La Bomba Atómica (1945)

Arma utilizada por primera vez en la Segunda Guerra Mundial que causó devastación sobre dos ciudades de Japón a manos de Estados Unidos, La Bomba Atómica fue la innovación en la industria militar.

En 1939 la inteligencia militar de Estados Unidos recibió la noticia de que la Alemania Nazi estaba en un proyecto nuclear para crear un arma devastadora que utilizaba la fisión nuclear descubierta por el químico alemán Otto Hahn.

Otto Hahn (1879-1968)

En 1934 Otto se interesó por el trabajo realizado por el físico italiano Enrico Fermi, quien encontró que cuando un elemento más pesado, como el Uranio, productos radioactivos son formados. Fermi supuso que estos productos son similares al Uranio.

Otto realizó sus propias investigaciones donde obtuvo resultados similares a los de Fermi, aún así para él eran díficiles de entender. Para 1938 obtuvo pruebas concluyentes, en donde uno de los producto de Uranio  en su forma radioactiva era mucho más ligero que el elemento Bario, lo que indica que el elemento del Uranio se había dividido en dos átomos más ligeros, a lo que le dió el nombre de fisión nuclear.

Hahn (1939) nos dice: "En enero de 1939 publicamos un resumen de estos experimentos que se separan de todos los experimentos previos en física nuclear. Al interpretar los experimentos fuimos muy cautelosos, en parte porque la serie de pruebas todavía no estaba totalmente terminada —duraron varias semanas. Pero nuestra cautela no se debía a desconfianza en nuestros resultados. En efecto, yo había comprobado nuestra conclusión, ya que habíamos identificado como lantano un producto de decaimiento de uno de nuestros isótopos de radio, lo cual significaba que el padre debía ser radio y no bario. Nuestra excesiva cautela se debía, sobre todo, al hecho de que, como químicos, no nos atrevíamos a anunciar un descubrimiento revolucionario en física. Sin embargo, hablamos de "estallido" del uranio, así llamamos al sorprendente proceso que había producido bario, muy abajo en la tabla periódica[...]. Inmediatamente después de aparecer nuestro artículo, Meitner y su sobrino Otto Frisch, independientemente, salieron con su histórica publicación demostrando cómo el modelo atómico de Niels Bohr podía explicar el rompimiento de un átomo pesado en núcleos de tamaño medio".

Para entender la fisión consiste en provocar el estallido del núcleo de un átomo pesado, obteniendo fragmentos de masa mediana. Por lo tanto consume un neutrón lento y libera, además de 2 ó 3 neutrones rápidos y energía, dos átomos de una masa media (kriptón y bario). Si se consigue disminuir la velocidad de estos neutrones rápidos, estos mismos neutrones son capaces de provocar 2 ó 3 nuevas reacciones etcétera.

Pero ¿Cómo funciona en una Bomba Atómica?

La materia está compuesta de unidades llamadas átomos que tienen en su centro un núcleo capaz de liberar, bajo ciertas condiciones, una cierta cantidad de energía. La energía que cada núcleo puede liberar es pequeñísima comparada con las energías que conocemos en nuestra vida diaria.

La energía almacenada en los núcleos de los átomos se llama energía nuclear. La energía que cada núcleo de uranio libera cuando explota una bomba proviene de su rompimiento (fisión) en núcleos más livianos. Por este motivo, a las bombas nucleares que utilizan como material combustible núcleos de elementos pesados se las llamabombas de fisión (también se las conoce como bombas atómicas o bombas A). Cada vez que un núcleo de uranio se fisiona se forman dos fragmentos de aproximadamente la mitad de la masa original, más dos o tres partículas livianas llamadas neutrones. Los neutrones, junto a los protones, son los constituyentes habituales de todos los núcleos. El uranio tiene 92 protones y 143 neutrones. Durante cada fisión algunos de los neutrones quedan libres y el resto, junto a todos los protones, pasan a formar el par de fragmentos. Este proceso de fisión ocurre de modo espontáneo, pero muy lentamente. Para poderlo aprovechar, ya sea en reactores o en bombas, hay que "ayudar" al uranio a romperse. Esto se consigue lanzando algunos neutrones, ya que al chocar con los núcleos de uranio los rompen y comienza la liberación de energía.

