LISE MEITNER, PROYECTO MAUD Y FISIÓN NUCLEAR

Comienzo con algunas especificaciones científicas, para entender mejor el resto del artículo. Pero no son absolutamente necesarias, así que al que le aburran estas cuestiones, puede saltarse los dos siguientes párrafos, e ir directamente a los puramente históricos.
El uranio tiene dos isótopos principales, el U235 y el U238. Cuando se comenzaba a pensar en estas cosas de la posible fisión nuclear, Niels Bohr, una vez más, sorprendió a todo dios, afirmando que el U238 no se fisiona y, en vez de hacerlo, absorbe todos los neutrones sin partirse. En otras palabras, en un bloque de uranio natural, los núcleos mayoritarios del U238, actúan como bomberos que apagan un fuego. Como consecuencia, para producir una reacción autocontenida, tanto en un reactor como en una bomba, es necesario aumentar la proporción del isótopo U235 y reducir la del U238, proceso conocido como “enriquecimiento del uranio”. Este tema del enriquecimiento del uranio, fue de hecho, uno de los problemas más serios, para la fabricación de la bomba atómica. Tanto, que el proyecto alemán de la bomba atómica, no llegó a descifrarlo.
Pero había también otro problema muy importante, el de la “masa crítica”, resumido en una famosa pregunta, que Rudolf Peierls – físico alemán exiliado en Inglaterra – le hizo a Otto Frisch (austriaco, sobrino de Lise Meitner) a principio de 1940: “¿Qué pasaría si alguien te da en la mano, un bloque de U235 puro? La respuesta, entonce ignorada, es que no pasa nada, si la masa del bloque es inferior a un valor preciso, conocido como “masa crítica”, pero si es superior se produce una explosión nuclear. Conocer la masa crítica del uranio era fundamental, pues con menos masa, es imposible mantener una reacción en cadena. En cambio, si la masa del bloque es superior a la crítica, la reacción arrancará espontáneamente, sin necesidad de detonador. Había entonces muchas preguntas sin respuesta. Por ejemplo, se tendía a pensar que la masa crítica, sería de varias toneladas. En tal caso la bomba sería imposible en el futuro próximo, pues conseguir tal cantidad de U235 puro, era entonces impensable (hoy sabemos que las masa crítica es de unos 49 kg. y que además se puede reducir hasta unos 12 kg, rodeándola con un reflector de neutrones).

Lise Meitner

Rudolf Peierls y Otto Frisch, a partir de estos datos, comenzaban a llegar a la conclusión, que la bomba atómica a medio plazo sería imposible. Pero Frisch no se arredró, e hizo una estimación basada en hipótesis propias, que creía bien fundadas. Y se encontró con una sorpresa: la masa crítica del U235, le salió pequeña, un kilo o menos. Esto cambiaba muchos las cosas, pues conseguir un kilo de uranio, sí parecía un objetivo realista.
Peierls y Frisch, desarrollaron la idea en colaboración con varios físicos ingleses, redactando, en la primavera de 1940, un informe que fue decisivo para inducir al gobierno británico, a tomarse muy en serio el problema, creando para ello un comité, cuyo nombre en clave fue “Maud”. Ese nombre tuvo su origen, en una fantástica anécdota. Lise Meitner había enviado un telegrama de parte de Niels Bohr, cuyas palabras finales eran: “and tell Maud Ray Kent”. Como no entendían su sentido, los descifradores pensaron en una clave y ensayaron varias combinaciones. Pero sin éxito. Cuando en 1943, Bohr fue rescatado de la Dinamarca ocupada (en realidad ya había huido a Suecia) y llegó a Inglaterra, les explicó a todos, que sólo quería que informasen del buen estado de su familia, a una mujer llamada Maud Ray que vivía en Kent, y había enseñado inglés a sus hijos, durante una estancia suya.

