El Comité MAUD fue un grupo de trabajo científico británico formado durante la Segunda Guerra Mundial . Se estableció para realizar la investigación necesaria para determinar si una bomba atómica era factible. El nombre MAUD proviene de una extraña línea en un telegrama del físico danés Niels Bohr en referencia a su ama de llaves, Maud Ray.
El Comité MAUD se fundó en respuesta al memorando Frisch-Peierls , escrito en marzo de 1940 por Rudolf Peierls y Otto Frisch , dos físicos refugiados de la Alemania nazi que trabajaban en la Universidad de Birmingham bajo la dirección de Mark Oliphant . El memorando sostenía que una pequeña esfera de uranio-235 puro podría tener el poder explosivo de miles de toneladas de TNT .
El presidente del Comité MAUD era George Thomson . La investigación se dividió entre cuatro universidades diferentes: la Universidad de Birmingham , la Universidad de Liverpool , la Universidad de Cambridge y la Universidad de Oxford , cada una con un director de programa independiente. Se examinaron varios medios de enriquecimiento de uranio , así como el diseño del reactor nuclear , las propiedades del uranio-235, el uso del entonces hipotético elemento plutonio y aspectos teóricos del diseño de armas nucleares.
Después de quince meses de trabajo, la investigación culminó en dos informes, "Uso de uranio para una bomba" y "Uso de uranio como fuente de energía", conocidos colectivamente como Informe MAUD. El informe discutió la viabilidad y necesidad de una bomba atómica para el esfuerzo bélico. En respuesta, los británicos crearon un proyecto de armas nucleares, cuyo nombre clave fue Tube Alloys . El Informe MAUD se puso a disposición de los Estados Unidos, donde impulsó el esfuerzo estadounidense, que finalmente se convirtió en el Proyecto Manhattan . El informe también fue revelado a la Unión Soviética por sus espías atómicos y ayudó a iniciar el proyecto de la bomba atómica soviética .
El neutrón fue descubierto por James Chadwick en el Laboratorio Cavendish de la Universidad de Cambridge en febrero de 1932. [1] [2] Dos meses después, sus colegas de Cavendish, John Cockcroft y Ernest Walton , dividieron átomos de litio con protones acelerados . [3] [4] [5] En diciembre de 1938, Otto Hahn y Fritz Strassmann en el laboratorio de Hahn en Berlín-Dahlem bombardearon uranio con neutrones lentos, [6] y descubrieron que se había producido bario . [7] Hahn escribió a su colega Lise Meitner , quien, junto con su sobrino Otto Frisch , demostró que el núcleo de uranio se había dividido. Publicaron su hallazgo en Nature en 1939. [8] Este fenómeno fue un nuevo tipo de desintegración nuclear y fue más poderoso que cualquier otro visto antes. Frisch y Meitner calcularon que la energía liberada por cada desintegración fue de aproximadamente 200 megaelectronvoltios [MeV] (32 pJ). Por analogía con la división de las células biológicas , denominaron al proceso " fisión ". [9]
Niels Bohr y John A. Wheeler aplicaron el modelo de gota de líquido desarrollado por Bohr y Fritz Kalckar para explicar el mecanismo de la fisión nuclear. [10] [11] Bohr tuvo una epifanía de que la fisión a bajas energías se debía principalmente al isótopo de uranio-235 , mientras que a altas energías se debía principalmente al isótopo de uranio-238, más abundante. [12] El primero constituye sólo el 0,7% del uranio natural, mientras que el segundo representa el 99,3%. [13] Frédéric Joliot-Curie y sus colegas de París Hans von Halban y Lew Kowarski plantearon la posibilidad de una reacción nuclear en cadena en un artículo publicado en Nature en abril de 1939. [14] [15] Para muchos científicos era evidente que, en Al menos en teoría, se podía crear un explosivo extremadamente poderoso, aunque la mayoría todavía consideraba imposible una bomba atómica . [16] El término ya era familiar para el público británico a través de los escritos de HG Wells , en su novela de 1913 The World Set Free . [17]
