Oppenheimer, la nueva película de Cristopher Nolan, describe un momento crítico de la historia, en el que la ciencia se puso al servicio de la guerra para crear las primeras armas nucleares: los días del Proyecto Manhattan. El planeta se encontraba sumido en la Segunda Guerra Mundial, una época en la que se daba mucha importancia a la ciencia para poder vencer conflictos bélicos. Buen ejemplo de ello es el del equipo de matemáticos ingleses, encabezados por Alan Turing, que consiguieron descifrar la máquina Enigma, con la que los nazis encriptaban sus mensajes. Pero en esta ocasión no se buscaba evitar la destrucción, sino todo lo contrario. Con el Proyecto Manhattan buscaban crear las armas más destructivas posibles, para usarlas si las cosas se torcían demasiado. O al menos esa fue la decisión con la que nació.
Inicialmente el Proyecto Manhattan lo encabezó el físico Julius Robert Oppenheimer, protagonista de la nueva película de Nolan. Junto a él trabajaron varios de los mejores físicos del mundo, para crear inicialmente dos bombas, que después se convirtieron en tres. ¿Pero cómo funcionaban? ¿Cuál es la física de aquel destructivo as que Estados Unidos se quiso guardar bajo la manga?
Todo depende de cuál de las bombas hablemos, pues existen dos tipos: las de tipo balístico y las de implosión. Oppenheimer y su equipo quisieron centrarse en las primeras, pero, por si acaso, crearon también una de las segundas. Veamos a grandes rasgos cómo funcionaba cada una de ellas.
Dos tipos de armas nucleares de fisión
La fisión nuclear es un fenómeno por el cual el núcleo de un átomo muy pesado se divide para dar lugar a dos o más átomos ligeros, liberando una gran cantidad de energía.
Esto puede usarse para obtener electricidad, como ocurre en las centrales nucleares, o para impulsar submarinos y naves espaciales, entre otras funciones. Pero también para fabricar armas muy explosivas, que no solo pueden destruir una gran cantidad de terreno a su alrededor. También, por la naturaleza de los átomos que intervienen, liberan radiactividad, capaz de matar a las personas afectadas durante años.
Hacía muy poco tiempo que este tipo de fenómeno físico se había descubierto cuando se diseñó el Proyecto Manhattan para aplicar estos conocimientos a la fabricación de armas nucleares. Se decidió que estas podían ser de dos tipos: balístico o de implosión.
Las de tipo balístico utilizan proyectiles de uranio fisible, que se disparan hacia un blanco, también de uranio fisible. En el momento del impacto, se alcanza la masa crítica, que es la cantidad mínima de material radiactivo que se necesita para mantener una reacción nuclear en cadena. Por lo tanto, se produce la fisión de estos átomos, liberando una gran cantidad de energía y partículas radiactivas, que además empujan a la fisión de más átomos a su alrededor.
Por otro lado, las armas nucleares de implosión utilizan átomos fisibles de un elemento radiactivo, que puede ser uranio o plutonio, y las rodean de explosivos. Cuando estos explotan, se comprimen tanto los elementos radiactivos que se alcanza la masa crítica, liberándose la reacción en cadena.
Los nombres propios de tres armas muy destructivas
Cuando el equipo de Oppenheimer comenzó a investigar ambos tipos de armas, se decidió inicialmente trabajar sobre una de tipo balístico, a la que bautizaron como Thin Man (hombre delgado en inglés), por su forma de proyectil delgado y largo. No obstante, encontraron algunos errores de concepto, que les llevaron también a trabajar en una de implosión, bautizada como Fat Man (hombre gordo), mucho más grande. Además, dado que no se vio forma de solucionar los problemas de Thin Man, se decidió encauzar de otra forma las armas nucleares de tipo balístico y se acabó fabricando un sustituto llamado Little Boy (chico pequeño).
Primeros intentos del equipo de Oppenheimer
Hoy en día se sabe que las armas nucleares de tipo balístico solo pueden usar uranio. Sin embargo, Oppenheimer y su equipo quisieron trabajar con plutonio. Los elementos radiactivos que se usan en fisión nuclear son isótopos de elementos como el uranio o el plutonio. Es decir, átomos de un mismo elemento en los que varía el número de neutrones de su núcleo, dándoles una masa atómica ligeramente diferente.
Para Thin Man se trabajó con el isótopo de plutonio-239. Pero había un problema. Era muy difícil separarlo del plutonio-240, por lo que había una gran contaminación del mismo. Esto hacía muy peligroso el proyectil, ya que tenía una alta tasa de fisión espontánea y podía explotar sin control.
Por ese motivo, se decidió, por un lado, trabajar en armas nucleares de implosión. Y, por otro, cambiar su diseño inicial para un arma de tipo balístico. Nació así Little Boy, cuya diferencia principal era que no trabajaba con plutonio, sino con uranio. Concretamente, uranio-235.
Fat Man, el arma de implosión del Proyecto Manhattan
Inicialmente ni Oppenheimer ni la mayoría de su equipo quisieron construir un arma de implosión. Sin embargo, los primeros intentos fallidos con Thin Man les llevaron a querer trabajar también en este tipo de armamento.
Nació así Fat Man, un arma que utiliza plutonio rodeado de una carga explosiva. Esta era un arma mucho más fácil de controlar, con menos probabilidad de fisión espontánea. Por eso, se le terminó dando mucha más importancia de la que tuvo en un principio.
El destino devastador de las armas nucleares de Oppenheimer
En 1945, dos bombas que seguían la tecnología de Little Boy y Fat Man cayeron sobre las ciudades japonesas de Hiroshima y Nagasaki, poniendo fin a la Segunda Guerra Mundial, a costa de segar millones de vidas.
El propio Oppenheimer reconocería después su rechazo a lo que se había hecho con las bombas que nacieron en su laboratorio. No obstante, en aquel momento él ya no era encargado del Proyecto Manhattan. Su dirección había pasado a manos del ejército de los Estados Unidos.
Fue así como se demostró que la ciencia, puesta al servicio de la guerra, puede salvar millones de vidas, pero también puede destruirlas. Fue lo que ocurrió cuando germinó una semilla cuya siembra podremos ver pronto en la nueva película de Cristopher Nolan.