Comité MAUD

La primera página del informe del Comité MAUD, marzo de 1941

El Comité MAUD fue un grupo de trabajo científico británico formado durante la Segunda Guerra Mundial. Se creó para llevar a cabo las investigaciones necesarias para determinar si era viable fabricar una bomba atómica. El nombre MAUD procedía de una extraña frase contenida en un telegrama del físico danés Niels Bohr en el que se refería a su ama de llaves, Maud Ray.

El Comité MAUD se fundó en respuesta al memorándum Frisch-Peierls, redactado en marzo de 1940 por Rudolf Peierls y Otto Frisch, dos físicos refugiados de la Alemania nazi que trabajaban en la Universidad de Birmingham bajo la dirección de Mark Oliphant. El memorándum sostenía que una pequeña esfera de uranio-235 puro podría tener el poder explosivo de miles de toneladas de TNT.

El presidente del Comité MAUD era George Thomson. La investigación se repartió entre cuatro universidades diferentes: la Universidad de Birmingham, la Universidad de Liverpool, la Universidad de Cambridge y la Universidad de Oxford, cada una de ellas con un director de programa independiente. Se examinaron diversos métodos de enriquecimiento de uranio, así como el diseño de reactores nucleares, las propiedades del uranio-235, el uso del entonces hipotético elemento plutonio y los aspectos teóricos del diseño de armas nucleares.

Tras quince meses de trabajo, la investigación culminó en dos informes, «El uso del uranio para una bomba» y «El uso del uranio como fuente de energía», conocidos colectivamente como el Informe MAUD. El informe analizaba la viabilidad y la necesidad de una bomba atómica para el esfuerzo bélico. En respuesta, los británicos crearon un proyecto de armas nucleares, cuyo nombre en clave era Tube Alloys. El Informe MAUD se puso a disposición de Estados Unidos, donde impulsó el esfuerzo estadounidense, que acabó convirtiéndose en el Proyecto Manhattan. El informe también fue revelado a la Unión Soviética por sus espías atómicos, y contribuyó a poner en marcha el proyecto soviético de la bomba atómica.

Orígenes

El descubrimiento de la fisión nuclear

El neutrón fue descubierto por James Chadwick en el Laboratorio Cavendish de la Universidad de Cambridge en febrero de 1932. Dos meses más tarde, sus colegas de Cavendish, John Cockcroft y Ernest Walton, dividieron átomos de litio con protones acelerados. En diciembre de 1938, Otto Hahn y Fritz Strassmann, en el laboratorio de Hahn en Berlín-Dahlem, bombardearon uranio con neutrones lentos, y descubrieron que se había producido bario. Hahn escribió a su colega Lise Meitner, quien, junto con su sobrino Otto Frisch, demostró que el núcleo del uranio se había dividido. Publicaron su hallazgo en «Nature» en 1939. Este fenómeno constituía un nuevo tipo de desintegración nuclear y era más potente que cualquier otro observado hasta entonces. Frisch y Meitner calcularon que la energía liberada por cada desintegración era de aproximadamente 200 megaelectronvolts [MeV] (32 pJ). Por analogía con la división de las células biológicas, denominaron a este proceso «fisión».

Niels Bohr y John A. Wheeler aplicaron el modelo de la gota líquida desarrollado por Bohr y Fritz Kalckar para explicar el mecanismo de la fisión nuclear. Bohr tuvo una revelación: la fisión a bajas energías se debía principalmente al isótopo uranio-235, mientras que a altas energías se debía principalmente al isótopo uranio-238, más abundante. El primero constituye apenas el 0,7 % del uranio natural, mientras que el segundo representa el 99,3 %. Frédéric Joliot-Curie y sus colegas de París, Hans von Halban y Lew Kowarski, plantearon la posibilidad de una reacción nuclear en cadena en un artículo publicado en Nature en abril de 1939. Para muchos científicos era evidente que, al menos en teoría, se podía crear un explosivo extremadamente potente, aunque la mayoría seguía considerando que una bomba atómica era algo imposible. El término ya resultaba familiar al público británico gracias a los escritos de H. G. Wells, en su novela de 1913 The World Set Free.

Respuesta británica

En Gran Bretaña, varios científicos se plantearon si una bomba atómica era viable. En la Universidad de Liverpool, Chadwick y el científico polaco refugiado Joseph Rotblat abordaron el problema, pero sus cálculos no fueron concluyentes. En Cambridge, los galardonados con el Premio Nobel de Física George Paget Thomson y William Lawrence Bragg querían que el Gobierno tomara medidas urgentes para hacerse con mineral de uranio. La principal fuente de este era el Congo Belga, y les preocupaba que pudiera caer en manos alemanas. Sin saber muy bien cómo abordar la cuestión, hablaron con Sir William Spens, el rector del Corpus Christi College de Cambridge

En abril de 1939, este se dirigió a Sir Kenneth Pickthorn, el diputado local, quien transmitió sus preocupaciones al secretario del Comité de Defensa Imperial, el general de división Hastings Ismay. Ismay, a su vez, pidió opinión a Sir Henry Tizard. Al igual que muchos científicos, Tizard se mostraba escéptico respecto a la posibilidad de que se desarrollara una bomba atómica, calculando que las probabilidades de éxito eran de 1 en 100 000.