En Gran Bretaña, varios científicos consideraron si una bomba atómica era práctica. En la Universidad de Liverpool , Chadwick y el científico polaco refugiado Joseph Rotblat abordaron el problema, pero sus cálculos no fueron concluyentes. [18] En Cambridge, los premios Nobel de Física George Paget Thomson y William Lawrence Bragg querían que el gobierno tomara medidas urgentes para adquirir mineral de uranio . La principal fuente de esto era el Congo belga , y les preocupaba que pudiera caer en manos alemanas. Sin saber cómo hacer esto, hablaron con Sir William Spens , el maestro del Corpus Christi College, Cambridge . En abril de 1939, se acercó a Sir Kenneth Pickthorn , el miembro del Parlamento local , quien transmitió sus preocupaciones al Secretario del Comité para la Defensa Imperial , el mayor general Hastings Ismay . Ismay, a su vez, pidió una opinión a Sir Henry Tizard . Como muchos científicos, Tizard se mostró escéptico sobre la probabilidad de que se desarrollara una bomba atómica, calculando las probabilidades de éxito en 100.000 a 1. [19]
Incluso con diferencias tan grandes, el peligro era lo suficientemente grande como para tomarlo en serio. Lord Chartfield , Ministro de Coordinación de la Defensa , consultó con el Tesoro y el Ministerio de Asuntos Exteriores y descubrió que el uranio del Congo belga era propiedad de la empresa Union Minière du Haut Katanga . Su vicepresidente británico, Lord Stonehaven , concertó una reunión con el presidente belga de la empresa, Edgar Sengier . Dado que la dirección de Union Minière era amigable con Gran Bretaña, no se consideró necesario adquirir inmediatamente el uranio, pero se ordenó al Comité de Tizard para el Estudio Científico de la Guerra Aérea (CSSAW) que continuara la investigación sobre la viabilidad de las bombas atómicas. [19] Thomson, del Imperial College de Londres , y Mark Oliphant , un físico australiano de la Universidad de Birmingham , tuvieron la tarea de llevar a cabo una serie de experimentos con uranio. En febrero de 1940, el equipo de Thomson no había logrado crear una reacción en cadena en uranio natural y él había decidido que no valía la pena intentarlo. [20]
En Birmingham, el equipo de Oliphant había llegado a una conclusión diferente. Oliphant había delegado la tarea a Frisch y Rudolf Peierls , dos científicos alemanes refugiados que no podían trabajar en el proyecto del radar de Oliphant porque eran enemigos extraterrestres y, por tanto, carecían de la autorización de seguridad necesaria. [21] Francis Perrin había definido una masa crítica de uranio como la cantidad más pequeña que podría sostener una reacción en cadena, [22] y la había calculado en alrededor de 40 toneladas (39 toneladas largas; 44 toneladas cortas). Calculó que si se colocara un reflector de neutrones a su alrededor, esto podría reducirse a 12 toneladas (12 toneladas largas; 13 toneladas cortas). En un artículo teórico escrito en 1939, Peierls intentó simplificar el problema utilizando neutrones rápidos producidos por fisión, omitiendo así la consideración de un moderador de neutrones . Él también creía que la masa crítica de una esfera de uranio era "del orden de toneladas". [23]
Sin embargo, Bohr había sostenido que era mucho más probable que el isótopo de uranio-235 capturara neutrones y fisionara incluso a partir de neutrones con las bajas energías producidas por la fisión. Frisch comenzó a experimentar con el enriquecimiento de uranio mediante difusión térmica . El progreso fue lento; el equipo requerido no estaba disponible y el proyecto del radar tuvo que recurrir primero a los recursos disponibles. [24] Se preguntó qué pasaría si fuera capaz de producir una esfera de uranio-235 puro. Cuando utilizó la fórmula de Peierls para calcular su masa crítica, recibió una respuesta sorprendente: se necesitaría menos de un kilogramo. [25] Frisch y Peierls redactaron el memorando Frisch-Peierls en marzo de 1940. [26] En él informaron que una bomba de cinco kilogramos equivaldría a varios miles de toneladas de dinamita, e incluso una bomba de un kilogramo sería impresionante. [27] Debido a la posible lluvia radioactiva , pensaron que los británicos podrían considerarla moralmente inaceptable. [28]
