Ignacio Mártil
Catedrático de Electrónica de la Universidad Complutense de Madrid y miembros de la Real Sociedad Española de Física

Se van a cumplir en los próximos días, 77 años de los bombardeos de Hiroshima (6-agosto-1945) y Nagasaki (9-agosto-1945), acciones con las que finalizó la Segunda Guerra Mundial. Como la fecha no es redonda, el recuerdo será efímero, pero no por ello debemos olvidar qué pasó allí. No entro a valorar si el bombardeo atómico fue evitable, si Japón se hubiera rendido igualmente, si en realidad fue un aviso a la URRS, etc. Para eso hay excelentes publicaciones que lo analizan en profundidad. En este artículo describo los principales acontecimientos desde el punto de vista científico (que nunca es ajeno a la política y menos aún en aquellos años) que llevaron a la obtención y posterior utilización de la bomba atómica.

El bombardeo de Hiroshima y Nagasaki escenificó la conjunción de los tres grandes programas de armamento puestos en marcha por EE. UU. en esa conflagración, que dotaron al país de una nítida superioridad militar de carácter estratégico:

- El bombardero estratégico B-29 Superfortress.

- La bomba atómica, obtenida gracias al denominado Proyecto Manhattan.

- El programa para construir radares operativos a frecuencias de microondas.

Como es bien conocido, el único ataque con bombas atómicas de la historia fue llevado a cabo por el B-29, el modelo de bombardero más avanzado de los EE. UU., que probablemente representa mejor que cualquier otro el poderío industrial estadounidense; la bomba atómica y el radar, sin duda representan el poderío científico y el tecnológico de ese país.

La acción sobre Hiroshima y Nagasaki se pudo llevar a cabo, entre otra serie de factores, debido a que los B-29 iban equipados con el radar más avanzado del momento, el AN/APQ-13, un sistema de ayuda a la navegación y exploración del terreno. La cúpula donde se situaba la antena de barrido del radar iba emplazada en el vientre del avión, entre las bahías de almacenamiento de las bombas; se puede ver en la imagen.

Formación de bombarderos B-29 en vuelo para realizar una incursión sobre Japón. Señalada la cúpula inferior de protección de la antena del radar AN/APQ-13

1. El descubrimiento de la fisión del átomo

En los años finales de la década de 1930, un gran temor se extendió entre la comunidad científica de las principales democracias occidentales: la posibilidad de que Alemania pudiera disponer de una bomba atómica. El descubrimiento de la fisión nuclear por parte de los químicos alemanes Otto Hahn  y Fritz Strassmann  en 1938, junto con su explicación teórica por parte de Lise Meitner y su sobrino Otto Robert Frisch hizo que la obtención de una bomba atómica fuera una posibilidad algo más que teórica. Se temía que los alemanes fueran los primeros en desarrollar una de estas bombas, temor muy acentuado especialmente entre los científicos que habían huido de la Alemania nazi y otros países, como Enrico Fermi (un gran científico experimental, que construyó el primer reactor nuclear) emigrado en 1939 a EE. UU. desde Italia​.

A finales de la década de 1930 ya se sabía que la energía liberada al dividir el núcleo de ciertos átomos podría usarse para construir un arma, siguiendo los trabajos teóricos de Albert Einstein, plasmados en una de las ecuaciones más famosas de la física:

                                              E = m c²

La ecuación que dice que una pequeña cantidad de masa m puede convertirse en una gran cantidad de energía E porque el factor c² (la velocidad de la luz, 300.000 km/s, elevada al cuadrado) es un número descomunal.

Ante la posibilidad de que Hitler pudiera desarrollar un arma de esas características, en agosto de 1939 los físicos de origen húngaro Leó Szilárd, Edward Teller y Eugene Wigner, quisieron alertar de esta amenaza a Franklin D. Roosevelt, Presidente de EE. UU., para que su país pusiera en marcha cuanto antes su propio programa nuclear.  Tras debatir la cuestión entre los tres, Szilard redactó una carta dirigida a Roosevelt alertándole de la situación. Con objeto de que tuviera el eco que debía, propuso a su amigo Einstein que firmara dicha carta, al ser por aquel tiempo el físico teórico más célebre del mundo. Einstein accedió gustoso, ante la amenaza global que intentaba prevenirse. En dicha carta, se urgía Roosevelt a tomar medidas para adquirir reservas de mineral de uranio y acelerar la investigación que Enrico Fermi y otros científicos estaban llevando a cabo sobre las posibilidades de provocar reacciones nucleares en cadena a partir del bombardeo con neutrones de ciertos átomos pesados, como el uranio o el plutonio.

Ilustración del concepto de fisión nuclear: los neutrones liberados tras el impacto de un neutrón con un átomo de U-235 provocan nuevos procesos de fisión, dando lugar a una reacción en cadena como la que se produce en una explosión atómica

La siguiente figura muestra la célebre carta de Einstein–Szilard, alentando al Presidente Roosevelt a emprender acciones decididas hacia la consecución de la bomba atómica. La carta está fechada el 2 de agosto de 1939, justo un mes antes del comienzo de la Segunda Guerra Mundial. En el último párrafo se alerta especialmente de las acciones emprendidas por la Alemania nazi en este ámbito: "Ciertamente, Alemania acaba de frenar la venta de uranio de las minas checoslovacas que controla. Que se haya tomado una acción tan rápida, tal vez podría entenderse sobre la base de que el hijo del Subsecretario de Estado alemán, von Weizsäcker, está vinculado al Instituto Kaiser-Wilhelm de Berlín, donde se está repitiendo parte del trabajo realizado en EE. UU. sobre el uranio"

Carta Szilard-Einstein, fechada el 2 de agosto de 1939

2. Puesta en marcha del Proyecto Manhattan

El presidente Roosevelt se tomó muy en serio la amenaza, firmó la orden de desarrollar un arma nuclear y puso al frente de tan ambicioso proyecto a un militar y a un científico: el General Leslie Groves, y el físico teórico Robert Oppenheimer.