A pesar de unas probabilidades tan remotas, el peligro era lo suficientemente grande como para tomárselo en serio. Lord Chatfield, el ministro de Coordinación de Defensa, consultó con el Hacienda y el Ministerio de Asuntos Exteriores, y descubrió que el uranio del Congo Belga era propiedad de la empresa «Union Minière du Haut Katanga». Su vicepresidente británico, Lord Stonehaven, concertó una reunión con el presidente belga de la empresa, Edgar Sengier. Dado que la dirección de «Union Minière» se mostraba favorable a Gran Bretaña, no se consideró necesario adquirir el uranio de inmediato, pero se ordenó al Comité para el Estudio Científico de la Guerra Aérea (CSSAW) de Tizard que continuara la investigación sobre la viabilidad de las bombas atómicas. Thomson, del Imperial College de Londres, y Mark Oliphant, un físico australiano de la Universidad de Birmingham, recibieron el encargo de llevar a cabo una serie de experimentos con uranio. En febrero de 1940, el equipo de Thomson no había logrado provocar una reacción en cadena en el uranio natural, por lo que decidió que no valía la pena seguir adelante con ello.

Memorándum Frisch-Peierls

En Birmingham, el equipo de Oliphant había llegado a una conclusión diferente. Oliphant había delegado la tarea a Frisch y a Rudolf Peierls, dos científicos alemanes refugiados que no podían trabajar en el proyecto de radar de Oliphant porque eran extranjeros enemigos y, por lo tanto, carecían de la autorización de seguridad necesaria. Francis Perrin había definido la masa crítica de uranio como la cantidad mínima capaz de mantener una reacción en cadena, y había calculado que era de unas 40 toneladas (40 000 kg). Calculó que, si se colocara un reflector de neutrones a su alrededor, esta cantidad podría reducirse a 12 toneladas (12 000 kg). En un artículo teórico escrito en 1939, Peierls intentó simplificar el problema utilizando los neutrones rápidos producidos por la fisión, omitiendo así la consideración de un moderador de neutrones. Él también creía que la masa crítica de una esfera de uranio era «del orden de las toneladas».

El edificio de Física Poynting de la Universidad de Birmingham, donde Peierls y Frisch redactaron el memorándum Frisch-Peierls

Sin embargo, Bohr había sostenido que el isótopo uranio-235 era mucho más propenso a capturar neutrones y a sufrir fisión incluso a partir de neutrones con las bajas energías producidas por la fisión. Frisch comenzó a experimentar con el enriquecimiento de uranio mediante difusión térmica. El progreso fue lento; no se disponía del equipo necesario y el proyecto del radar tenía prioridad sobre los recursos disponibles. Se preguntó qué pasaría si fuera capaz de producir una esfera de uranio-235 puro. Cuando utilizó la fórmula de Peierls para calcular su masa crítica, obtuvo una respuesta sorprendente: se necesitaría menos de un kilogramo. Frisch y Peierls elaboraron el memorándum Frisch-Peierls en marzo de 1940. En él informaban de que una bomba de cinco kilogramos equivaldría a varios miles de toneladas de dinamita, y que incluso una bomba de un kilogramo tendría un efecto impresionante. Debido a la posible lluvia radiactiva, pensaron que los británicos podrían considerarlo moralmente inaceptable.

Oliphant entregó el memorándum de Frisch y Peierls a Tizard en marzo de 1940. Este se lo pasó a Thomson, quien lo discutió con Cockcroft y Oliphant. También recibieron información de Jacques Allier, del Deuxième Bureau francés, que había participado en la retirada de todas las reservas de agua pesada de Noruega. Les habló del interés que los alemanes habían mostrado por el agua pesada y por la actividad de los investigadores franceses en París. Se tomaron medidas inmediatas: se pidió al Ministerio de Guerra Económica que asegurara las reservas de óxido de uranio que corrían peligro de ser capturadas por los alemanes; se pidió a los servicios de inteligencia británicos que investigaran las actividades de los científicos nucleares alemanes; y se pidió a A. V. Hill, el agregado científico británico en Washington, que averiguara qué estaban tramando los estadounidenses. Hill informó de que los estadounidenses tenían científicos investigando el asunto, pero que no creían que se encontraran aplicaciones militares.

