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Jugando con átomos

Si bien la versión oficial consagra a Otto Hahn y a Fritz Straßmann como los gestores de la primera fisión nuclear, se ha dejado de lado la figura de Lise Meitner en este descubrimiento por ser mujer y judía, obligada a escapar de Alemania con la ayuda de Hahn.

Tanto los Aliados como los alemanes estaban convencidos de que esta sería una guerra tecnológica. Ya lo había sido la Primera Guerra, con tanques, gases y submarinos, aunque en esa oportunidad el despliegue energético fue de masa muscular. Hombres y caballos empujaron los cañones por los caminos enlodados y las trincheras atestadas de muertos. En esta nueva contienda los vehículos blindados, las motos, los célebres jeeps, los panzers, los aviones y los buques necesitaban petróleo y eso era algo con lo que podían contar los Aliados, pero no los alemanes. De allí que gran parte del esfuerzo bélico del Reich consistió en capturar los pozos petroleros de Rumania, más adelante los ucranianos o intentar llegar hasta los pozos árabes por el norte de África. Al fracasar este objetivo perdieron la guerra, pero ¿cómo se abastecieron durante cinco años? Gracias a la fórmula de Friedrich Bergius. Este químico, oriundo de la ciudad de Breslaviam, había estudiado con Fritz Haber y, al igual que este, fue laureado con el premio Nobel de 1931 (junto a Carl Bosch) por la creación y desarrollo de métodos químicos de alta presión. Desde fines de la década del XX, Bergius estaba trabajando en la obtención de combustibles líquidos a partir de la hidrogenación del carbón a fin de reemplazar al petróleo que escaseaba en Alemania. El mismo Hitler le encomendó al historiador Von Schmidt Pauli destacar la actividad de Bergius en una publicación titulada “Un científico alemán lucha contra el bloqueo inglés” (1943).

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Friedrich Bergius.
Friedrich Bergius.

Además del combustible sintético, Bergius había descubierto una forma de obtener azúcar a partir del aserrín de madera, un logro importantísimo para un país limitado en su capacidad de obtener alimentos. Este producto (fruto de exponer el aserrín al ácido) fue fuente de alimento, especialmente para los prisioneros en los campos de concentración.

El proyecto de Bergius permitió producir combustibles líquidos sintéticos a partir del carbón en gran escala. El 90% de los combustibles que se usaban en Alemania hacia el final de la guerra era de origen sintético. Sin embargo, no llegaron a construirse todas las centrales necesarias para abastecer al ejército alemán extendido por toda Europa. Esta falla de cálculo más la caída de Stalingrado que impidió acceder a los pozos ucranianos, fueron el fin del sueño milenario de Hitler.

El Alto Mando alemán tenía un plan B para lidiar con el crítico problema de la producción de energía: la fisión nuclear. Al comienzo de la guerra, tanto para los Aliados como para los nazis, el proyecto parecía disparatado pero tentador.

Podríamos afirmar que la saga atómica comienza con Leó Szilárd (1898-1964), el primer físico en pensar seriamente en construir una bomba atómica inspirada en la novela de ciencia ficción de H.G Wells: The world set free. Szilárd era de origen judío y se fue de Alemania antes de la persecución por la imposición de las leyes raciales. Adelantarse a los acontecimientos fue su mayor habilidad. “Para triunfar uno no debe ser más inteligente que los demás, solo debe llegar más temprano”. Szilárd inmediatamente se instaló en Inglaterra donde comenzó a trabajar en la exploración de la energía atómica.

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Leó Szilárd.
Leó Szilárd.

Su idea sobre la construcción de armas nucleares le llegó como una revelación. En otoño de 1933, mientras esperaba cruzar la calle frente al Museo Británico, la posibilidad de una reacción nuclear en cadena se le hizo evidente. La idea le vino después de un enojo con Lord Ernest Rutherford (1871-1937)(1). Este había propuesto un modelo atómico con un núcleo de carga positiva y neutrones, rodeado por orbitas de electrones de cargas negativas, pero Rutherford sostenía que poca energía podía obtenerse de la fisión atómica a pesar de ser el primer científico en transmutar elementos al bombear el núcleo del átomo de nitrógeno con partículas alpha provenientes del radio. Dos de sus discípulos, James Chadwick (1891-1974) y Fritz Houtermans (1903-1966), habían descubierto el neutrón y declarado que los neutrones al bombardear los núcleos de algunos isótopos podían liberar energía.