Podemos imaginarnos lo que ocurre adentro de un trozo de uranio: alguno de los neutrones enviados del exterior choca contra un primer núcleo de uranio, lo fisiona produciendo dos fragmentos y dos o tres nuevos neutrones que se alejan rápidamente del lugar, hasta que chocan, cada uno contra un núcleo de uranio, que a su vez se fisiona liberando dos o tres nuevos neutrones. Así se desarrolla una reacción en cadena, en que se tienen cada vez más fisiones debido a que cada una produce más de un neutrón libre. Existen mecanismos que pueden hacer "desaparecer" algunos de los neutrones, por ejemplo si algún núcleo diferente al fisionable los absorbe o si simplemente se escapan del material. Para que las fisiones continúen, a pesar de las pérdidas de neutrones, debe haber en todo momento un número suficiente de neutrones. Esta condición, que depende del tipo de núcleo que se va a fisionar (no sólo sirve el uranio, sino también otros como el plutonio), de la forma y tamaño del aparato diseñado, y del material que rodea al combustible, define una masa crítica. Una masa crítica de combustible es la mínima que mantiene la reacción en cadena, y una bomba necesita una masa mayor que la crítica. Se opina que masas de un kilogramo del uranio fisionable (se le llama uranio 235) serían suficientes para construir una bomba, si se cuenta con un excelente diseño. Un kilogramo de uranio es una esfera de cinco centímetros de diámetro, ¡el tamaño de una pelota de ping-pong!

El Proyecto Manhattan fue el nombre en clave de un proyecto científico llevado a cabo durante la Segunda Guerra Mundial por los Estados Unidos con ayuda parcial del Reino Unido y Canadá. El objetivo final del proyecto era el desarrollo de la primera bomba atómica antes de que la Alemania nazi la consiguiera. La investigación científica fue dirigida por el físico Julius Robert Oppenheimer mientras que la seguridad y las operaciones militares corrían a cargo del general Leslie Richard Groves. El proyecto agrupó a una gran cantidad de eminencias científicas como Robert Oppenheimer, Niels Böhr, Enrico Fermi, Ernest Lawrence, Luis Walter Álvarez, etc. Dado que, tras los experimentos en Alemania previos a la guerra, se sabía que la fisión del átomo era posible y que los nazis estaban ya trabajando en su propio programa nuclear, se reunieron varias mentes brillantes. Exiliados judíos muchos de ellos, hicieron causa común de la lucha contra el fascismo aportando su grano de arena a la causa: conseguir la bomba antes que los alemanes. El proyecto se llevó a cabo en numerosos centros de investigación siendo el más importante de ellos el Distrito de Ingeniería Manhattan situado en el lugar conocido actualmente como Laboratorio Nacional Los Álamos. La prueba Trinity fue la primera prueba de un arma nuclear por los Estados Unidos. Por tanto, fue la primera explosión en la historia de un arma de este tipo. Tuvo lugar el 16 de julio de 1945. La bomba detonada usaba como material fisionable plutonio, igual que la lanzada más tarde sobre Nagasaki, Japón.

Trinity, única foto existente a color de la detonación. Jack Aeby (1945)

A las 05:29:45 hora local, el dispositivo explotó con una energía equivalente a 19 kilotones, equivalentes a 19000 toneladas de TNT (87.5 TJ). Dejó un cráter en el suelo desértico de 3 metros de profundidad y 330 metros de ancho. En el momento de la detonación, las montañas circundantes fueron iluminadas durante uno a dos segundos. Los colores observados de la iluminación variaban desde morado hasta verde, y finalmente a blanco. El estampido de la explosión tardó 40 segundos en alcanzar a los observadores y la onda de choque pudo sentirse a 160 kilómetros de distancia. La nube en forma de hongo alcanzó 12 kilómetros.

El director de Los Alamos, Robert Oppenheimer (1945) quien observó la demostración, más tarde comentó que el evento le recordó una línea de la escritura india Bhagavad Gita : "Me he convertido en muerte, en destructor de mundos".

