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TRABAJO DE INVESTIGACIÓN – CUARTO AÑO MEDIO

El Proyecto Manhattan

2016

Hecho y subido por Ignacio F. Garcés Agradecimientos: profesor Eduardo Gatica

Este es un archivo PDF. Documento de Word disponible en https://goo.gl/w1hYAN

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Índice

Introducción pág. 3

Inicios del proyecto pág. 4

Desarrollo del proyecto pág. 5

Fin del proyecto pág. 6

Científicos más importantes involucrados pág. 7

Bomba Little Boy pág. 8

Bomba Fat Man pág. 9

Consecuencias pág. 10

Preguntas pág. 11

Conclusión pág. 12

Bibliografía pág. 13

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Introducción

El Proyecto Manhattan es el nombre clave de un proyecto científico estadounidense llevado a

cabo durante la Segunda Guerra Mundial, con el objetivo de crear una bomba nuclear antes que los

alemanes construyeran la suya. EE.UU. contrató a más de 130.000 empleados y gastó cerca de 2

billones de dólares de esa época en total, para cumplir aquella meta.

Este proyecto resultó exitoso, permitiendo que más tarde se lanzaran las primeras y únicas

bombas atómicas usadas con propósitos militares, ambas en Japón.

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Inicios del Proyecto

Antes de que estallara la Segunda Guerra Mundial, Alemania realizó experimentos nucleares que

demostraron que un era posible fisionar o separar a un átomo, por lo que, al apenas iniciar la guerra,

EE.UU. lanzó el Proyecto Manhattan en una carrera contra el programa nuclear nazi (llamado

Proyecto Uranio) por alcanzar la poderosa bomba atómica. Sin embargo, la URSS también

desarrollaría su propio proyecto nuclear llamado Operación Borodino, lo que daría lugar a una

carrera nuclear.

En 1939, el proyecto estadounidense se concibió con tres científicos nucleares húngaros judíos

que escaparon a EE.UU. para sobrevivir: Leó Szilárd, Edward Teller y Eugene Wigner. Ellos

teorizaban que se podría fabricar una poderosa arma usando la gran energía que se libera en una

fisión nuclear, y aún más importante, ellos creían que Alemania probablemente poseía un programa

nuclear para concebir la poderosa bomba. Estos científicos persuadieron al famoso Albert Einstein

para que advirtiera de ello al presidente Roosevelt y se creara un programa nuclear secreto

estadounidense, cosa que finalmente se realizó en 1941.

Albert Einstein y Leo Szilard en 1946, redactando la carta hacia el presidente Roosevelt

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Desarrollo del Proyecto

El 6 de diciembre de 1941, se crea el Comité S-1 para guiar las investigaciones del Proyecto

Manhattan. Al día siguiente, sucede el ataque japonés a Pearl Harbor, y EE.UU. entra en la guerra,

dejando su anterior postura neutral, uniéndose a los Aliados.

La investigación de la bomba atómica se realizó en diferentes instalaciones de EE.UU. creadas en

1942, destacando el laboratorio de los Álamos y las instalaciones de Washington y Oak Ridge, donde

se encontraba la base de operaciones. Muchas mentes brillantes se involucraron en este Proyecto,

en mayor o menor medida, como Albert Einstein, Niels Böhr, etc.

Posteriormente se crea el Laboratorio de Metalurgia de la Universidad de Chicago con el fin de

estudiar las pilas de fisión y al plutonio (material radiactivo fisionable que sirve como combustible

para la bomba). Se estudiaron exhaustivamente conceptos complejos como la difusión de neutrones

(el movimiento en cadena exponencial que provoca una reacción nuclear) y la hidrodinámica

(comportamiento de la explosión producido por la reacción en cadena), participando muchos

científicos, como Robert Oppenheimer, Robert Serber, Edward Teller, Hans Bethe, etc.

Se concluyó que era viable crear una gran explosión al iniciar una reacción con una llamada masa

crítica (cantidad mínima de material necesaria para que se mantenga la reacción nuclear en cadena),

y que era posible obtener esta masa mediante dos métodos: con una implosión o con el choque de

dos masas subcríticas de plutonio o uranio (estos últimos materiales que sirven como combustible

para la bomba). Era muy complejo realizar esto, ya que hay que tomar en cuenta la pureza del

material, la forma, densidad, etc., además de averiguar cómo crear una implosión.

Hubo más problemáticas a este proyecto, como la teoría de que había una pequeña probabilidad

de que la reacción en cadena incendiara la atmósfera terrestre, mediante la hipotética reacción de

fusión en cadena del hidrógeno. Aún hoy no se tiene claro si es realmente posible que una bomba

atómica sea capaz de causar aquello.