A pesar de estos hechos confirmados por sus discípulos, Rutherford estaba tan convencido de que no podía ser así, se negaba sistemáticamente a discutir la idea de la fisión nuclear con Szilárd, aunque este estuviese convencido de lo contrario. Tan seguro estaba, que en 1933 Szilárd solicitó la patente por una reacción nuclear en cadena.

Siguiendo a Chadwick y Houtermans, Szilárd creía en el uso de los neutrones radicaba la solución. Estos continuarían golpeando núcleos sucesivamente como carambolas de un billar, de tal forma que en escasos segundos billones de átomos estarían comprometidos haciendo posible una reacción en cadena.

La presunción teórica y con hipotéticas aplicaciones, pero cuando la amenaza de una guerra con Hitler se hizo real, Szilárd no dudó en ceder la patente al Almirantazgo Británico.

Szilárd no fue el único en pensar en una bomba atómica. Dos años más tarde, el físico francés Jean Frédéric Joliot-Curie (1900-1958) (2), cuando recibió el premio Nobel, en su discurso ante la Academia Sueca, advirtió sobre los problemas de una reacción nuclear. Él estaba trabajando en el uso de uranio y agua pesada, experiencia que le sirvió a los nazis cuando seis años más tarde tomaron París y se aprovecharon de los adelantos obtenidos por Joliot-Curie.

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Frédéric y Irène Joliot-Curie.
Frédéric y Irène Joliot-Curie.

Las investigaciones sobre energía nuclear proliferaron en la década del 30. El italiano Enrico Fermi (1901-1954) sistemáticamente investigó las propiedades de los neutrones. Su prestigio le había granjeado el apodo de “el Papa de la física”; su laboratorio era como el Vaticano de la energía nuclear. Usando una botella llena de polvo de berilio y radón para generar neutrones, Fermi irradió cada elemento de la tabla periódica transmutándolos en isótopos radioactivos. En este proceso descubrió que al “bombardear” al uranio (el más pesado de los elementos conocido) se producía la aparición de nuevos elementos radioactivos a los que llamó “transuránicos”. Sin saberlo, había escindido el átomo de uranio.

Después de esta experiencia, Fermi consideró el uso del ciclotrón (3) para acelerar los iones, utilizando un alto voltaje diferencial en un campo magnético. A pesar de usar energías de hasta nueve millones de voltios, el núcleo aún resistía el bombardeo de neutrones. El núcleo parecía impenetrable.

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Enrico Fermi.
Enrico Fermi.

En la Alemania de Hitler había quedado la tía de Szilárd, Lise Meitner (1878-1968), una de las mujeres más conocida dentro de la física europea. En realidad, Lise era austriaca y no se sintió intimidada por el advenimiento de Hitler ni se sintió obligada a renunciar en protesta por la persecución de sus colegas judíos. Después de la guerra se arrepintió de esta concesión que había realizado al régimen racista.

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Lise Meitner.
Lise Meitner.

Fueron Meitner, junto a Otto Hahn y Fritz Straßmann (1902-1980) quienes reprodujeron las pruebas de Fermi, prestando atención a las extrañas partículas que se generaban después del bombardeo. Sus resultados fueron publicados en 1935. Un año más tarde, Meitner era nominada por Max Planck para el premio Nobel de Química. En realidad, era una maniobra de Plank, Heisenberg (1901-1976) y Laue para concederle a Meitner cierta “inmunidad” académica más allá de su nacionalidad austriaca. La frágil estabilidad llegó a su fin en 1938 cuando se produjo la anexión de Austria a la Alemania nazi (Anschluss) y la renuncia de Plank a la Káiser Wilhelm Institute.

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Fritz Straßmann.
Fritz Straßmann.

Con esta anexión, las leyes raciales entraron en vigencia en Austria y comprometieron a Meitner. Bajo esta circunstancia, Lise tomó la decisión de irse de Alemania, pero su pasaporte austriaco había perdido vigencia y no le otorgaban el pasaporte alemán. Su situación se tornó muy peligrosa, más cuando su amigo Hahn le comunicó que no podía continuar siendo miembro del Káiser Wilhelm Institute por su condición judía. Sin embargo, y por tratarse de una científica tan destacada, podía seguir trabajando en forma “extraoficial”.

