VI. LA LIBERACIÓN DE LA ENERGÍA 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 líneas discretas espectrales con el modelo planetario estable del átomo Rutherford-Bohr y sus propiedades físicas y químicas, con los que Niels Bohr participó enormemente en la revolución científica de nuestro siglo, a veces calificada como el renacimiento de la física.
Nos toca ahora hablar sobre algo no menos importante, "La contribución de Bohr a la física nuclear", también rama discreta de la física que ha tenido papel trascendente en la ciencia, la tecnología e incluso ha modulado el desarrollo político histórico de la humanidad.
Empezaré con una breve introducción de la influencia que los conocimientos y personalidad de Bohr tuvieron en algunas aplicaciones de la llamada "energía-atómica" (más bien nuclear) con fines militares, precisamente durante la segunda Guerra Mundial.
1932 y 1939 son dos años cruciales en la historia de la física. En la primera fecha, Chadwick en el laboratorio Cavendish descubre el neutrón, partícula de gran importancia en la composición de la materia, capaz de usarse en la metodología de exploración de la estructura nuclear, la energía nuclear y sus aplicaciones. En la segunda fecha, O. Hahn y F. Strassmann, de Berlín, publicaron un artículo (en Naturwissenschaften) de máxima importancia en el que informaron se tenía ya evidencia química positiva para mostrar que uno, por lo menos, de los nuevos isótopos de los cuales se creía eran de un número atómico y masa mayor que el uranio, de hecho constituían un isótopo del elemento bario que tiene un número atómico 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, sólo podía significar que se daba una reacción nuclear muy diferente a las conocidas, con la liberación de una gran cantidad de energía.
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 física teórica en Washington, Bohr y Fermi
discuten el problema que pronto se llamó de "fisión".
| Durante el Congreso, Bohr y Fermi discuten el problema de la fisión y en particular Fermi menciona la posibilidad de que podrían emitirse neutrones durante el proceso. Aunque ésta era sólo una suposición, sus implicaciones de la posibilidad de una reacción en cadena era obvia.2 |
Con Wheeler desarrolla una teoría del proceso de fisión, de la que se hablará más adelante.
Casi al mismo tiempo, Frisch en Copenhague y F. Joliot en París, corroboran experimentalmente la gran energía liberada. Para junio de 1940 se sabía que el uranio (U), el torio (Th) y el protactinio (Pc) se rompían en partes aproximadamente iguales entre el selenio (Z = 32) y el lantano (Z = 57), la mayoría radiactivos; que el torio y el protactinio se fisionaban sólo con neutrones rápidos y que la energía liberada era del orden de 200 MeV/evento.
El trabajo de muchos laboratorios fue, literalmente, explosivo. Más de cien artículos sobre la fisión nuclear se produjeron en menos de un año, resumidos en un artículo de revisión por L.A. Turner de Princeton, en la Review of Modern Physics (Dic. 39).
En conclusión: existía la esperanza de que fuera posible la utilización de la enorme energía 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 pequeño 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, teóricamente analizan la masa crítica de una posible bomba atómica, Chadwick en Liverpool, Frisch y Peierls (profesor de A. Mondragón) en Birmingham. Se solicita a Bohr su cooperación para restringir las publicaciones sobre este tema, cosa que Joliot no acepta. Aparecen todavía varios artículos al respecto durante el año siguiente.
Mediante el empleo de moderadores de agua pesada, Joliot, Thompson y Fermi generan la idea de la liberación de energía en forma controlada, llevando su desarrollo a lo que conocemos ahora por reactores nucleares.
Todavía en los años 30, la investigación 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 investigación atómica. Ante la posibilidad de que EUA e Inglaterra pudieran desarrollar armas nucleares, la Heereswaffenamt crea un grupo especial de investigación en Berlín-Dahlem bajo la dirección de Schumann (1939), con el objetivo de examinar la explotación técnica de la energía nuclear. El grupo lo forman Bothe, Clusius, Döpel, Geiger, Hahn, Harteck, Joos y V. Weizsäcker (de algunos de ellos oíremos más adelante).
El Kaiser Wilhelm Institut für Physik bajo el control del Departamento Alemán de Guerra (Heereswaffenamt), no pudo mantener en su puesto a su entonces director, Debye, por ser holandés. En 1939 ya se conocían claramente las dos líneas posibles de ataque, la ruptura del 235U mediante una reacción no controlada de neutrones rápidos o la controlada por neutrones lentos. W. Heisenberg, de Gotinga, Alemania, ya había observado en 1939 que no bastaba agua normal para conseguir la reacción controlada, pero que sí era posible con el uso de agua pesada o carbono puro en capas (moderador), al analizar ya sea que el factor de multiplicación K de neutrones fuera mayor o menor que uno.
De Dinamarca, ocupada por los nazis, Bohr tuvo que escapar a Inglaterra en un pequeño bote a Suecia y de ahí en un avión británico. El gobierno inglés lo contrató como consultor en aspectos científicos, para los gobiernos de Inglaterra y Estados Unidos.
El desarrollo nuclear teórico y experimental se desarrolla desde 1944 con gran intensidad en el laboratorio de Los Álamos bajo la supervisión 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 Álamos, adelantándose 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 todavía muy jóvenes, nos permiten afirmar gracias a gentes del calibre de Einstein y Bohr, que de no haber ocurrido las cosas de este modo gozaríamos de una "libertad e independencia" bastante más restringidas que las actuales.
NOTAS
1 Atomic Energy for Military Purposes, The Smyth Report. 1940-1945. Apendice 7. " lngIaterra y la bomba atómica, agosto 12, 1945", colaboración tripartita EUA, Inglaterra y Canadá.
2 Ibid.
