VI. LA LIBERACI�N DE LA ENERG�A NUCLEAR: LA INFLUENCIA PERSONAL DE NIELS BOHR
MARCOS MAZARI
EN LAS dos partes anteriores, vimos expuestas las ideas, conceptos y el principio de correspondencia, relacionando las l�neas discretas espectrales con el modelo planetario estable del �tomo Rutherford-Bohr y sus propiedades f�sicas y qu�micas, con los que Niels Bohr particip� enormemente en la revoluci�n cient�fica de nuestro siglo, a veces calificada como el renacimiento de la f�sica.
Nos toca ahora hablar sobre algo no menos importante, "La contribuci�n de Bohr a la f�sica nuclear", tambi�n rama discreta de la f�sica que ha tenido papel trascendente en la ciencia, la tecnolog�a e incluso ha modulado el desarrollo pol�tico hist�rico de la humanidad.
Empezar� con una breve introducci�n de la influencia que los conocimientos y personalidad de Bohr tuvieron en algunas aplicaciones de la llamada "energ�a-at�mica" (m�s bien nuclear) con fines militares, precisamente durante la segunda Guerra Mundial.
1932 y 1939 son dos a�os cruciales en la historia de la f�sica. En la primera fecha, Chadwick en el laboratorio Cavendish descubre el neutr�n, part�cula de gran importancia en la composici�n de la materia, capaz de usarse en la metodolog�a de exploraci�n de la estructura nuclear, la energ�a nuclear y sus aplicaciones. En la segunda fecha, O. Hahn y F. Strassmann, de Berl�n, publicaron un art�culo (en Naturwissenschaften) de m�xima importancia en el que informaron se ten�a ya evidencia qu�mica positiva para mostrar que uno, por lo menos, de los nuevos is�topos de los cuales se cre�a eran de un n�mero at�mico y masa mayor que el uranio, de hecho constitu�an un is�topo del elemento bario que tiene un n�mero at�mico y masa no muy diferente a la mitad de la del uranio.1
Con base en este descubrimiento, dos refugiados alemanes en Dinamarca, O.R. Frisch y L. Meitner, indicaron a Bohr el supuesto que pronto confirmaron, que la rotura de uranio bombardeado con neutrones en dos fragmentos parecidos, s�lo pod�a significar que se daba una reacci�n nuclear muy diferente a las conocidas, con la liberaci�n de una gran cantidad de energ�a.
Niels Bohr de Copenhague, Dinamarca, viaja por unos meses a los Estados Unidos
para "discutir algunos problemas abstractos con Einstein". Llega el 16 de enero
a Princeton donde se comunica de inmediato con su antiguo alumno J.A. Wheeler,
quien pronto hace llegar la noticia a E. Fermi de la Universidad de Columbia.
En enero 26 en una conferencia de f�sica te�rica en Washington, Bohr y Fermi
discuten el problema que pronto se llam� de "fisi�n".
| Durante el Congreso, Bohr y Fermi discuten el problema de la fisi�n y en particular Fermi menciona la posibilidad de que podr�an emitirse neutrones durante el proceso. Aunque �sta era s�lo una suposici�n, sus implicaciones de la posibilidad de una reacci�n en cadena era obvia.2 |
Con Wheeler desarrolla una teor�a del proceso de fisi�n, de la que se hablar� m�s adelante.
Casi al mismo tiempo, Frisch en Copenhague y F. Joliot en Par�s, corroboran experimentalmente la gran energ�a liberada. Para junio de 1940 se sab�a que el uranio (U), el torio (Th) y el protactinio (Pc) se romp�an en partes aproximadamente iguales entre el selenio (Z = 32) y el lantano (Z = 57), la mayor�a radiactivos; que el torio y el protactinio se fisionaban s�lo con neutrones r�pidos y que la energ�a liberada era del orden de 200 MeV/evento.
El trabajo de muchos laboratorios fue, literalmente, explosivo. M�s de cien art�culos sobre la fisi�n nuclear se produjeron en menos de un a�o, resumidos en un art�culo de revisi�n por L.A. Turner de Princeton, en la Review of Modern Physics (Dic. 39).
