Quien cree estar de vuelta de todo es que nunca ha ido a ninguna parte

Un Afortunado Error (3): El error

LA PIZARRA DE YURI.- Para su bomba atómica, los nazis necesitaban plutonio. Para el plutonio, un reactor nuclear. Para el reactor, un moderador neutrónico. Había uno barato, abundante y accesible. Otro era rarísimo, carísimo y remoto. ¿Cuál eligieron? Exacto: el otro. Pero, ¡¿por qué?! Pues ya sabes: dale al play y te enterarás:

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Idioma: Castellano americano neutro.

Próximo episodio el lunes, 30 de enero de 2023.


Y SI QUIERES LEERLO:

La Pizarra de Yuri - Los documentos secretos del proyecto atómico nazi.
Para este podcast contamos con los documentos secretos originales del programa atómico nazi, hoy desclasificados y conservados en los Archivos Federales de Alemania (Bundesarchiv). Todo nuestro agradecimiento por su extrema profesionalidad y colaboración. © Bundesarchiv, con autorización; reproducción no permitida en cumplimiento de sus normas.

Por si no escuchaste ninguno de los episodios anteriores, y muy a lo breve, sólo hay dos materiales explosivos para hacer una buena bomba atómica: el uranio-235 y el plutonio-239. Los nazis no podían conseguir suficiente uranio-235, así que les tocaba hacerla con plutonio-239. ¿Problema? No hay plutonio en la naturaleza. Hay que generarlo con un reactor nuclear. En tiempos de los nazis, esto tenía que ser por fuerza un reactor nuclear de uranio natural. Y los reactores [nucleares] necesitan un moderador neutrónico sí o sí.

OK: Estamos todavía en 1940. Por motivos teóricos, Heisenberg estaba convencido de que tanto el grafito como el agua pesada valían de moderador neutrónico [para esos reactores de uranio natural]. Sin embargo, necesitaban verificarlo experimentalmente y determinar cuánto con absoluta precisión. Con exactitud germánica, como si dijéramos.

Dr. Walther Bothe en 1957. Imagen: Wikimedia Commons.
Walther Bothe en 1957. Imagen: Wikimedia Commons.

Del agua pesada se encargó él mismo, en colaboración con el matrimonio Robert y Klara Döpel. Debido a la importancia de este estudio, el grafito lo estudiaría otro físico prestigiosísimo distinto, con quien Heisenberg sustentaba alguna rivalidad: el doctor Walther Bothe de Heidelberg, director de la unidad de física del Centro de Investigaciones Médicas Kaiser-Wilhelm, padre del primer acelerador de partículas alemán digno de tal nombre y futuro premio Nobel. Si te crees más capaz que él, siempre puedes levantar la mano y ofrecerte voluntario, kamerad.

Además, el doctor Bothe tenía experiencia en la materia. Entre otros trabajos relativos al uranio como combustible para obtener energía nuclear, el 5 de junio de 1940 ya había realizado el correspondiente estudio sobre una muestra de carbono común, concluyendo que su longitud de difusión ascendía a 61 cm. Esto es: bien por encima del límite mínimo de 37 cm y más de la mitad de la estupenda agua pesada.

Pensaba que esa cifra de 61 cm aún podía mejorarse, porque su muestra de carbono estaba bastante contaminada con calcio, magnesio y otras cosas que alteran el resultado; según sus estimaciones, usando grafito ultrapuro podría llegarse a 70 cm, prácticamente en el centro de la longitud de difusión necesaria. Así lo plasmó en sus conclusiones:

"...siguiendo [el dato] G1.(3) la absorción es del 6% con una longitud de difusión de 61 cm. Esto se acerca bien al valor de 70 cm, donde Heisenberg ha demostrado que es posible [el reactor] [...]. Con el límite de error estimado, queda determinada en el límite mínimo de la longitud de difusión (37 cm). [...] Usando carbono puro, la longitud de difusión podría ser mayor que 70 cm [...]

En todo caso, se precisan más experimentos con el carbono. Parece que la idea es ensamblar inmediatamente una Máquina [un reactor] juntando [uranio] y carbono. El carbono puro podría obtenerse, por ejemplo, mediante las vías propuestas por Joos, para después llevarlo al método del electrografito hasta una densidad de 1,5."

–Walther Bothe, "La Longitud de difusión de los neutrones térmicos en el carbono". Fechado el 5 de junio de 1940, Kernphysikalische Forschungsberichte (G-12).

Así pues, durante las últimas semanas de 1940 el doctor Bothe de Heidelberg se puso a la labor junto con Peter Jensen y algunos estudiantes universitarios de confianza reclutados como ayudantes. Con el máximo secreto, montaron en un sótano del Centro de Investigaciones Médicas un apparat, o sea un dispositivo, para realizar la medición. Usaron electrografito de la máxima calidad suministrado por Siemens-Plania: el mejor grafito que podía conseguirse en la Europa del periodo.