Organización

Se creó un comité como respuesta al memorándum de Frisch y Peierls. Celebró su primera reunión el 10 de abril de 1940, en la sala principal de reuniones de la planta baja de la Royal Society, situada en Burlington House, en Londres. Sus reuniones se celebraban invariablemente allí. Los miembros originales eran Thomson, Chadwick, Cockcroft, Oliphant y Philip Moon; posteriormente se incorporaron Patrick Blackett, Charles Ellis y Norman Haworth, junto con un representante del Director de Investigación Científica del Ministerio de Producción Aeronáutica (MAP). El Comité MAUD celebró sus dos primeras reuniones en abril de 1940, antes de que fuera constituido formalmente por la CSSAW. La CSSAW fue disuelta en junio de 1940, y el Comité MAUD pasó entonces a depender directamente del MAP. Thomson presidió el comité y, en un principio, también actuó como su secretario, redactando las actas a mano en papel de tamaño foolscap, hasta que el MAP proporcionó un secretario.

Burlington House en Londres, donde se reunía el Comité MAUD

Al principio, el nuevo comité recibió el nombre de Comité Thomson, en honor a su presidente, pero este nombre pronto se sustituyó por otro más modesto: el Comité MAUD. Muchos dieron por sentado que MAUD era un acrónimo, pero no lo es. El nombre MAUD surgió de una forma poco habitual. El 9 de abril de 1940, el día en que Alemania invadió Dinamarca, Niels Bohr envió un telegrama a Frisch. El telegrama terminaba con una extraña frase: «Díselo a Cockcroft y a Maud Ray Kent». Al principio se pensó que se trataba de un código relacionado con el radio u otra información vital sobre armas atómicas, oculta en un anagrama. Una de las hipótesis era sustituir la «y» por una «i», lo que daba como resultado «radium taken». Cuando Bohr regresó a Inglaterra en 1943, se descubrió que el mensaje iba dirigido a John Cockcroft y a la ama de llaves de Bohr, Maud Ray, que era de Kent. Por ello, el comité recibió el nombre de Comité MAUD. Aunque las iniciales no significaban nada, oficialmente se trataba del Comité MAUD, y no del Comité Maud. Debido al carácter ultrasecreto del proyecto, solo se tuvo en cuenta a científicos nacidos en el Reino Unido. A pesar de sus primeras contribuciones, a Peierls y Frisch no se les permitió participar en el Comité MAUD porque, en tiempos de guerra, se consideraba una amenaza para la seguridad que extranjeros enemigos estuvieran al frente de un proyecto tan delicado. En septiembre de 1940 se constituyó el Subcomité Técnico, del que formaban parte Peierls y Frisch. Sin embargo, Halban no se tomó su exclusión del Comité MAUD con tan buen talante como Frisch y Peierls. En respuesta a ello, en marzo de 1941 se crearon dos nuevos comités para sustituir al Comité MAUD y al Subcomité Técnico, denominados Comité de Política MAUD y Comité Técnico MAUD. A diferencia de los dos comités originales, estos contaban con un mandato por escrito. El mandato del Comité de Política MAUD era:

  1. Supervisar, en nombre del Director de Investigación Científica del MAP, una investigación sobre las posibilidades de que el uranio contribuyera al esfuerzo bélico; y
  2. Examinar las recomendaciones del Comité Técnico MAUD y asesorar al Director de Investigación Científica al respecto.

Los del Comité Técnico MAUD eran:

  1. Examinar los problemas que surgieran en la investigación sobre el uranio;
  2. Recomendar al Comité de Política MAUD los trabajos experimentales necesarios para determinar las posibilidades técnicas; y
  3. Garantizar la cooperación entre los distintos grupos de investigadores.

El Comité de Política MAUD se mantuvo reducido e incluía solo a un representante de cada laboratorio universitario. Sus miembros eran: Blackett, Chadwick, Cockcroft, Ellis, Haworth, Franz Simon, Thomson y el director de Investigación Científica del MAP. Los miembros del Comité Técnico del MAUD eran: Moses Blackman, Egon Bretscher, Norman Feather, Frisch, Halban, C. H. Johnson, Kowarski, Wilfrid Mann, Moon, Nevill Mott, Oliphant, Peierls y Thomson. A sus reuniones solía asistir el asesor científico de Winston Churchill, Frederick Lindemann, o su representante, así como un representante de Imperial Chemical Industries (ICI). Basil Dickins, del MAP, desempeñaba las funciones de secretario del Comité Técnico. Thomson presidía ambos comités.