Otro desafío surgió mientras avanzaba la investigación: era necesario crear un nuevo método de

producción de uranio y plutonio, ya que con el método de ese entonces, no habría suficiente

material para una bomba nuclear antes del fin de la guerra, además de tener un alto costo.

Imagen de las afueras de una de las instalaciones secretas estadounidenses. Dice “todo

lo que veas, hagas y escuches, al irte, déjalo aquí”

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Fin del proyecto

El Proyecto Manhattan tuvo éxito al producir y detonar la primera bomba atómica del mundo,

llamada Trinity, en una prueba en el desierto de Nuevo México, el 16 de julio de 1945. Esto dio paso

a que posteriormente se crearan las dos bombas atómicas que fueron lanzadas sobre Japón pocos

días después.

Estados Unidos había ganado la carrera nuclear contra Rusia y Alemania, y además había

demostrado su fuerza al mundo, para la posterior Guerra Fría contra la Unión Soviética.

Se concibió el armamento nuclear a pesar de las dificultades prácticas (como encontrar la forma

de hacer un mecanismo del tamaño de una bomba que pudiera crear una explosión mediante la

fisión de núcleos atómicos) y las teóricas (principalmente cuál era la masa crítica necesaria para

detonar la bomba, y con qué método obtenerla. Incluso hubieron dificultades morales y éticas entre

los científicos, debido al poder descomunal de la bomba.

Explosión de Trinity, la primera bomba nuclear

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Científicos más importantes involucrados

➔ Leó Szilárd, Edward Teller y Eugene Wigner: fueron quienes persuadieron a Einstein para que

mandara una carta a Roosevelt sobre el posible programa nuclear alemán. Esto inició el

Proyecto Manhattan.

➔ Niels Böhr: físico danés ganador del Premio Nobel de física en 1922. Aportó al área física de la

mecánica cuántica. Trabajó junto con Einstein y otros científicos en el laboratorio de Los

Álamos.

➔ Albert Einstein: célebre físico alemán judío que escapó de Alemania para sobrevivir. Fue quien

escribió la carta a Roosevelt, iniciando el Proyecto Manhattan. Hizo grandes aportes a la

realización de la bomba atómica.

➔ Robert Oppenheimer: físico estadounidense y el director científico del Proyecto Manhattan. Por

su gran contribución al proyecto, es llamado “el padre de la bomba atómica”.

➔ Enrico Fermi: físico italiano destacado por desarrollar el reactor nuclear y otras contribuciones

importantes a la ciencia. Fue quien dirigió la construcción de la primera pila nuclear del mundo.

Tuvo notable participación en el desarrollo de la bomba-A.

➔ Ernest Lawrence: químico nuclear estadounidense que contribuyó a la separación isotópica del

uranio, que ayudaría a fabricar combustible para la bomba atómica.

➔ Arthur Holly Compton: físico y Premio Nobel que organizó el Laboratorio de Metalurgia de la

Universidad de Chicago para estudiar el plutonio y las pilas de fisión.

➔ Seth Neddermeyer: físico americano creador del modelo de implosión para crear la masa crítica

para la reacción en cadena de la bomba atómica. Este diseño fue crucial, y en el cual se basó la

exitosa primera bomba nuclear (Trinity) y la de Nagasaki (Fat Man). Trabajó en el laboratorio de

Los Álamos.

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Little Boy

Lanzada sobre la ciudad japonesa de Hiroshima por el avión estadounidense Enola Gay, fue una

bomba atómica de armazón tipo cañón que mató a cerca de 140.000 personas inocentes el 6 de

agosto de 1945.

Usó como combustible el uranio.

Su nombre significa “niño pequeño”.

Fue la primera bomba en ser lanzada en Japón como respuesta de Estados Unidos ante el ataque

a Pearl Harbor.

El diseño de la bomba1 se presenta a continuación:

1. Aletas de cola.

2. Cierre de acero del cañón.

3. Detonador.

4. Cordita (explosivo convencional para formar la masa crítica).

5. Proyectil de uranio-235, en un recipiente de acero delgado.

6. Aberturas de los sensores barométricos.

7. Pared exterior de la bomba.

8. Equipo de armado de la bomba.

9. Cañón del revólver, hecho de acero.

10. Alambres de interconexión.

11. Cuerpo antimanipulación, acero.

12. "Blanco" de uranio-235, dos anillos.

13. Conjunto antimanipulación/reflector, carburo de wolframio

14. Iniciador neutrónico

15. Antenas Archie, para detonación por radar

16. Alojamiento para el dispositivo de seguridad de boro (no es

visible)

1 Cortesía de Wikipedia.

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Fat man

Bomba atómica de tipo implosión detonada sobre Nagasaki el 9 de agosto de 1945, sólo tres días

después de Little Boy, y dejó alrededor de 40.000 muertos, a pesar de generar una mayor explosión

que Little Boy.

