7 mar. 2014

Así se le escapó de las manos la bomba atómica a los nazis

Allá por el año 1927, Enrico Fermi cambió sus trabajos en física teórica por una nueva serie de experimentos de laboratorio. Las ideas de Fermi era bombardear con neutrones todos los elementos químicos que tenía a su alcance para crear nuevos radioisótopos. Fue avanzando en la tabla periódica hasta llegar al uranio, el elemento que serviría finalmente para consagrar sus descubrimientos. Su razonamiento fue sencillo, como los neutrones no poseen carga eléctrica, penetran con facilidad el núcleo. Para muchos científicos de la época esta idea les pareció descabellada e incluso “estúpida”. Aunque increíblemente a las pocas semanas de comenzados los análisis Fermi publicó sus primeros resultados positivos.
Fermi se percató de que si los neutrones atravesaban previamente algún material que les quitaba bastante de su energía cinética, tenían más capacidades de interactuar con los núcleos blanco. Por ejemplo, al interponer una fina placa de plomo entre los neutrones y el blanco, se producía un incremento de la actividad de los contadores indicando que se habían formado más radioisótopos. Cuando Fermi comprendió la idea, interpuso una placa de parafina en vez de plomo. Y como si fuera magia, el contador Geiger comenzó un crepitar frenético contabilizando 100 veces más interacciones que antes. 


Lo que estaba pasando era que los neutrones altamente energéticos colisionaban con los átomos de hidrógeno de la parafina, los cuales absorbían su energía muy eficientemente. El resultado era un flujo de neutrones de bajas velocidades, también denominados neutrones térmicos. Estos neutrones termalizados tenían más probabilidades de ser capturados por los núcleos del blanco. Lo siguiente que hizo Fermi y sus ayudantes fue llevar todo el equipo al estanque del jardín. Allí, entre los inmutables peces, confirmó definitivamente su descubrimiento.
Fermi creyó erróneamente que se estaban creando elementos más pesados que el uranio. Principalmente había un hecho que propiciaba este razonamiento: cuando los neutrones colisionaban con el uranio, éste emitía rayos beta negativos. De manera que él creyó que el núcleo quedaba con una carga positiva más, y ascendía en la tabla periódica. Precisamente, la primera explicación para la desintegración beta vino de la mano de Fermi.
Con toda seguridad (creyó erróneamente Fermi), el uranio se había transformado en un nuevo elemento superpesado. Todo esto lo comunicó en 1933 (Tentativo di una teoria dei raggi beta ). Si bien esta secuencia de acontecimientos se da eventualmente, el evento más probable es que el núcleo se escinda en dos mitades más o menos similares con emisión de más neutrones.

La ilusión de crear elementos transuránicos

Pero por el momento, la ilusión de crear elementos transuránicos se extendió por la comunidad científica y muchos comenzaron la reproducción del experimento.Unos meses posteriores al nuncio de Fermi, Idda Noddack, una química alemana quien descubrió el elemento renio, tuvo la idea correcta. Ella sostuvo que en realidad el neutrón incidente había fragmentado el núcleo de uranio. Sostuvo además que estos fragmentos serían núcleos de elementos conocidos. Sin embargo, estas “osadías” no tuvieron eco, principalmente porque nadie se atrevía a contradecir a uno de los físicos nucleares más eminentes de la época (incluso a Fermi se lo apodaba “el Papa” debido a su origen y a la defensa de la “nueva fe”, la teoría cuántica). Entonces, nadie se tomó en serio las suposiciones de Idda Noddack. Pero los científicos no son de amedrentarse con las críticas, de manera que Idda persuadió a su marido para que se pusiera en contacto con su amigo, el profesor Otto Hahn del Instituto Kaiser Wilhelm de Berlín.
Hahn, por supuesto, rechazó la idea diciendo simplemente que era imposible y la aconsejó a que no continuase divulgando ideas tan descabelladas en público.

Lise Meitner y Otto Han
Ignorándolo por completo, el profesor Hahn estaba dando un gigantesco paso atrás en uno de los momentos más delicados de la historia reciente. Hasta esos años, el ritmo en que los descubrimientos científicos se daban estaba marcado predominantemente por Alemania. No hace falta mucha imaginación para entender que el camino que intentó recorrer Idda la llevaría directo a la bomba atómica (recordemos que estamos en los años del ascenso vertiginoso del nazismo en Alemania).
Resulta evidente que nadie en ese momento tuvo una idea semejante. Es fácil decirlo ahora, cuando el camino está hecho. Pero también resulta bastante llamativo el descrédito de las ideas de Idda. Seguramente, si hubiese sido un científico hombre la cosa habría sido muy diferente (no está de más decir que el rol de la mujer en esos años estaba muy por debajo del de los hombres en todas las actividades). 

¿Dónde estaríamos hoy si Otto Hahn hubiese dado crédito a las suposiciones de Idda Noddack? 