Actividad

La investigación del Comité MAUD se repartió entre cuatro universidades inglesas diferentes: la Universidad de Birmingham, la Universidad de Liverpool, la Universidad de Cambridge y la Universidad de Oxford. Al principio, la investigación se financió con fondos de las propias universidades. No fue hasta septiembre de 1940 cuando se dispuso de financiación gubernamental. El MAP firmó contratos por los que se concedían 3000 libras al Laboratorio Cavendish de Cambridge (cantidad que posteriormente se incrementó a 6500 libras), 1000 libras (que más tarde se incrementaron a 2000 libras) al Laboratorio Clarendon de Oxford, 1500 libras a Birmingham y 2000 libras a Liverpool. El MAP reembolsaba los gastos a las universidades y también comenzó a pagar parte de los salarios del personal universitario. Sin embargo, Chadwick, Peierls, Simon y otros profesores, junto con parte del personal investigador, seguían cobrando con cargo a los fondos de la universidad. El Gobierno también realizó un pedido de 5000 libras esterlinas de 5 kilogramos (11,0 lb) de hexafluoruro de uranio a ICI. El óxido de uranio se adquirió a la empresa Brandhurt, que lo obtenía de Estados Unidos. La escasez provocada por la guerra afectó a muchos ámbitos de la investigación, lo que obligó al MAP a escribir a las empresas solicitando prioridad para los artículos que necesitaban los científicos.

También había escasez de mano de obra, ya que los químicos y físicos habían sido destinados a tareas bélicas. Por necesidad, las universidades contrataron a muchos extranjeros o antiguos extranjeros. El MAP se opuso inicialmente a su contratación por motivos de seguridad, sobre todo porque la mayoría procedía de países enemigos u ocupados. Su contratación solo fue posible porque eran empleados de las universidades y no del MAP, al que no se le permitía contratar a extranjeros enemigos. El MAP fue aceptando poco a poco su incorporación al proyecto. Esto protegió a algunos del internamiento y les proporcionó autorizaciones de seguridad. Existían restricciones sobre dónde podían trabajar y vivir los extranjeros enemigos, y no se les permitía poseer coches, por lo que se requerían autorizaciones especiales para que pudieran visitar otras universidades. «Y así —escribió la historiadora Margaret Gowing—, el mayor de todos los secretos de la guerra se confió a científicos excluidos, por razones de seguridad, de otras labores bélicas».

Universidad de Liverpool

El Royal Fort y el Departamento de Física de la Universidad de Bristol

La sección del Comité MAUD en Liverpool estaba dirigida por Chadwick, quien contaba con la colaboración de Frisch, Rotblat, Gerry Pickavance, Maurice Pryce y John Riley Holt. La división de Liverpool también dirigía un pequeño equipo en la Universidad de Bristol que incluía a Alan Nunn May y Cecil Frank Powell. En Liverpool se centraron en la separación de isótopos mediante difusión térmica, tal y como se sugería en el memorándum de Frisch-Peierls.

Este proceso se basaba en el hecho de que, cuando una mezcla de dos gases atraviesa un gradiente de temperatura, el gas más pesado tiende a concentrarse en el extremo frío y el más ligero, en el extremo cálido. Que esto podía utilizarse como método de separación isotópica lo demostraron por primera vez Klaus Clusius y Gerhard Dickel en Alemania en 1938, quienes lo emplearon para separar isótopos del neón. Utilizaron un aparato denominado «columna», que consistía en un tubo vertical con un hilo caliente en el centro. La ventaja de la técnica era que su diseño era sencillo y no tenía piezas móviles. Sin embargo, podía tardar meses en alcanzar el equilibrio, requería mucha energía y necesitaba altas temperaturas que podían suponer un problema con el hexafluoruro de uranio.

Otra línea de investigación en Liverpool consistía en medir la sección eficaz de fisión del uranio-235, de la que dependían los cálculos de Frisch y Peierls. Estos habían supuesto que casi todas las colisiones entre un neutrón de cualquier energía y un núcleo de uranio-235 producirían una fisión. El valor que utilizaron para la sección eficaz de fisión fue el publicado por investigadores franceses en 1939, pero los datos publicados por los estadounidenses en los números del 15 de marzo y del 15 de abril de 1940 de la revista estadounidense «Physical Review» indicaban que era mucho menor.

No se disponía de uranio-235 puro, por lo que los experimentos en Liverpool se llevaron a cabo con uranio natural. Los resultados no fueron concluyentes, pero tendían a respaldar la teoría de Frisch y Peierls. En marzo de 1941, Alfred Nier había logrado producir una cantidad microscópica de uranio-235 puro en Estados Unidos, y un equipo dirigido por Merle Tuve en la Carnegie Institution of Washington estaba midiendo la sección eficaz. El uranio-235 era demasiado valioso como para enviar una muestra a Gran Bretaña, por lo que Chadwick envió a los estadounidenses una lista de mediciones que quería que llevaran a cabo. El resultado final fue que la sección eficaz era menor de lo que Frisch y Peierls habían supuesto, pero la masa crítica resultante seguía siendo de solo unos ocho kilogramos.