Little Boy

Little Boy

La primera bomba nuclear utilizada oficialmente en la Segunda Guerra Mundial fue la "Little Boy", dirigida sobre la ciudad de Hiroshima, Japón.

Harry S. Truman informó a Iósif Stalin en la Conferencia de Postdam sobre la finalización de las pruebas de un arma muy poderosa para usar en contra de los japoneses. Stanlin asintió y desconoció la solicitud de Japón para una rendición honrosa con Estados Unidos. Al regreso de Truman de la conferencia dió la orden a las fuerzas aéreas de lanzar la bombas cuando estuvieran listas. Todo el Uranio y el Plutonio fue instalado en dos bombas y llevados a la Isla de Tinian, 2.415 km al sur de Japón.

Iósif Stalin. Harry S. Truman y Wiston Churchil en Postdam, 1945

Así el 6 de agosto de 1945 Little Boy fue lanzada desde el bombardero estadounidense B-29 llamado Enola Gay pilotado por el teniente coronel Paul Tibbets, desde unos 10.450 m de altura. La bomba explotó a las 8:15:45 am. a una altura de 600 m, tardando 53 segundos en explotar arrasando la mayor parte de la ciudad matando a 70,000 personas y dejando heridas a 70,000 quiennes con el tiempo morirían a causa de la radiación.

Little Boy después del lanzamiento sobre Hiroshima, 1945

Características de "Little Boy"
País: Estados Unidos
Tipo: Bomba Nuclear
Acción: Fisión nuclear
Relleno: Uranio 235
Peso: 4400 kg
Largo: 3m
Diámetro: 75cm
Peso del Explosivo: 64 kg
Detonación: 16 Kilotones

Fat Man

Fat Man

También conocida como Mark 3, fue la primera arma atómica de tipo de Implosión, el prototipo fue probado por primera vez en Alamogordo, Nuevo México en 1945.

El segundo ataque fue lanzado el 9 de agosto de 1945 sobre la ciudad japonesa Nagasaki, transportada por un bombardero B-29 “Bockscar”, el arma fue detonada a una altitud de unos 1.800 metros por encima de la ciudad. La bomba tenía una fuerza explosiva (rendimiento) de cerca de 20.000 toneladas de TNT, aproximadamente lo mismo que la bomba lanzada sobre Hiroshima. Pero debido al terreno montañoso de Nagasaki, el daño fue algo menos extensa que en relativamente plana Hiroshima.

Fat Man después del lanzamiento sobre Nagasaki, 1945

La meta original para la bomba era la ciudad de Kokura, pero se encontró que estaba oscurecida por las nubes y el humo de la deriva de incendios provocados por una importante incursión bombardeo B-29 en la cercana Yawata el día anterior. Sweeney procedió por tanto al objetivo alternativo, Nagasaki, que también estaba oscurecido por las nubes, por lo que se le ordenó hacer una aproximación por radar, en el último momento en capitán Kermit K. Beahan enconstró un agujero entre las nubes, posteriormente el Fat Man fue lanzado, después de 43 segundos de caída libre la bomba explotó a las 11:02 am a una altitud de 500 m.

Debido a la intensa nubosidad, la bomba perdió su punto de detonación previsto por casi 2 km y el daño fue menos extensa que la de Hiroshima, estimándose la muerte de entre 35,000 a 40,000 personas de Nagasaki.

Características de "Fat Man"
País: Estados Unidos
Tipo: Bomba Nuclear
Acción: Fisión nuclear
Relleno: Plutonio
Peso: 4670 kg
Largo: 3,3m
Diámetro: 1,5m
Peso del Explosivo: 6.2 kg
Detonación: 21 Kilotones

Fuentes:
https://aquellasarmasdeguerra.wordpress.com/2014/11/12/las-primeras-bombas-atomicas/
http://www.britannica.com/EBchecked/topic/251675/Otto-Hahn
http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen3/ciencia3/120/htm/sec_8.htm
http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen2/ciencia3/061/html/sec_4.html
http://en.wikipedia.org/wiki/Trinity_%28nuclear_test%29
http://es.wikipedia.org/wiki/Harry_S._Truman#Bomba_at.C3.B3mica