Oliphant llevó el memorando Frisch-Peierls a Tizard en marzo de 1940. Se lo pasó a Thomson, quien lo discutió con Cockcroft y Oliphant. También tuvieron noticias de Jacques Allier, del Deuxième Bureau francés , que había participado en la retirada de todo el stock de agua pesada de Noruega. Les habló del interés que los alemanes habían mostrado por el agua pesada y por la actividad de los investigadores franceses en París. Se tomaron medidas inmediatas: se pidió al Ministerio de Guerra Económica que asegurara reservas de óxido de uranio en peligro de ser capturado por los alemanes; Se pidió a las agencias de inteligencia británicas que investigaran las actividades de los científicos nucleares alemanes; y a AV Hill , el agregado científico británico en Washington, se le pidió que averiguara qué estaban haciendo los estadounidenses. Hill informó que los estadounidenses tenían científicos investigando el asunto, pero no creían que se encontraran aplicaciones militares. [29]
Se creó un comité como respuesta al memorando de Frisch-Peierls. [30] Celebró su primera reunión el 10 de abril de 1940, en la sala del comité principal de la planta baja de la Royal Society en Burlington House en Londres. [31] Sus reuniones se celebraban invariablemente allí. Los miembros originales eran Thomson, Chadwick, Cockcroft, Oliphant y Philip Moon ; Posteriormente se sumaron Patrick Blackett , Charles Ellis y Norman Haworth , junto con un representante del Director de Investigación Científica del Ministerio de Producción Aeronáutica (MAP). El Comité MAUD celebró sus dos primeras reuniones en abril de 1940 antes de que CSSAW lo constituyera formalmente. CSSAW fue abolido en junio de 1940, y el Comité MAUD pasó a depender directamente del MAP. Thomson presidió el comité e inicialmente actuó también como su secretario, redactando las actas a mano en papel de folio, hasta que el MAP proporcionó un secretario. [32]
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Al principio, el nuevo comité recibió el nombre de Comité Thomson en honor a su presidente, [33] pero pronto se cambió por un nombre más sencillo, Comité MAUD. Muchos asumieron que MAUD era un acrónimo, sin embargo, no lo es. El nombre MAUD surgió de una manera inusual. El 9 de abril de 1940, el día en que Alemania invadió Dinamarca , Niels Bohr envió un telegrama a Frisch. El telegrama terminaba con una línea extraña: "Dile a Cockcroft y Maud Ray Kent". [32] [34] Al principio se pensó que era un código relacionado con el radio u otra información vital relacionada con las armas atómicas, oculto en un anagrama . Una sugerencia fue reemplazar la "y" por una "i", indicando "radio tomado". Cuando Bohr regresó a Inglaterra en 1943, se descubrió que el mensaje estaba dirigido a John Cockcroft y al ama de llaves de Bohr, Maud Ray, que era de Kent. Así, el comité pasó a denominarse Comité MAUD. Aunque las iniciales no significaban nada, oficialmente se trataba del Comité MAUD, no del Comité Maud. [32] [34]
Debido al aspecto ultrasecreto del proyecto, sólo se tuvieron en cuenta científicos nacidos en Gran Bretaña. Incluso a pesar de sus contribuciones iniciales, a Peierls y Frisch no se les permitió participar en el Comité MAUD porque, en tiempos de guerra, se consideraba una amenaza a la seguridad tener enemigos alienígenas a cargo de un proyecto delicado. [35] En septiembre de 1940, se formó el Subcomité Técnico, con Peierls y Frisch como miembros. Sin embargo, Halban no se tomó tan bien como Frisch y Peierls su exclusión del Comité MAUD. [36] En respuesta, se crearon dos nuevos comités en marzo de 1941 para reemplazar al Comité MAUD y al Subcomité Técnico llamado Comité de Política MAUD y Comité Técnico MAUD. A diferencia de los dos comités originales, tenían términos de referencia escritos. [37] Los términos de referencia del Comité de Políticas del MAUD fueron:
Los del Comité Técnico del MAUD fueron:
El Comité de Políticas de MAUD se mantuvo pequeño e incluía solo un representante de cada laboratorio universitario. Sus miembros eran: Blackett, Chadwick, Cockcroft, Ellis, Haworth, Franz Simon , Thomson y el Director de Investigación Científica del MAP. Los miembros del Comité Técnico de MAUD fueron: Moses Blackman , Egon Bretscher , Norman Feather , Frisch, Halban, CH Johnson , Kowarski, Wilfrid Mann , Moon, Nevill Mott , Oliphant, Peierls y Thomson. A sus reuniones asistían normalmente el asesor científico de Winston Churchill , Frederick Lindemann , o su representante, y un representante de Imperial Chemical Industries (ICI). Basil Dickins del MAP actuó como secretario del Comité Técnico. Thomson presidió ambos comités. [37]