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Otto Hahn y Lise Meitner.
Otto Hahn y Lise Meitner.

Carl Bosch (1874-1940), el antiguo colaborador de Fritz Haber y actual presidente del Káiser Wilhelm Institute, salió en ayuda de su colega y promovió una visita de Meitner a Holanda, Copenhague e Inglaterra. Las autoridades rechazaron la propuesta considerando su condición de “no aria” y que su presencia podía actuar “en contra de los intereses alemanes”. Meitner no podía trabajar en Alemania porque era judía y, a la vez, no podía abandonar el país porque era científica. Un nudo gordiano.

A su rescate vino el físico holandés Dirk Coster (1889-1950) de la Universidad de Groningen, prometiéndole a Meitner un puesto por un año en esa universidad. El tema se mantuvo en el mayor secreto.

En vísperas de su partida, la doctora Meitner trabajó como siempre en el Instituto para no levantar sospechas, hizo una maleta con algunas pertenencias y pasó la noche insomne en el hogar de Otto Hahn. Como a los alemanes les estaba prohibido retirar más de diez marcos del país, Hahn le entregó a Meitner un anillo de diamantes de su abuela para comprar voluntades en caso de ser necesario.

El doctor Coster la esperó en la estación de Berlín sin hacer contacto con ella por temor a la Gestapo. Cuando, después de siete horas, el tren llegó al límite con Holanda, los oficiales de la aduana holandesa convencieron a sus colegas alemanes de permitirle el ingreso a la doctora merced a una “amigable persuasiónque el doctor Coster había preparado días antes. Coster y Meitner recién se reunieron en el tren a Groningen. Al arribar a la Universidad le enviaron un telegrama a Hahn informándole que “el bebé” había arribado a salvo. Días más tarde, Meitner viajó a Estocolmo para trabajar en el laboratorio de Manne Siegbahn (1886-1978), lugar en el que se contactó directamente con Niels Böhr (1885-1962).

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Niels Böhr.
Niels Böhr.

Como ya dijimos, antes de escapar de Berlín, Meitner había estado trabajando con Hahn y Straßmann sobre los nuevos y misteriosos elementos radiactivos que surgían después de bombardear el uranio con neutrones, como lo había realizado Joliot-Curie. En su trabajo afirmaba que el elemento obtenido de esa experiencia era un isótopo radiactivo del bario (elemento de menor peso molecular del uranio). Esto sugería que habían partido al átomo del uranio, una circunstancia sorprendente para los conocimientos de la época. Junto a Hahn y Straßmann reprodujeron la experiencia y, para su sorpresa, detectaron trazas de radioactividad de un elemento semejante al bario que perdía su intensidad en pocas horas. Efectivamente, habían partido al átomo de uranio y una de las fracciones obtenidas era el bario, isótopo estable producido por la caída de la radioactividad de los elementos transuránicos formados después del bombardeo de neutrones.

Estando Meitner en Suecia, Hahn le describió los últimos hallazgos y la invitó a que publicara algo por su cuenta sobre el tema. La actitud de Hahn era ambivalente; por un lado, le reconocía su participación en la investigación, pero por otro mostraba que no quería correr los riesgos de figurar en un artículo con una judía.

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Cuaderno de notas de Hahn.
Cuaderno de notas de Hahn.

Meitner no lo interpretó así, y continuaron con esta relación epistolar sobre un tema que les parecía “físicamente absurdo”. Era el sueño del alquimista medieval. Lise Meitner le contestó: “Nuestra experiencia en la física nuclear nos ha dado tantas sorpresas que uno no puede incondicionalmente decir que esto es imposible”. En el artículo que Hahn publicó en el Die Naturwissenschaften relataba su hallazgo con cierto grado de incredulidad. ¿Realmente se podía dividir el núcleo del átomo?

En medio de la investigación, Meitner se reunió con su sobrino, Otto Frisch, en un hotel en Kungalv sobre la costa sueca. Lo primero que hizo fue mostrarle la carta de Hahn. Frisch también quedó asombrado a punto del escepticismo.

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Otto Frisch.
Otto Frisch.