Mientras tanto, Pryce investigó cuánto tiempo duraría una reacción nuclear en cadena descontrolada en una bomba atómica antes de que esta explotara. Calculó que, dado que los neutrones producidos por la fisión tienen una energía de aproximadamente 1 MeV (0,16 pJ), esto correspondía a una velocidad de 1,4 × 10 9 cm/s. La mayor parte de la reacción en cadena se completaría en un orden de 10 × 10 −8 segundos (diez «shakes»). Entre el 1 % y el 10 % del material fisionable se fisionaría en ese tiempo; pero incluso una bomba atómica con una eficiencia del 1 % liberaría tanta energía como 180 000 veces su peso en TNT.

Universidad de Oxford

El Laboratorio Clarendon de la Universidad de Oxford

La sección del Comité MAUD en Oxford estaba dirigida por Simon. Como emigrante alemán, solo pudo participar después de que Peierls respondiera por él, señalando que Simon ya había comenzado a investigar sobre la separación de isótopos, lo que supondría una ventaja inicial para el proyecto gracias a su participación. El equipo de Oxford estaba compuesto en su mayoría por científicos no británicos, entre los que se encontraban Nicholas Kurti, Kurt Mendelssohn, Heinrich Kuhn, Henry Shull Arms y Heinz London. Se centraron en la separación de isótopos mediante un método conocido como difusión gaseosa.

Este método se basa en la ley de Graham, que establece que la velocidad de efusión de un gas a través de una barrera porosa es inversamente proporcional a la raíz cuadrada de la masa molecular del gas. En un recipiente con una barrera porosa que contenga una mezcla de dos gases, las moléculas más ligeras saldrán del recipiente más rápidamente que las moléculas más pesadas. El gas que sale del recipiente está ligeramente enriquecido en moléculas más ligeras, mientras que el gas residual está ligeramente empobrecido. El equipo de Simon llevó a cabo experimentos utilizando una malla de cobre como barrera. Dado que el hexafluoruro de uranio, el único gas conocido que contiene uranio, era escaso y difícil de manipular, se utilizó una mezcla de dióxido de carbono y vapor de agua para realizar las pruebas.

El resultado de este trabajo fue un informe de Simon titulado «Estimación del tamaño de una planta de separación real», publicado en diciembre de 1940. En él describía una planta industrial capaz de producir un kilogramo al día de uranio enriquecido al 99 % en uranio-235. La planta utilizaría 70 000 metros cuadrados (83 719,3 yd²) de barreras de membrana, distribuidas en 18 000 unidades de separación repartidas en 20 etapas. La planta ocuparía 40 acres (16,2 ha), la maquinaria pesaría 70 000 toneladas largas (71 123,3 t) y consumiría 60 000 kW de energía. Calculó que su construcción llevaría entre 12 y 18 meses, con un coste de alrededor de 4 millones de libras esterlinas; que se necesitarían 1200 trabajadores para su funcionamiento y que su mantenimiento anual costaría 1,5 millones de libras esterlinas. «Estamos convencidos de que la separación puede llevarse a cabo tal y como se ha descrito», concluyó, «e incluso creemos que, teniendo en cuenta su objetivo, el proyecto no resulta excesivamente costoso en términos de tiempo, dinero y esfuerzo».

Universidad de Cambridge

El Laboratorio Cavendish de la Universidad de Cambridge

La división del Comité MAUD en Cambridge estaba dirigida conjuntamente por Bragg y Cockcroft. Entre sus miembros se encontraban Bretscher, Feather, Halban, Kowarski, Herbert Freundlich y Nicholas Kemmer. Paul Dirac colaboró como asesor, aunque no formaba parte oficialmente del equipo. El 19 de junio de 1940, tras la invasión alemana de Francia, Halban, Kowarski y otros científicos franceses, junto con sus familias y su preciada reserva de agua pesada, fueron trasladados a Inglaterra por el conde de Suffolk y el comandante Ardale Golding a bordo del vapor «SS Broompark-1939». El agua pesada, valorada en 22 000 libras, se guardó inicialmente en la prisión de Wormwood Scrubs, pero posteriormente se almacenó en secreto en la biblioteca del Castillo de Windsor. Los científicos franceses se trasladaron a Cambridge, donde llevaron a cabo experimentos que demostraron de forma concluyente que se podía producir una reacción nuclear en cadena en una mezcla de óxido de uranio y agua pesada.

En un artículo escrito poco después de su llegada a Inglaterra, Halban y Kowarski plantearon la teoría de que los neutrones lentos podían ser absorbidos por el uranio-238, formando uranio-239. Una carta de Edwin McMillan y Philip Abelson publicada en la revista «Physical Review» el 15 de junio de 1940 afirmaba que este se desintegraba en un elemento con un número atómico de 93 y, a continuación, en otro con un número atómico de 94 y una masa de 239, el cual, aunque seguía siendo radiactivo, tenía una vida media bastante larga. El hecho de que se pudiera publicar una carta sobre un tema tan delicado molestó a Chadwick, quien solicitó que se enviara una protesta oficial a los estadounidenses, lo cual se llevó a cabo.