La investigación del Comité MAUD se dividió entre cuatro universidades inglesas diferentes: la Universidad de Birmingham , la Universidad de Liverpool , la Universidad de Cambridge y la Universidad de Oxford . Al principio, la investigación se financió con fondos de las universidades. Sólo en septiembre de 1940 estuvo disponible la financiación gubernamental. [38] El MAP firmó contratos que otorgaron £3.000 al Laboratorio Cavendish en Cambridge (luego aumentado a £6.500), £1.000 (luego aumentado a £2.000) al Laboratorio Clarendon en Oxford, £1.500 a Birmingham y £2.000 a Liverpool. El MAP reembolsó los gastos a las universidades, que también comenzó a pagar parte de los salarios del personal de las universidades. Sin embargo, Chadwick, Peierls, Simon y otros profesores, junto con parte del personal de investigación, todavía recibían pagos con fondos universitarios. El gobierno también realizó un pedido de 5.000 libras esterlinas por 5 kilogramos (11 libras) de hexafluoruro de uranio a ICI. El óxido de uranio se compró a Brandhurt Company, que lo obtenía de Estados Unidos. La escasez en tiempos de guerra afectó a muchas áreas de investigación, lo que obligó al MAP a escribir a las empresas solicitando prioridad para los artículos requeridos por los científicos. [39]
También hubo escasez de mano de obra, ya que los químicos y físicos habían sido desviados al trabajo de guerra. Por necesidad, las universidades empleaban a muchos extranjeros o ex extraterrestres. Inicialmente, el MAP se opuso a su empleo por motivos de seguridad, especialmente porque la mayoría provenían de países enemigos u ocupados. Su empleo sólo fue posible porque eran empleados de las universidades y no del MAP, al que no se le permitía emplear extranjeros enemigos. Poco a poco, el MAP aceptó su empleo en el proyecto. Protegió a algunos del internamiento y proporcionó autorizaciones de seguridad. Había restricciones sobre dónde podían trabajar y vivir los extranjeros enemigos, y no se les permitía poseer automóviles, por lo que se requerían dispensas para permitirles visitar otras universidades. [40] "Y así", escribió la historiadora Margaret Gowing , "el mayor de todos los secretos de la guerra fue confiado a científicos excluidos por razones de seguridad de otros trabajos de guerra". [41]
La división del Comité MAUD en Liverpool estuvo dirigida por Chadwick, quien contó con la ayuda de Frisch, Rotblat, Gerry Pickavance , Maurice Pryce y John Riley Holt . La división de Liverpool también controlaba un pequeño equipo en la Universidad de Bristol que incluía a Alan Nunn May y Cecil Frank Powell . [42] En Liverpool se centraron en la separación de isótopos mediante difusión térmica, como se sugirió en el memorando de Frisch-Peierls. [38]
Este proceso se basó en el hecho de que cuando una mezcla de dos gases pasa por un gradiente de temperatura, el gas más pesado tiende a concentrarse en el extremo frío y el gas más ligero en el extremo cálido. Klaus Clusius y Gerhard Dickel demostraron por primera vez en Alemania en 1938 que esto puede utilizarse como medio de separación de isótopos , quienes lo utilizaron para separar isótopos de neón . Utilizaron un aparato llamado "columna", que consiste en un tubo vertical con un alambre caliente en el centro. [43] La ventaja de la técnica era que tenía un diseño simple y no había partes móviles. Pero alcanzar el equilibrio podría llevar meses, requería mucha energía y necesitaba altas temperaturas que podrían causar un problema con el hexafluoruro de uranio. [44]