Tal dispositivo era básicamente una esfera de 1.10 metros de diámetro formada por bloques de este electrografito con una funda exterior de caucho, que se sumergía en un tanque de agua.

La esfera estaba provista con una estructura de aluminio en la parte inferior, montada sobre una base de hierro y madera encerada, pero por lo demás era autoportante; en la parte exterior había cintas de cadmio. Por arriba dejaron un canal libre para introducir las sondas y la fuente neutrónica, que era un preparado de radón-berilio con una actividad de setenta milicurios; este canal se cerraba a continuación introduciendo más grafito en bloques cilíndricos. En un determinado momento del informe que escribiría con posterioridad, Bothe se queja de no tener medios para hacer un montaje más elaborado.

Esfera de Bothe para medir la longitud de difusión neutrónica en el electrografito. Bundesarchiv.
Esfera de Bothe para medir la longitud de difusión neutrónica en el grafito. En Kernphysikalische Forschungsberichte (G-71), 20 de enero de 1941. Imagen: © Bundesarchiv, con autorización; reproducción no permitida en cumplimiento de sus normas.

El 20 de enero de 1941, el futuro premio Nobel da a conocer sus resultados entre los miembros del segundo club del uranio con un informe ultrasecreto titulado La longitud de difusión de los neutrones térmicos en el electrografito [W. Bothe y P. Jensen, Die Absorption thermischer Neutronen in Elektrographit, en Kernphysikalische Forschungsberichte G-71]. Las mediciones obtenidas hacen empalidecer a más de uno:

"[...] se calcula la longitud de difusión:

L = 36 ±2 cm."

El error de Bothe que condenó al programa atómico alemán
El error de Bothe que condenó al programa atómico alemán en su documento secreto original "La longitud de difusión de los neutrones térmicos en el electrografito". En Kernphysikalische Forschungsberichte (G-71), © Bundesarchiv, con autorización; reproducción no permitida en cumplimiento de sus normas.

Bien destacadito en su propia línea y su propio párrafo, porque el resultado es de lo más sorprendente; contrario a la teoría y un verdadero jarro de agua helada para el programa atómico alemán. Helada como las aguas de Vemork, Noruega, que acababan de convertirse en su única posibilidad. Esos treinta y seis centímetros del grafito resultaban radicalmente insuficientes, uno por debajo del mínimo absoluto de 37.

Y un gravísimo error: la verdadera longitud de difusión neutrónica en el grafito es de 54,4 cm, muy correcta para un moderador, cosa que en los Estados Unidos midieron Szilárd y Fermi con éxito. Basándose en ese dato erróneo, Bothe afirma inmediatamente a continuación en su escrito original, que tenemos por aquí con todos los sellos de "alto secreto" ya tachados después de tanto tiempo:

"Con los [valores] sobre los que se basan los cálculos de Heisenberg se esperaría una longitud de difusión L0 = 61 cm. La longitud de difusión medida es mucho menor y la absorción mucho más fuerte, por lo que el carbono estudiado aquí difícilmente debería tomarse en consideración como un material moderador para la Máquina [el reactor]."

La conclusión derivada del error de Bothe
La conclusión derivada del error de Bothe: el grafito no sirve como moderador neutrónico. En "La longitud de difusión de los neutrones térmicos en el electrografito", Kernphysikalische Forschungsberichte (G-71), © Bundesarchiv, con autorización; reproducción no permitida en cumplimiento de sus normas.

Con todas las letras y subrayado en el documento original. Por cierto, que el buen doctor Bothe se nos antoja un poco listillo a la hora de quitarse problemas de encima: cabría recordar que esos "valores sobre los que se basan los cálculos de Heisenberg" son los mismos que él dedujo siete meses antes.

Da igual: es una catástrofe de todos modos. Tras un cuidadoso análisis de impurezas obtenido quemando una cantidad del carbono para estudiar sus cenizas, determina en las conclusiones:

"En todo caso, se puede juzgar a partir del estado presente de la teoría que el carbono [grafito], aunque haya sido manufacturado con los mejores métodos técnicos conocidos y esté libre de impurezas, probablemente no sirve como material moderador para la Máquina en cuestión a menos que se acumule [enriquezca] el isótopo 235."

Conclusión de Bothe
Bothe especifica: el grafito no les sirve para su reactor a menos que se enriquezca el uranio, cosa que la Alemania Nazi no tenía la capacidad de hacer. En "La longitud de difusión de los neutrones térmicos en el electrografito", Kernphysikalische Forschungsberichte (G-71), © Bundesarchiv, con autorización; reproducción no permitida en cumplimiento de sus normas.