Bretscher y Feather argumentaron, basándose en consideraciones teóricas, que este elemento podría ser capaz de sufrir fisión tanto con neutrones rápidos como con neutrones lentos, al igual que el uranio-235. De ser así, esto prometía otra vía para fabricar una bomba atómica, ya que podría obtenerse a partir del uranio-238, más abundante, en un reactor nuclear, y la separación del uranio podría realizarse por medios químicos, al tratarse de un elemento diferente, evitando así la necesidad de la separación isotópica. Kemmer sugirió que, dado que el uranio recibía su nombre del planeta Urano, el elemento 93 podría llamarse neptunio y el 94 plutonio, en honor a los dos planetas siguientes. Más tarde se descubrió que los estadounidenses habían adoptado de forma independiente los mismos nombres, siguiendo la misma lógica. Bretscher y Feather fueron más allá y plantearon la teoría de que la irradiación del torio podría producir un nuevo isótopo del uranio, el uranio-233, que también podría ser susceptible de fisión tanto por neutrones rápidos como lentos. Además de este trabajo, Eric Rideal estudió la separación de isótopos mediante centrifugación.

Universidad de Birmingham

El edificio Poynting de Física de la Universidad de Birmingham. La placa azul conmemora la labor de Peierls y Frisch.

La sección del Comité MAUD en Birmingham estaba dirigida por Peierls. Contaba con la ayuda de Haworth, Johnson y, a partir del 28 de mayo de 1941, Klaus Fuchs. Haworth dirigió al equipo de químicos en el estudio de las propiedades del hexafluoruro de uranio. Un aspecto a su favor era que el flúor solo tiene un isótopo, por lo que cualquier diferencia de peso entre dos moléculas se debía exclusivamente al diferente isótopo del uranio.

Por lo demás, el hexafluoruro de uranio distaba mucho de ser ideal. Se solidificaba a 120 grados Fahrenheit (48,9 °C), era corrosivo y reaccionaba con muchas sustancias, incluida el agua. Por lo tanto, su manipulación resultaba difícil y peligrosa. Sin embargo, la búsqueda realizada por los químicos de Birmingham no logró descubrir ningún otro compuesto gaseoso del uranio. Lindemann utilizó su influencia con Lord Melchett, director de ICI, para conseguir que ICI produjera hexafluoruro de uranio a escala industrial. La planta de ácido fluorhídrico de ICI estaba fuera de servicio y requería reparaciones importantes, por lo que el presupuesto por un kilogramo de hexafluoruro de uranio ascendió a 5000 libras. No obstante, el pedido se realizó en diciembre de 1940. ICI también estudió métodos para producir uranio metálico puro.

Peierls y su equipo trabajaron en los problemas teóricos de una bomba nuclear. En esencia, se encargaban de determinar las características técnicas de la bomba. Junto con Fuchs, Peierls también interpretó todos los datos experimentales procedentes de los demás laboratorios. Examinó los diferentes procesos mediante los cuales se obtenían los isótopos. A finales del verano de 1940, Peierls se decantó por la difusión gaseosa frente a la difusión térmica.

Se recibió un artículo procedente de Estados Unidos en el que George Kistiakowsky argumentaba que un arma nuclear causaría muy pocos daños, ya que la mayor parte de la energía se disiparía calentando el aire circundante. Un explosivo químico genera gases muy calientes en un espacio confinado, pero una explosión nuclear no lo hace. Peierls, Fuchs, Geoffrey Taylor y J. G. Kynch desarrollaron los cálculos hidrodinámicos para refutar el argumento de Kistiakowsky. Taylor publicó un artículo titulado «La formación de una onda de choque por una explosión muy intensa» en junio de 1941.

Informes

El primer borrador del informe final del Comité MAUD fue redactado por Thomson en junio de 1941 y se distribuyó entre los miembros del comité el 26 de junio, con instrucciones de que se debatiera en la siguiente reunión, prevista para el 2 de julio. Se realizaron numerosas modificaciones, principalmente a cargo de Chadwick. En esta fase, el informe se dividió en dos partes. La primera versaba sobre el «Uso del uranio para una bomba»; la segunda, sobre el «Uso del uranio como fuente de energía». En ellas se recopilaban todas las investigaciones y experimentos que el Comité MAUD había llevado a cabo. El informe comenzaba con la siguiente declaración:

Nos gustaría destacar al inicio de este informe que nos incorporamos al proyecto con más escepticismo que convicción, aunque considerábamos que se trataba de un asunto que debía investigarse. A medida que avanzábamos, nos convencimos cada vez más de que la liberación de energía atómica a gran escala es posible y de que pueden elegirse las condiciones que la convertirían en un arma de guerra muy poderosa. Ahora hemos llegado a la conclusión de que será posible fabricar una bomba de uranio eficaz que, al contener unas 25 libras de material activo, tendría un efecto destructivo equivalente a 1800 toneladas de TNT y liberaría además grandes cantidades de sustancias radiactivas que harían que los lugares cercanos al lugar de la explosión resultaran peligrosos para la vida humana durante un largo periodo.