Otra línea de investigación en Liverpool fue medir la sección transversal de fisión del uranio-235, de la que dependían los cálculos de Frisch y Peierls. Habían asumido que casi cada colisión entre un neutrón de cualquier energía y un núcleo de uranio-235 produciría una fisión. [45] El valor que utilizaron para la sección transversal de fisión fue el publicado por investigadores franceses en 1939, [46] [47] pero los datos publicados por los estadounidenses en los números del 15 de marzo y 15 de abril de 1940 de la revista estadounidense Physical Review indicaron que era mucho más pequeño. [45] [48]
No se disponía de uranio-235 puro, por lo que se realizaron experimentos en Liverpool con uranio natural. Los resultados no fueron concluyentes, pero tendieron a apoyar a Frisch y Peierls. [45] En marzo de 1941, Alfred Nier había logrado producir una cantidad microscópica de uranio-235 puro en los Estados Unidos, y un equipo dirigido por Merle Tuve en la Carnegie Institution de Washington estaba midiendo la sección transversal. El uranio-235 era demasiado valioso para enviar una muestra a Gran Bretaña, por lo que Chadwick envió a los estadounidenses una lista de mediciones que quería que llevaran a cabo. El resultado final fue que la sección transversal era más pequeña de lo que Frisch y Peierls habían supuesto, pero la masa crítica resultante era sólo de unos ocho kilogramos. [49]
Mientras tanto, Pryce investigó cuánto tiempo duraría una reacción nuclear en cadena descontrolada en una bomba atómica antes de que estallara en pedazos. [49] Calculó que dado que los neutrones producidos por fisión tienen una energía de aproximadamente 1 MeV (0,16 pJ), esto correspondía a una velocidad de1,4 × 10 9 cm/s . La mayor parte de la reacción en cadena se completaría en el orden de10 × 10 −8 s (diez " temblores "). Del 1 al 10 por ciento del material fisionable se fisionaría en este tiempo; pero incluso una bomba atómica con una eficiencia del 1 por ciento liberaría tanta energía como 180.000 veces su peso en TNT. [50]
La división del Comité MAUD en Oxford estuvo dirigida por Simon. Como emigrante alemán, sólo pudo implicarse después de que Peierls lo respaldara, señalando que Simon ya había comenzado a investigar sobre la separación de isótopos, lo que daría al proyecto una ventaja con su participación. [51] El equipo de Oxford estaba compuesto principalmente por científicos no británicos, incluidos Nicholas Kurti , Kurt Mendelssohn , Heinrich Kuhn , Henry Shull Arms y Heinz London . Se concentraron en la separación de isótopos con un método conocido como difusión gaseosa . [52] [42]
Esto se basa en la ley de Graham , que establece que la velocidad de efusión de un gas a través de una barrera porosa es inversamente proporcional a la raíz cuadrada de la masa molecular del gas . En un recipiente con una barrera porosa que contiene una mezcla de dos gases, las moléculas más ligeras saldrán del recipiente más rápidamente que las moléculas más pesadas. El gas que sale del recipiente se enriquece ligeramente con las moléculas más ligeras, mientras que el gas residual se agota ligeramente. [53] El equipo de Simon realizó experimentos con gasa de cobre como barrera. Debido a que el hexafluoruro de uranio, el único gas conocido que contiene uranio, era escaso y difícil de manejar, se utilizó una mezcla de dióxido de carbono y vapor de agua para probarlo. [54]
El resultado de este trabajo fue un informe de Simon sobre la "Estimación del tamaño de una planta de separación real" en diciembre de 1940. Describió una planta industrial capaz de producir un kilogramo por día de uranio enriquecido al 99 por ciento de uranio-235. La planta utilizaría 70.000 metros cuadrados (750.000 pies cuadrados) de barreras de membrana, en 18.000 unidades de separación en 20 etapas. La planta cubriría 40 acres (16 ha), la maquinaria pesaría 70.000 toneladas largas (71.000 t) y consumiría 60.000 kW de energía. Estimó que llevaría de 12 a 18 meses construirlo a un costo de alrededor de £ 4 millones, requeriría 1200 trabajadores para operar y costaría £ 1,5 millones por año para su funcionamiento. "Confiamos en que la separación pueda llevarse a cabo en la forma descrita", concluyó, "e incluso creemos que el plan, teniendo en cuenta su objeto, no resulta excesivamente costoso en tiempo, dinero y esfuerzo". [55]