Eso último es lo que hacemos ahora en las centrales nucleares modernas, que suelen estar moderadas con agua ligera. Agua "corriente", vamos. Pero ya dijimos que la Alemania Nazi no tenía modo de enriquecer uranio en ninguna cantidad práctica, y que incluso a Estados Unidos por poco no le costó la herencia.

Así que estas conclusiones de Bothe fueron devastadoras. Si para Alemania el grafito no servía como moderador y enriquecer uranio resultaba inviable económicamente... entonces la vía del plutonio para su bomba atómica debía discurrir necesariamente por el camino del agua pesada, largo, caro y complicado. A partir de este momento, el pesimismo comienza a instalarse en la comunidad de los científicos atómicos alemanes, lo que va traduciéndose en desinterés por parte de los dirigentes políticos nazis. Siguiendo de nuevo a Werner Heisenberg:

"No hubo más interés en el grafito, a pesar de saber que el agua pesada era muy escasa, debido a que el experimento de Bothe no era correcto. Bothe había hecho esta medida del coeficiente de absorción del carbono puro y se le deslizó un error en el experimento. Sus valores eran demasiado altos [en absorción; bajos en difusión] pero asumimos que eran correctos y no creíamos que el grafito se pudiera usar."

Atención a las fechas. Las fechas son muy importantes:

Fecha y firma del documento erróneo de Bothe. © Bundesarchiv. Reproducción prohibida.
Fecha de firma en la última página del análisis con el decisivo error de Bothe "La longitud de difusión de los neutrones térmicos en el electrografito", Kernphysikalische Forschungsberichte (G-71): 20 de enero de 1941. © Bundesarchiv, con autorización; reproducción no permitida en cumplimiento de sus normas.

Estamos todavía en enero de 1941.

Por el oeste, Alemania ya había ocupado Francia, Bélgica, Holanda, Noruega, todo lo que les pareció bien excepto el Reino Unido, además de todas las anexiones previas a la guerra. La Europa continental entera, desde el Vístula y el Danubio hasta el Atlántico, está en manos nazis o de amigos de los nazis a excepción de un par de países neutrales. Esa es una muy buena posición para atrincherarse en el Viejo Continente.

Por el este, se han trincado media Polonia y aún no han invadido la Unión Soviética, con la que mantienen una paz precaria en base al pacto Mólotov–Von Ribbentrop.

Pearl Harbor no ha ocurrido tampoco todavía y no ocurrirá hasta diciembre: los Estados Unidos siguen fuera del conflicto durante todo ese año crítico de 1941.

En estos momentos, sólo el tropezón de la Batalla de Inglaterra empaña los éxitos alemanes.

La guerra se lucha ahora mismo en África, lejos de la Fortaleza Europa. Los grandes bombardeos que más adelante aniquilarían las ciudades e industrias alemanas caen de momento principalmente sobre el Reino Unido, a manos de la Luftwaffe. Faltaba más de un año para que se pusiera en marcha en serio el Proyecto Manhattan, o sea el proyecto estadounidense para hacer la bomba atómica.

Von Braun y los demás chicos de los cohetes, que un día acabarían llevando al hombre a la Luna, continuaban en Alemania todavía desarrollando los misiles balísticos V-2.

Todas las posibilidades estaban abiertas aún.

¿Qué habría sucedido si Bothe no se hubiera equivocado? ¿Y si alguien hubiese dicho a la dirigencia nazi durante la primavera de 1941: "Podemos construir un reactor de grafito y fabricar plutonio, podemos hacer bombas atómicas, consígannos algo de tiempo y uranio; es cosa de cuatro o cinco años, puede que menos si nos dotan con la mitad de los medios que harían falta para invadir la URSS el próximo verano"?

Por supuesto, resulta imposible saberlo. Sí conocemos, en cambio, lo que sucedió en realidad.

En estas mismas fechas de 1941, la empresa Auergesellschaft que mencioné anteriormente ya había fabricado varias decenas de toneladas de óxido de uranio y Degussa de Fráncfort, los primeros 280 kg de uranio metálico para el reactor de Heisenberg (en parte con mineral capturado durante la conquista de Bélgica). Los norteamericanos no empezarían a disponer de este material hasta 1942, cuando los científicos alemanes ya contaban con siete toneladas y media.

En diciembre de 1942, la Pila Chicago-1 de Fermi y Szilárd necesitó 6 toneladas de uranio puro y 34 de óxido de uranio para convertirse en el primer reactor operativo de la historia. Pero no estamos en 1942: estamos aún en 1941, y el Tercer Reich tiene ya casi todo el uranio necesario.

Ya dijimos que en Alemania había [y hay] grandes minas de carbón; con él, compañías como Siemens-Plania, IG Farben, Degussa y otras podrían haber producido grafito de calidad nuclear a poco que sus científicos atómicos les hubieran dicho cómo hacerlo.