En conclusi�n: exist�a la esperanza de que fuera posible la utilizaci�n de la enorme energ�a contenida en la materia (1 kg de uranio equivale a 2 000 toneladas de TNT).
Al conocer la noticia de que el 239Pu (Plutonio) era fisionable por neutrones lentos, un peque�o grupo de extranjeros, residentes en EUA, analizaron sus propiedades con fines militares: Szilard, Wigner (premio Nobel y que fuera profesor de Marcos Moshinsky), Teller, Weisskopf y Fermi. En Inglaterra, te�ricamente analizan la masa cr�tica de una posible bomba at�mica, Chadwick en Liverpool, Frisch y Peierls (profesor de A. Mondrag�n) en Birmingham. Se solicita a Bohr su cooperaci�n para restringir las publicaciones sobre este tema, cosa que Joliot no acepta. Aparecen todav�a varios art�culos al respecto durante el a�o siguiente.
Mediante el empleo de moderadores de agua pesada, Joliot, Thompson y Fermi generan la idea de la liberaci�n de energ�a en forma controlada, llevando su desarrollo a lo que conocemos ahora por reactores nucleares.
Todav�a en los a�os 30, la investigaci�n nuclear en Alemania no era intensa. Casi desde el principio de la guerra, llegan noticias a Alemania de que las autoridades militares norteamericanas asignaron fondos para la investigaci�n at�mica. Ante la posibilidad de que EUA e Inglaterra pudieran desarrollar armas nucleares, la Heereswaffenamt crea un grupo especial de investigaci�n en Berl�n-Dahlem bajo la direcci�n de Schumann (1939), con el objetivo de examinar la explotaci�n t�cnica de la energ�a nuclear. El grupo lo forman Bothe, Clusius, Döpel, Geiger, Hahn, Harteck, Joos y V. Weizs�cker (de algunos de ellos o�remos m�s adelante).
El Kaiser Wilhelm Institut f�r Physik bajo el control del Departamento Alem�n de Guerra (Heereswaffenamt), no pudo mantener en su puesto a su entonces director, Debye, por ser holand�s. En 1939 ya se conoc�an claramente las dos l�neas posibles de ataque, la ruptura del 235U mediante una reacci�n no controlada de neutrones r�pidos o la controlada por neutrones lentos. W. Heisenberg, de Gotinga, Alemania, ya hab�a observado en 1939 que no bastaba agua normal para conseguir la reacci�n controlada, pero que s� era posible con el uso de agua pesada o carbono puro en capas (moderador), al analizar ya sea que el factor de multiplicaci�n K de neutrones fuera mayor o menor que uno.
De Dinamarca, ocupada por los nazis, Bohr tuvo que escapar a Inglaterra en un peque�o bote a Suecia y de ah� en un avi�n brit�nico. El gobierno ingl�s lo contrat� como consultor en aspectos cient�ficos, para los gobiernos de Inglaterra y Estados Unidos.
El desarrollo nuclear te�rico y experimental se desarrolla desde 1944 con gran intensidad en el laboratorio de Los �lamos bajo la supervisi�n de J.R. Oppenheimer y S.K. Allison, encabezando H. Bethe, R.R. Wilson y E. Fermi varios grupos de trabajo. J. Chadwick de Inglaterra y N. Bohr de Dinamarca pasaban gran parte del tiempo en Los �lamos, adelant�ndose con rapidez y ventaja a los alemanes, con las consecuencias ampliamente conocidas.
Las experiencias vividas por algunos de nosotros durante la segunda Guerra Mundial aunque todav�a muy j�venes, nos permiten afirmar gracias a gentes del calibre de Einstein y Bohr, que de no haber ocurrido las cosas de este modo gozar�amos de una "libertad e independencia" bastante m�s restringidas que las actuales.
NOTAS
1 Atomic Energy for Military Purposes, The Smyth Report. 1940-1945. Apendice 7. " lngIaterra y la bomba at�mica, agosto 12, 1945", colaboraci�n tripartita EUA, Inglaterra y Canad�.
2 Ibid.
