y tenía un gran don de gentes. Les pareció la persona idónea.

La primera decisión fue la compra de 1.200 toneladas de uranio al Congo Belga. En diciembre de 1942, Enrico Fermi construyó el primer reactor nuclear de uranio natural, con grafito como moderador. De inmediato, se construyeron más reactores de uranio natural, unos con grafito y otros con agua pesada como moderador, que sirvieron para producir plutonio. Más de la mitad de las primeras bombas atómicas fueron de plutonio.

Se había descubierto que cuando un neutrón colisiona con un núcleo de U238, éste no se rompe como pasaba con el U235. Dicho núcleo lo absorbe y pasa de U238 a U239 y, por desintegración de un neutrón (desintegración beta), se pasa a Np239 y con una nueva desintegración beta, a Pu239. Este plutonio es también fisionable, como el U235, incluso más fisionable, y con él se pueden construir también bombas.

Se construyeron tres reactores nucleares de uranio natural con moderador grafito y otros tres con moderador de agua pesada, para obtener Pu239. En dicho proyecto, se decidió obtener U235 mediante separación de isótopos. Para ello se tuvo que dedicar el 10% de la producción eléctrica de Estados Unidos de aquel momento.

Se eligieron tres procedimientos:

• Uno mediante grandes espectrómetros de masas o aceleradores de partículas. Para su realización se contó con la colaboración de Ernest Lawrence, americano e inventor del ciclotrón. En este caso, inventó los calutrones (espectrómetros de masas). Ante la falta de cobre, se fundieron 15.000 toneladas de monedas de plata, sustituyendo el cobre por plata, para terminar de fabricar los electroimanes necesarios de los calutrones.

• Otro medio para el enriquecimiento de U235 fue el sistema de membranas. Al gas de hexafluoruro de uranio se le hacía pasar por membranas. Inicialmente, tuvieron problemas con el sistema de separación de isotopos con membranas. Parece que Albert Einstein fue consultado sobre éste el problema.

• El tercer procedimiento fue la difusión térmica.

Entre los sistemas de separación de U235 y las centrales nucleares para la obtención del Pu239, se dio trabajo a unas 150.000 personas llegándose a construir ciudades enteras para los trabajadores. El consumo de energía fue el 10% de la energía eléctrica del país. Las personas que trabajaban en estos proyectos no sabían qué hacían ni por qué trabajaban en aquello. El secreto era absoluto y la disponibilidad de recursos económicos prácticamente infinita.

Por otra parte, desde 1942, se concentraron en Los Álamos un buen número de científicos para realizar el proyecto conjunto, y sobre todo para conocer la masa crítica, masa de U235 o Pu239 que, por el hecho de estar junta, con un solo neutrón daría lugar a una bomba. Pa