El primer informe concluyó que la bomba era factible. La describía con detalle técnico y ofrecía propuestas concretas para su desarrollo, incluidas estimaciones de costes. Se calculó que una planta capaz de producir un kilogramo de uranio-235 al día costaría 5 millones de libras y requeriría una gran mano de obra cualificada, que también era necesaria para otros ámbitos del esfuerzo bélico. Podría estar operativa en tan solo dos años. Se estimó que la magnitud de los daños que causaría sería similar a la de la explosión de Halifax de 1917, que había devastado todo en un radio de 1//4 de milla (0,4 km). El informe advertía de que Alemania había mostrado interés por el agua pesada y, aunque no se consideraba útil para fabricar una bomba, existía la posibilidad de que Alemania también estuviera trabajando en ella.

El segundo informe era más breve. Recomendaba que Halban y Kowarski se trasladaran a EE. UU., donde había planes para producir agua pesada a gran escala. El plutonio podría ser más adecuado que el uranio-235, y la investigación sobre el plutonio debía continuar en Gran Bretaña. Concluía que la fisión controlada del uranio podía utilizarse para generar energía térmica para su uso en máquinas y proporcionar grandes cantidades de radioisótopos que podrían utilizarse como sustitutos del radio. El agua pesada o, posiblemente, el grafito podrían servir como moderadores de los neutrones rápidos. No obstante, en conclusión, aunque el reactor nuclear ofrecía un potencial considerable para futuros usos pacíficos, el comité consideró que no merecía la pena tenerlo en cuenta durante la guerra en curso.

Resultado

Reino Unido

En respuesta al informe del Comité MAUD, se puso en marcha un programa de armas nucleares. Para coordinar el esfuerzo, se creó una nueva dirección, con el nombre deliberadamente engañoso de Tube Alloys por motivos de seguridad. Sir John Anderson, el Lord Presidente del Consejo, se convirtió en el ministro responsable, y Wallace Akers, de ICI, fue nombrado director de Tube Alloys. Tube Alloys y el Proyecto Manhattan intercambiaron información, pero en un principio no aunaron sus esfuerzos, aparentemente por motivos de seguridad estadounidense. Irónicamente, fue el proyecto británico el que ya había sido infiltrado por espías atómicos al servicio de la Unión Soviética. El más destacado de ellos en aquel momento era John Cairncross, miembro de los famosos Cinco de Cambridge, que trabajaba como secretario particular de Lord Hankey, ministro sin cartera del Gabinete de Guerra. Cairncross proporcionó a la NKVD información procedente del Comité MAUD.

El Reino Unido no disponía de la mano de obra ni de los recursos de Estados Unidos y, a pesar de su prometedor comienzo, el proyecto «Tube Alloys» se quedó rezagado respecto a su homólogo estadounidense y quedó eclipsado por él. Los británicos consideraron la posibilidad de fabricar una bomba atómica sin la ayuda estadounidense, pero el proyecto habría requerido una prioridad absoluta, el coste previsto era astronómico, la interrupción de otros proyectos bélicos era inevitable y era poco probable que estuviera listo a tiempo para influir en el resultado de la guerra en Europa.

En la Conferencia de Quebec celebrada en agosto de 1943, Churchill y Roosevelt firmaron el Acuerdo de Quebec, que fusionaba los dos proyectos nacionales. El Acuerdo de Quebec estableció el Comité de Política Conjunta y el Fondo de Desarrollo Conjunto para coordinar sus esfuerzos. El Acuerdo de Hyde Park, del 19 de septiembre de 1944, amplió la cooperación tanto comercial como militar al período de posguerra.

Una misión británica dirigida por Akers colaboró en el desarrollo de la tecnología de difusión gaseosa en los Laboratorios SAM de Nueva York. Otra misión, encabezada por Oliphant, colaboró en el desarrollo del proceso de separación electromagnética en el Laboratorio de Radiación de Berkeley. Cockcroft pasó a ser director del Laboratorio de Montreal, una iniciativa conjunta británico-canadiense. Una misión británica al Laboratorio de Los Álamos estuvo dirigida por Chadwick y, posteriormente, por Peierls, y contó con la participación de varios de los científicos más destacados de Gran Bretaña. Como jefe general de la misión británica, Chadwick forjó una colaboración estrecha y fructífera, y se aseguró de que la participación británica fuera plena y incondicional.