La división del Comité MAUD en Cambridge fue dirigida conjuntamente por Bragg y Cockcroft. [37] Incluía a Bretscher, Feather, Halban, Kowarski, Herbert Freundlich y Nicholas Kemmer . Paul Dirac ayudó como consultor, aunque formalmente no formaba parte del equipo. [42] El 19 de junio de 1940, tras la invasión alemana de Francia , Halban, Kowarski y otros científicos franceses y sus familias, junto con sus preciosas reservas de agua pesada, fueron llevados a Inglaterra por el conde de Suffolk y el mayor Ardale Golding en el vapor Broompark . [56] El agua pesada, valorada en £ 22.000, se guardó inicialmente en HM Prison Wormwood Scrubs , pero luego se almacenó en secreto en la biblioteca del Castillo de Windsor . Los científicos franceses se trasladaron a Cambridge, [57] donde llevaron a cabo experimentos que demostraron de manera concluyente que se podía producir una reacción nuclear en cadena en una mezcla de óxido de uranio y agua pesada. [58]
En un artículo escrito poco después de su llegada a Inglaterra, Halban y Kowarski teorizaron que el uranio-238 podría absorber neutrones lentos, formando uranio-239. [59] Una carta de Edwin McMillan y Philip Abelson publicada en Physical Review el 15 de junio de 1940 afirmaba que este se desintegraba en un elemento con un número atómico de 93, y luego en uno con un número atómico de 94 y una masa de 239, que , aunque todavía era radiactivo, tuvo una vida bastante larga. [60] Que una carta sobre un tema tan delicado aún pudiera publicarse molestó a Chadwick, y pidió que se enviara una protesta oficial a los estadounidenses, lo cual se hizo. [61]
Bretscher y Feather argumentaron, sobre bases teóricas, que este elemento podría ser capaz de fisionarse mediante neutrones tanto rápidos como lentos, como el uranio-235. De ser así, esto prometía otro camino hacia una bomba atómica, ya que podría generarse a partir del uranio-238, más abundante, en un reactor nuclear , y la separación del uranio podría realizarse por medios químicos, ya que era un elemento diferente, evitando así la necesidad. para la separación de isótopos. Kemmer sugirió que dado que el uranio recibió el nombre del planeta Urano , el elemento 93 podría denominarse neptunio y 94 plutonio en honor a los dos planetas siguientes. Más tarde se descubrió que los americanos habían adoptado independientemente los mismos nombres, siguiendo la misma lógica. Bretscher y Feather fueron más allá y teorizaron que la irradiación de torio podría producir un nuevo isótopo de uranio, el uranio-233 , que también podría ser susceptible a la fisión por neutrones rápidos y lentos. [59] Además de este trabajo, Eric Rideal estudió la separación de isótopos mediante centrifugación . [37]
La división del Comité MAUD en Birmingham estuvo dirigida por Peierls. Lo ayudaron Haworth, Johnson y, desde el 28 de mayo de 1941, Klaus Fuchs . [42] Haworth dirigió a los químicos en el estudio de las propiedades del hexafluoruro de uranio. Una cosa a su favor fue que el flúor tiene un solo isótopo, por lo que cualquier diferencia de peso entre dos moléculas se debe únicamente al diferente isótopo del uranio. [62]
Por lo demás, el hexafluoruro de uranio estaba lejos de ser ideal. Se solidificó a 49 °C (120 °F), era corrosivo y reaccionaba con muchas sustancias, incluida el agua. Por tanto, era difícil y peligroso de manejar. Sin embargo, una búsqueda realizada por los químicos de Birmingham no logró descubrir otro compuesto gaseoso de uranio. Lindemann utilizó su influencia con Lord Melchett , director de ICI, para conseguir que ICI produjera hexafluoruro de uranio a escala industrial. La planta de ácido fluorhídrico de ICI estaba fuera de servicio y requería extensas reparaciones, por lo que el precio de un kilogramo de hexafluoruro de uranio ascendía a 5.000 libras esterlinas. Sin embargo, el pedido se realizó en diciembre de 1940. ICI también exploró métodos para producir uranio metálico puro. [62]
Peierls y su equipo trabajaron en los problemas teóricos de una bomba nuclear. Básicamente, fueron ellos los encargados de conocer las características técnicas de la bomba. Junto con Fuchs, Peierls también interpretó todos los datos experimentales de los demás laboratorios. Examinó los diferentes procesos mediante los cuales se obtenían isótopos. A finales del verano de 1940, Peierls prefirió la difusión gaseosa a la difusión térmica. [63]