Su nombre significa “hombre gordo” en español.

Usó de combustible el plutonio.

A continuación se puede observar su diseño2:

1) Explosivo rápido.

2) Explosivo lento.

3) Traba/Empujador.

4) Iniciador de neutrones.

5) Núcleo de plutonio.

6) Onda de choque esférica comprime al núcleo.

Se usaron explosivos convencionales dentro de la bomba (en 1 y 2 en la imagen) para crear

presión en el plutonio, situado en el centro de la bomba, y generar la masa crítica, para detonar la

enorme explosión atómica con una reacción en cadena de neutrones.

2 Obtenido de Wikipedia.

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Consecuencias

Los científicos desde el principio se cuestionaron el uso de la bomba atómica por su inmenso

poder y la posterior radiación que provocaría, convirtiendo un infierno el lugar en donde se lanzase,

sin embargo, la decisión de utilizarla no estaba en sus manos, sino en el ejército de EE.UU. y en su

gobierno. Muchos científicos expresaron su pesar por el uso de ellas en Japón. Einstein, al ver la

devastación y horror que habían causado las bombas atómicas a los ciudadanos inocentes de

Hiroshima y Nagasaki, escribió “debería quemarme los dedos con los que escribí aquella primera

carta a Roosevelt”. También escribió “cometí el peor error de mi vida al escribir esa carta [...], pero

había algo de justificación: el peligro de que los alemanes hicieran la bomba primero”.

Devastación causada por la bomba atómica Fat Man en Nagasaki

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Preguntas

1. Investigue el porqué del nombre del Proyecto Manhattan.

Se llama así debido a que la instalación más importante en la que se desarrolló el proyecto fue en

el Distrito de Ingeniería de Manhattan, por lo que al programa nuclear estadounidense se le

denominó así.

2. ¿A quién se le debe el descubrimiento del proceso de fisión nuclear?

En Alemania, en 1938, antes de la Segunda Guerra Mundial, se descubrió el proceso de fisión

nuclear. Entre los científicos que colaboraron a este importante descubrimiento científico están Lise

Meitner, Otto Hahn, Lita Meitner, Robert Frisch y Niels Bohr. Pero a la científica Lita Meitner no se

le reconoció en su momento su gran aporte a la ciencia.

Gracias a la fisión nuclear, la humanidad fue dotada del mayor poder conocido hasta ese

entonces, y, sin embargo, fue utilizado como un arma y causó decenas de miles de muertes.

3. Investigue qué tipo de combustible se empleó en cada una de las bombas atómicas de la

Segunda Guerra Mundial y qué innovación presentan en relación al armamento actual.

Además, investigue si todos los isótopos radiactivos son exactamente iguales.

Bomba Trinity: usó como combustible el plutonio.

Bomba Little Boy: usó el uranio-235.

Bomba Fat Man: al igual que Trinity, su combustible era el plutonio.

Aparte de la destrucción, el Proyecto Manhattan trajo al mundo un nuevo tipo de energía

renovable: la energía nuclear. Este fue el inicio del armamento nuclear, pero también de las plantas

nucleares. A pesar de tener algunas desventajas como la radioactividad y el calentamiento de los

ríos, la energía nuclear se usa actualmente para proveer de electricidad. La posibilidad de la fisión

nuclear fue una gran innovación.

Los isótopos no son iguales. Siempre tienen diferente número másico (cantidad de neutrones) y

pueden liberar distintos tipos de partículas radiactivas (alfa, beta y/o gamma). Además tienen

distinto tiempo de semivida y de desintegración.

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Conclusión

La creación de la compleja bomba atómica representa un gran logro para EE.UU. y un increíble

avance científico; sin embargo el poder destructor y asesino de las bombas nucleares es tal que, de

lanzarse las suficientes, sería posible terminar con la vida en el planeta. Por esta razón, luego de la

Segunda Guerra, se acordó mundialmente jamás usar un arma nuclear en algún conflicto bélico

futuro.

Fat man y Little boy causaron mucha devastación y muerte, sin embargo, si las cosas se hubieran

dado diferentes y Alemania hubiera desarrollado exitosamente un dispositivo nuclear antes, la

historia hubiera sido muy diferente, y aún peor.

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Bibliografía

o https://hipertextual.com/2014/09/historia-proyecto-manhattan

o http://platea.pntic.mec.es/~jdelucas/proyectom.htm

o http://www.paralibros.com/passim/p20-tec/pb2039fus.htm

o https://es.wikipedia.org/wiki/Proyecto_Manhattan

o https://en.wikipedia.org/wiki/Albert_Einstein

o https://es.wikipedia.org/wiki/Diseño_de_armas_nucleares

o También otras páginas de Wikipedia.