Izquierda: el general Leslie Groves. Derecha: Robert Oppenheimer

Ambos se convirtieron en los líderes del programa denominado con el nombre clave Proyecto Manhattan, que inició sus trabajos en enero de 1942. Oppenheimer dispuso de recursos ilimitados para su trabajo científico y reunió a un extraordinario grupo de físicos, químicos, técnicos e ingenieros para alcanzar el objetivo de construir una bomba atómica. Reclutó a las mentes más brillantes de la época: Niels Bohr (uno de los más grandes físicos nucleares de su tiempo, Premio Nobel de Física en 1922), Enrico Fermi (Premio Nobel de Física en 1938), Richard Feynman (un joven genio poco conocido entonces, que recibiría el Premio Nobel de Física en 1965) y muchos otros, hasta completar una impresionante lista de científicos de la mayor cualificación de su tiempo.

Para ahorrar en recursos y en seguridad, Oppenheimer propuso reunir a todos los científicos y llevarlos a un lugar secreto donde no tendrían comunicación con el exterior. La idea fue aceptada con gusto por los militares, quienes solicitaron un lugar con buen clima para poder trabajar todo el año, lejos de cualquier costa para prevenir posibles ataques enemigos, alejado de grandes ciudades para no levantar sospechas de la población, y lo más aislado posible pero al mismo tiempo dotado ya de carreteras construidas para no retrasar el proyecto.

Por motivos familiares, Oppenheimer conocía un emplazamiento con todas las características solicitadas por Groves en las montañas de Nuevo México donde sólo había un par de ranchos y una escuela conocida como Los Álamos Ranch School. A fines de 1942 el gobierno compró las tierras y un enorme contingente militar levantó en pocas semanas una ciudad completa que pasó a llamarse simplemente Los Álamos.

La red de laboratorios y empresas implicadas en la obtención de la bomba era enorme y no se limitaba al recinto de Los Álamos. El Proyecto Manhattan fue creciendo progresivamente hasta tener más de 130.000 empleados, con un coste total del Proyecto cercano a los 1.900 millones de dólares de la época (unos 31.000 millones actuales).

El material necesario para construir el arma nuclear (uranio y plutonio de alta pureza) era muy escaso y difícil de conseguir y fue lentamente recolectado y fabricado en otros laboratorios mediante nuevas técnicas desarrolladas como parte el Proyecto. Prueba de esa escasez es que en el verano de 1945, tras algo más de tres años de trabajo, sólo había material suficiente para construir tres bombas, una de uranio y dos de plutonio. Se decidió que una bomba de plutonio sería usada como prueba y las otras serían usadas en el campo de batalla. Los estudios previos habían mostrado que para obtener una reacción en cadena que provocara una explosión devastadora, era necesario que la cantidad de material radiactivo que debía llevar cada bomba tenía que ser superior a una cierta cantidad denominada masa crítica. Concluyeron que una bomba fabricada con uranio funcionaría al hacer chocar dos porciones de uranio impulsadas a alta velocidad una contra la otra, cada una de ellas con una masa inferior a la crítica, con objeto de poderla transportar sin peligro. Esto se lograría con una especie de cañón incluido en la bomba, que dispararía una de las porciones de uranio contra la otra. Este mecanismo, de tamaño relativamente reducido, posibilitó la construcción de una bomba con unas dimensiones adecuadas para poder ser transportada en un avión.

El uso del plutonio era más complejo, ya que no permitía usar el mecanismo ideado para el uranio, al ser necesaria una compresión simétrica de la masa de plutonio para generar la reacción en cadena. Este problema fue resuelto con una bomba de geometría esférica, en la que una pequeña esfera de plutonio, situada en el centro del dispositivo, sería comprimida por explosivos convencionales que explotarían todos a la vez de manera simétrica tras colocarlos en el exterior de la esfera, rodeándola por completo. La imagen muestra ambos artefactos, con un esquema de la estructura interna de cada uno:

Izquierda: bomba de uranio. Derecha, bomba de plutonio

En julio de 1945 la bomba de uranio y las dos bombas de plutonio estaban terminadas. Una de las bombas de plutonio se probó con éxito el 16 de julio de 1945 en una planicie del desierto al sur de Nuevo México llamado Alamogordo y a la prueba se le dio el nombre clave Trinity. Por su forma y tamaños, las otras dos bombas fueron denominadas Little Boy (la de uranio, que se lanzó sobre Hiroshima) y Fat Man (la de plutonio, arrojada en Nagasaki).

Groves, Oppenheimer y su equipo consiguieron fabricar la primera bomba atómica en tan solo 3 años y algunos meses desde la puesta en marcha del Proyecto, lo que desde el punto de vista estrictamente científico fue un rotundo éxito. Los B-29 que arrojaron las bombas (Enola Gay y Bockscar), realizaron su vuelo hacia las dos ciudades gracias a la ayuda del radar AN/APQ-13 ya señalado.