Estados Unidos

En respuesta a la carta de Einstein y Szilard de 1939, el presidente Franklin D. Roosevelt había creado en octubre de 1939 un Comité Asesor sobre el Uranio, presidido por Lyman Briggs. La investigación se centró en la fisión lenta para la producción de energía, aunque con un interés creciente por la separación de isótopos. En junio de 1941, Roosevelt creó la Oficina de Investigación y Desarrollo Científico (OSRD), con Vannevar Bush como director, que respondía personalmente ante el presidente. El Comité del Uranio se convirtió en la Sección del Uranio de la OSRD, que pronto pasó a denominarse Sección S-1 por razones de seguridad.

Bush recurrió a Arthur Compton, ganador del Premio Nobel, y a la Academia Nacional de Ciencias. Su informe se publicó el 17 de mayo de 1941. En él se respaldaba un mayor esfuerzo, pero no se abordaba con detalle el diseño ni la fabricación de una bomba. La información del Comité MAUD procedía de científicos británicos que viajaban a Estados Unidos, en particular la Misión Tizard, y de observadores estadounidenses presentes en las reuniones del Comité MAUD celebradas en abril y julio de 1941. Cockcroft, que formaba parte de la Misión Tizard, informó de que el proyecto estadounidense iba por detrás del británico y no avanzaba con la misma rapidez.

Gran Bretaña estaba en guerra y consideraba urgente la bomba atómica, pero Estados Unidos aún no había entrado en guerra. Fue Oliphant quien impulsó la puesta en marcha del programa estadounidense. Voló a Estados Unidos a finales de agosto de 1941, aparentemente para discutir el programa de radar, pero en realidad para averiguar por qué Estados Unidos estaba ignorando las conclusiones del Comité MAUD. Oliphant informó: «Las actas y los informes se habían enviado a Lyman Briggs, que era el director del Comité del Uranio, y nos sorprendió no recibir prácticamente ningún comentario. Fui a ver a Briggs a Washington, solo para descubrir que aquel hombre poco elocuente y poco impresionante había guardado los informes en su caja fuerte y no se los había mostrado a los miembros de su comité. Me quedé asombrado y consternado».

Oliphant se reunió con la Sección S-1. Samuel K. Allison era un nuevo miembro del comité, físico experimental y discípulo de Compton en la Universidad de Chicago. Oliphant «acudió a una reunión», recordaba Allison, «y dijo “bomba” sin rodeos». Nos dijo que debíamos concentrar todos nuestros esfuerzos en la bomba y que no teníamos derecho a trabajar en centrales eléctricas ni en nada que no fuera la bomba. La bomba costaría 25 millones de dólares, dijo, y Gran Bretaña no disponía ni del dinero ni de la mano de obra, así que dependía de nosotros».

Oliphant visitó entonces a su amigo Ernest Lawrence, un estadounidense ganador del Premio Nobel, para explicarle la urgencia. Lawrence se puso en contacto con Compton y James B. Conant, quienes recibieron una copia del informe final MAUD de manos de Thomson el 3 de octubre de 1941. Harold Urey, también ganador del Premio Nobel, y George B. Pegram fueron enviados al Reino Unido para recabar más información. En enero de 1942, se otorgó a la OSRD la facultad de emprender grandes proyectos de ingeniería, además de la investigación. Sin la ayuda del Comité MAUD, el Proyecto Manhattan habría comenzado con meses de retraso. En cambio, pudieron empezar a pensar en cómo crear una bomba, y no en si era posible hacerlo. Gowing señaló que «los acontecimientos que alteran una escala temporal en tan solo unos meses pueden, no obstante, cambiar el curso de la historia».{ {sfn|Gowing|1964|p=85}} El 16 de julio de 1945, el Proyecto Manhattan detonó la primera bomba atómica en el ensayo nuclear Trinity.

Unión Soviética

La Unión Soviética recibió información detallada sobre las investigaciones británicas a través de sus espías atómicos Klaus Fuchs, Engelbert Broda y Cairncross. Lavrentiy Beria, jefe de la NKVD, presentó un informe al secretario general del Partido Comunista de la Unión Soviética, Joseph Stalin, en marzo de 1942 que incluía los informes MAUD y otros documentos británicos facilitados por Cairncross. En 1943, la NKVD obtuvo una copia del informe final del Comité MAUD. Esto llevó a Stalin a ordenar el inicio de un programa soviético, aunque contaba con recursos muy limitados. Igor Kurchatov fue nombrado director del programa incipiente más adelante ese mismo año. Seis años más tarde, el 29 de agosto de 1949, la Unión Soviética realizó una prueba con una bomba atómica.

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Bibliografía

Enlaces eexternos