Esto, evidentemente, no sucedió. En vez de eso, el agua pesada se convirtió en un recurso estratégico de primer orden, la única posibilidad. A partir de estas fechas, se realizaron numerosas actuaciones para asegurar el agua pesada noruega de Norsk Hydro, y también para empezar a producirla en Alemania. Pero esto último no les salió muy bien. Hacia finales del verano de 1941 encargaron a Norsk Hydro 1.500 kilos de agua pesada. Para fin de año, ya habían recibido los primeros 361.

Durante el mismo 1941 hubo diversos intentos para enriquecer uranio de manera más eficiente, lo que habría despertado un interés renovado en el grafito (posiblemente sacándoles de su error). Pero a pesar de que alguno tuvo éxito, no se vieron capaces de continuar por ese camino debido a las limitaciones económicas.

Así les quedó definitivamente vedada la vía del uranio. Sólo era posible la vía del plutonio, como concluyera el singular Fritz Houtermans en agosto de este año, lo que —como dijimos— exigía construir un reactor sí o sí. A partir de finales de 1941, todos los intentos de los científicos atómicos alemanes estuvieron orientados a crear este reactor de uranio natural + agua pesada. En palabras de Heisenberg,

"fue en septiembre de 1941 cuando vimos ante nosotros un camino abierto que conducía a la bomba atómica."

En octubre, un atribulado Heisenberg se reunía en Dinamarca con Niels Bohr para conversar sobre la moralidad de que los científicos contribuyeran a esta clase de invenciones terribles; Bohr malinterpretó la conversación por completo e informó a los Estados Unidos de que Alemania estaba cerca de conseguir la bomba atómica. Poco después, Bohr huyó también a ese país.

Puede imaginarse la alarma que despertaron estas palabras, reforzando la reciente decisión del presidente Roosevelt de iniciar el desarrollo de esta nueva clase de arma. Hasta esos instantes, y aún durante unos meses más, el proyecto Manhattan tan solo se componía de investigaciones aisladas.

Stalin, Roosevelt y Churchill en la Conferencia de Teherán (1943). Imagen: Wikimedia Commons.
Stalin, Roosevelt y Churchill en la Conferencia de los Aliados en Teherán (1943). Pese a que sus científicos venían avisándole desde al menos 1939, el presidente de los EE.UU. Franklin D. Roosevelt se tomó su tiempo antes de destinar los inmensos recursos que requería el Proyecto Manhattan para crear armas nucleares. No echó la firma inicial hasta octubre de 1941 y la definitiva, en enero del siguiente año. Como resultado, el proyecto sólo aceleró en serio a mediados de 1942. Eso podría haber dado entre nueve meses y un año y medio de ventaja a la Alemania Nazi, dependiendo de lo deprisa que hubieran tomado decisiones por su parte. Imagen: Wikimedia Commons.

En diciembre de 1941, con las fuerzas alemanas detenidas a las puertas de Moscú, el ministro de Armamento y Municiones Fritz Todt comunicó a Hitler que la economía de guerra alemana estaba al borde de su punto de ruptura. Desde ese momento, cualquier incremento de gasto en un ámbito debía conducir necesariamente a una reducción en otros o el país colapsaría.

Así pues, se cursaron órdenes para evaluar todos los programas armamentísticos y concentrar los recursos en aquellos que pudieran obtener resultados antes de que acabase la guerra. El profesor Schumann, director de investigaciones militares, escribió a los distintos institutos del uranio transmitiéndoles estas instrucciones.

Llegaba la hora de la verdad para el programa atómico nazi. Si tenía que ir adelante, era ahora o nunca.

En el próximo episodio descubriremos lo que ocurrió, lo que no ocurrió y lo que podría haber ocurrido. Y cómo fue posible que un científico de la talla de Bothe cometiera semejante error sin que nadie se diera cuenta. Es más: ya con todos los hechos y datos duros, que como te digo sacamos directamente de los Archivos Federales de Alemania, y para que no se diga que somos de medias tintas...

... en el próximo episodio incluso especularemos sobre el what if: ¿y si Bothe no se hubiera equivocado? ¿Y si los científicos nazis hubieran comprendido que tenían un camino abierto a la bomba de plutonio en ese decisivo mes de enero de 1941, antes de ir a la guerra contra la Unión Soviética y Estados Unidos a la vez? ¿Habrían podido conseguirla a tiempo y dar lugar a un mundo nazi triunfal?


Dirección: Dany Saadia.
Documentación y guiones: Toni E. Cantó, "Yuri".
Locución y producción: Eduardo Albornoz.
Este podcast Un Afortunado Error (3) - El error es una obra original de Dixo (2023) y, excepto donde se indique específicamente lo contrario, lo difundimos bajo licencia Creative Commons BY-NC-ND 4.0 Internacional.

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