Otto Frisch

Es muy normal asociar el alumbramiento de la explosión nuclear, con el Proyecto Manhattan estadounidense (por cierto, los investigadores del Proyecto Maud, se unieron a los del Manhattan, cuando Estados Unidos entró en guerra) pero la física nuclear nació expresamente en 1911 en Inglaterra, con el descubrimiento por Ernest Rutherford (que era neocelandés) de que el átomo tiene un núcleo, en el que se concentra el 999 por mil de su masa. Como resultado de ello, el estudio de los núcleos tuvo mucho auge en Inglaterra. El mismo Rutherford descubrió el protón en 1920. Y un discípulo suyo James Chadwick, el neutrón en 1932.
Hasta 1938, se pensaba que sería imposible partir los núcleos. Pero en ese año se realizó en Berlín, un experimento cuyas importantes y dramáticas consecuencias, nadie podía haber previsto. El alemán Otto Hahn y su colaborador y compatriota Fritz Strassmann, enviaron un haz de neutrones sobre un blanco de uranio. Al analizar el estado del blanco tras los choques, encontraron en él bario y otros elementos próximos en la tabla periódica, cuyos átomos tenían, más o menos, la mitad de la masa que los de uranio. Eso hoy nos parece una indicación inequívoca, de que estos últimos se habían partido, en dos objetos más ligeros. De hecho Hahn y Strassmann se dieron cuenta, pero como no estaban seguros del todo, no se atrevieron a decirlo explícitamente en su trabajo.
Ahora es cuando Lise Meitner, entra de nuevo en escena. Como ya sabemos, había sido colaboradora de Hahn, pero había huido de Alemania por ser judía y trabajaba en la Universidad de Estocolmo. Su sobrino y colega Otto Frisch fue a visitarla en las navidades de 1938, a un pueblo cercano a Goteborg, donde pasaba unos días de vacaciones. La encontró leyendo una carta que acababa de recibir, de Otto Hahn. Según Frisch “la carta contaba algo tan sorprendente, que al principio me mostré escéptico”, pues le parecía increíble, que un núcleo se pudiera partir en dos. Pero Frisch recordaba un modelo, propuesto dos años antes por Niels Bohr, que asemejaba el núcleo a una gota de agua y, por ello, pensó enseguida, que esa gota podría deformarse y estirarse, como consecuencia de la colisión con un neutrón. En tal caso, la repulsión entre sus extremos, debida a la carga eléctrica de los protones allí acumulados, tendería a partirla en dos. Aplicando esta idea al uranio, tía y sobrino comprendieron que su núcleo “podía semejarse a una gota temblorosa e inestable, lista para dividirse a la más ligera provocación, como podría ser el impacto de un neutrón”. Los cálculos que hicieron de inmediato, les confirmaron esa idea.

Otto Hahn

Meitner y Frisch fueron así, las primeras personas en comprender, que un núcleo atómico puede dividirse y como lo hace. Frisch preguntó pocos días después a un biólogo, como llamaba a la división de una célula, y al responderle éste que “fisión”, acuño la expresión “fisión nuclear” (en castellano la palabra fisión no se usa en biología) aparecida por primera vez el 11 de febrero de 1939, en una artículo conjunto de Frisch y Meitner en la revista “Nature”.
Frisch, muy excitado, salió enseguida hacia Copenhague, para explicar la idea a Niels Bohr y conocer su opinión. Éste al recibir la noticia, se dio una famosa palmada en la frente exclamando: “¡Que tontos hemos sido!... ¿Cómo no nos habíamos dado cuenta antes?”. Por casualidad salía para Estados Unidos al día siguiente, llegando así la noticia rápidamente, a los físicos norteamericanos. Bohr se había comprometido con Frisch, a no decir nada hasta que saliera el artículo en “Nature”, pero Rosenfeld, un amigo suyo que no conocía su compromiso, se fue de la lengua. El 28 de enero de 1939, Robert Oppenheimer publicaba en “The New York Times”, un texto sobre la fisión.
Así se escribe, a veces, la historia. Pues eso.

Palma. Ca’n Pastilla a 16 de Junio del 2020