¿Eran correctos los resultados? Era imposible que Hahn se equivocase, del uranio había obtenido bario. ¿Cómo se podía dividir el núcleo del átomo de esta forma? El núcleo está constituido por partículas cargadas eléctricamente, ¿cómo separarlas? Cuando una masa desaparece se crea energía, ¿cómo calcular esa energía? Meitner y Frisch recordaron la fórmula de su amigo Einstein: E = mc2, y así pudieron demostrar que la partición de 1 gramo de uranio liberaría el equivalente de 2.5 toneladas de carbón.

¿Cómo es que ni Fermi, ni Curie, ni Hahn se habían percatado de esto? ¿Cómo era que no habían registrado el calor liberado? En realidad, habían usado tan pocas partículas de uranio que la liberación de energía pasó desapercibida.

Frisch inmediatamente condujo una serie de experimentos en Copenhague que demostraron que los cálculos de Meitner eran correctos. Tía y sobrino publicaron sus resultados en la revista Nature, aunque en ningún momento mencionaron la posibilidad de usar esta fisión nuclear (prefirieron usar este término al de división) con fines bélicos.

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Lise Meitner.
Lise Meitner.

El 3 de enero de 1939, Otto Frisch se reunió con Niels Böhr en su casa de Estocolmo para discutir sus observaciones sobre la fisión del uranio. Böhr quedó sorprendido, pero pronto recapacitó. Este fenómeno solo podía ocurrir debajo de ciertos niveles de energía. Cuatro días más tarde, Böhr y Léon Rosenfeld (1904-1974) partieron hacia Estados Unidos donde debían participar en una reunión de la Universidad de Princeton. Durante los nueve días de viaje, Böhr meditó sobre el fenómeno y mientras se llevaba a cabo la Quinta Conferencia de Física Teórica en Washington, reveló los hallazgos de Hahn, Strassman y la confirmación y los cálculos de Meitner y Frisch. El átomo podía dividirse liberando una enorme cantidad de energía. Antes que Rosenfeld terminase su exposición, los asistentes abandonaron la sala de conferencias para telefonear a sus colegas y reproducir la experiencia en sus laboratorios. Se abría una nueva etapa en la historia de la física.

Las consecuencias de este experimento fueron enormes y también lo fueron los celos, las presiones y los conflictos entre los protagonistas de esta historia, en la que la vanidad, las mezquindades propias de la condición humana, tuvieron cabida a pesar de que se trataba de las mentes más brillantes de su tiempo.

Los enfrentamientos comenzaron pocos días más tarde cuando Enrico Fermi fue invitado a participar de un programa de radio y habló de la fisión nuclear sin mencionar a Böhr. Cuando este se enteró, se puso furioso e inmediatamente fue a visitarlo a Fermi. Si bien la reunión fue a solas, aquellos que los vieron retirarse dieron fe de los rostros enajenados de ambos científicos. Niels Böhr, el hombre de legendaria integridad, hacía honor a su condición, no podía permitir que otra persona se atribuyese el descubrimiento.

En un mundo en pie de guerra, era esencial mantener el secreto. No era bueno que Fermi hablase libremente por la radio explicando cómo podía hacerse una bomba que volaría al mundo en pocos segundos. Era esencial la discreción y Szilárd, que no tenía dudas de la posibilidad de construir una bomba después de escuchar las experiencias de Eugene Paul Wigner (1902-1995), se dirigió al Almirantazgo Británico para ponerse al servicio de Inglaterra.

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Fritz Straßmann, Lise Meitner y Otto Hahn.
Fritz Straßmann, Lise Meitner y Otto Hahn.

(1)Científico neozelandés, permio Nobel de Química en 1908. Fue maestro de Niels Böhr y Robert Oppenheimer.

(2)Nacido como nacido Jean Frédéric Joliot, pero al casarse con Irène Curie, tomó el apellido de su esposa, hija de Marie y Pierre Curie.

(3)El primer modelo fue diseñado por Ernest O. Lawrence (1901-1958) y M. Stanley Livingston (1905-1986) de la Universidad de Berkeley.

Ciencia y mitos en la alemania de hitler

Texto extraído del libro Ciencia y mitos en la Alemania de Hitler (Ediciones B), de Omar López Mato

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