¿Qué habría sido del poder de la Alemania nazi con la bomba atómica en sus manos? Porque, claro está, lo más probable habría sido que el ejército nazi hubiera tenido la primicia de la bomba atómica. 
Con el correr de los meses, Hahn sugirió de manera equivocada que el experimento de Fermi había creado un isótopo del proactinio en lugar de un elemento transuránico. (Él junto con Lise Meitner fueron sus descubridores en 1917).
Ida Noddak
Entonces repitieron los experimentos junto con Frederic Strassmann pero demoraron varios años sin llegar a resultados concluyentes. Además, Meitner era judía de Austria, y había logrado escapar de la persecución en Berlín por el sólo hecho burocrático de no ser alemana. Y cuando en 1938 los nazis invadieron Austria, Meitner se convirtió en alemana. Eran tiempos terribles, y a pesar de los enormes esfuerzos de Hahn y de una petición personal de Planck hacia Hitler, la doctora Meitner, quien contaba con 60 años, fue expulsada. Ella, sin pasaporte, pero con la ayuda de sus colegas, huyó radicándose en Suecia.
A finales de 1938, Hahn y Strassmann llegaron finalmente a la conclusión de que las sustancias creadas al bombardear uranio con neutrones eran realmente isótopos del bario. Parecían estar firmemente encaminados hacia la conclusión de que se trataba de fisión. ¿Cómo podía aparecer Bario tras bombardear uranio con neutrones? Inmediatamente remitieron una misiva al director de la revista Naturwissenschaften. La única persona del exterior que tomó contacto con el trabajo, pues ellos mismo se lo remitieron esperando sus comentarios, fue a su amiga Meitner.

Meitner y Otto Frisch proponen la fisión nuclear

Entonces desde Suecia, la doctora Meitner junto con su sobrino, un físico llamado Otto Frisch (quien también había huido del régimen nazi y trabajaba en Copenhague), analizaron el escrito. No se les ocurría cómo un pequeño y lento neutrón podía destruir la enorme masa de un núcleo de uranio. Aunque Frisch estaba muy al tanto del modelo de Bohr, quien había propuesto al núcleo no como un sólido rígido, sino más bien como una gota líquida sostenida por una especie de tensión superficial aportada por la atracción entre los nucleones. No les tomó demasiado, a la mañana siguiente de recibir la carta, realizar los cálculos en trozos de papel. 

Algunos fragmentos posibles de la fisión del uranio
Frisch pudo determinar que para los núcleos grandes como el del uranio, la repulsión eléctrica entre los protones no podría anular la tensión superficial de la cohesión. De esa manera el núcleo se comportaría como una inestable gota líquida dispuesta a deformarse y romperse ante la más leve perturbación. Si el núcleo se deformase hasta asemejarse a la estructura de un maní, la tención superficial no podría sostenerlo en contra de la repulsión de coulomb y el núcleo estallaría. ¿Y qué pasaría con la energía que quedara disponible? Porque los fragmentos de la fisión saldrían disparados a enormes velocidades tras formarse. Bueno, Meitner calculó que después de la rotura, el núcleo fragmentado tendría una masa ligeramente menor (alrededor del 0,1 %) que cuando estaba constituido. Todo cerró a la perfección.

Un evento posible de fisión nuclear del uranio
Cuando Frisch se lo contó a Bohr, tras regresar al instituto, éste exclamó diciendo que tendrían que haberlo visto antes y rápidamente, los tres, prepararon un artículo llamando al proceso fisión nuclear, extrayendo el término de la biología celular.
Reacción en cadena

Los físicos se marchan de Europa rumbo a América

Muy pocas personas en ese siguiente año, 1930, se dieron cuenta del terrible potencial que esto tenía. La mayoría de los físicos, con Einstein incluido, compartía la opinión del eminente Lord Rutherford, quien en 1933 dijo: “Cualquiera que espere una fuente de potencia de la transmutación de los átomos está diciendo tonterías”. Pero hubo quienes desoyeron estas palabras. Uno de ellos fue Leo Szilard un físico húngaro radicado en Berlín, quien ni bien notó llegar a Hitler a la cancillería, a principios de 1933, se marchó hacia Inglaterra. Varias semanas después, Szilard concibió la idea de reacción en cadena. De manera casi profética, especuló diciendo que si un núcleo fuera capaz de fisionarse aportando dos neutrones, el proceso continuaría por sí sólo. 
Un evento posible de fisión del plutonio
Es decir, un primer neutrón golpearía un núcleo, de éste se liberarían dos neutrones tras la fisión. Estos dos neutrones golpearían dos núcleos que liberarían cuatro protones, y así sucesivamente. De manera inmediata patentó el descubrimiento asignándolo al Almirantazgo Británico. De alguna manera Szilard presintió que la guerra se cernía sobre toda Europa de manera inminente. Entonces, así como hizo sus maletas desde Berlín hacia Inglaterra, en enero de 1939 se marchó a Nueva York. Un año antes, tras recibir el premio Nobel de 1938 en Estocolmo, Fermi también se exilió con su familia en Nueva York. Luego fue Niels Bohr llevando las noticias de la fisión. Y a partir de aquí se abre una nueva historia, la del Proyecto Manhattan y la creación de la primera bomba atómica con sus nefastas consecuencias. Pero eso es otra historia, que escaparía por completo por fuera de los límites de este artículo.

Por Mariano Miguel Lanzi

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