Se recibió un documento de Estados Unidos en el que George Kistiakowsky sostenía que un arma nuclear causaría muy poco daño, ya que la mayor parte de la energía se gastaría calentando el aire circundante. Un explosivo químico genera gases muy calientes en un espacio confinado, pero una explosión nuclear no producirá esto. [64] Peierls, Fuchs, Geoffrey Taylor y JG Kynch desarrollaron la hidrodinámica para refutar el argumento de Kistiakowsky. [65] Taylor produjo un artículo sobre "La formación de una onda expansiva por una explosión muy intensa" en junio de 1941. [64]
El primer borrador del informe final del Comité MAUD fue escrito por Thomson en junio de 1941 y circuló entre los miembros del comité el 26 de junio, con instrucciones de que la próxima reunión del 2 de julio lo discutiría. Se realizó una cantidad considerable de edición, principalmente por Chadwick. En esta etapa se dividió en dos informes. El primero trataba sobre el "Uso de uranio para una bomba"; el segundo "Uso del Uranio como Fuente de Energía". Consolidaron todas las investigaciones y experimentos que el Comité MAUD había completado. [66] El informe comenzaba con una declaración que:
Nos gustaría destacar al comienzo de este informe que entramos en el proyecto con más escepticismo que fe, aunque sentimos que era un asunto que debía ser investigado. A medida que avanzábamos, nos convencíamos cada vez más de que es posible liberar energía atómica en gran escala y de que se pueden elegir condiciones que la conviertan en un arma de guerra muy poderosa. Ahora hemos llegado a la conclusión de que será posible fabricar una bomba de uranio eficaz que, conteniendo unas 25 libras de materia activa, equivaldría en efecto destructivo a 1.800 toneladas de TNT y que además liberaría grandes cantidades de sustancias radiactivas que hacer que los lugares cercanos al lugar donde explotó la bomba sean peligrosos para la vida humana durante un largo período. [67]
El primer informe concluyó que una bomba era factible. Lo describió en detalle técnico y proporcionó propuestas específicas para desarrollarlo, incluidas estimaciones de costos. Se estimó que una planta para producir un kilogramo de uranio-235 por día costaría £5 millones y requeriría una gran mano de obra calificada que también era necesaria para otras partes del esfuerzo bélico. Podría estar disponible en tan solo dos años. Se estimó que la cantidad de daño que causaría sería similar a la de la explosión de Halifax en 1917, que lo devastó todo en un1/4-millas (0,40 km) de radio. [66] El informe advertía que Alemania había mostrado interés en agua pesada, y aunque esto no se consideraba útil para una bomba, persistía la posibilidad de que Alemania también pudiera estar trabajando en la bomba. [68]
El segundo informe fue más breve. Recomendó que Halban y Kowarski se trasladaran a Estados Unidos, donde había planes para producir agua pesada a gran escala. El plutonio podría ser más adecuado que el uranio-235, y la investigación sobre el plutonio debería continuar en Gran Bretaña. Llegó a la conclusión de que la fisión controlada del uranio podría utilizarse para generar energía térmica para su uso en máquinas y proporcionar grandes cantidades de radioisótopos que podrían utilizarse como sustitutos del radio . El agua pesada o posiblemente el grafito podrían servir como moderadores de los neutrones rápidos. Sin embargo, en conclusión, si bien el reactor nuclear era bastante prometedor para futuros usos pacíficos, el comité consideró que no valía la pena considerarlo durante la guerra actual. [69]
En respuesta al informe del Comité MAUD, se lanzó un programa de armas nucleares. Para coordinar el esfuerzo, se creó una nueva dirección, con el nombre deliberadamente engañoso de Tube Alloys por motivos de seguridad. Sir John Anderson , el Lord Presidente del Consejo , se convirtió en el ministro responsable y Wallace Akers de ICI fue nombrado director de Tube Alloys. [70] Tube Alloys y el Proyecto Manhattan intercambiaron información, pero inicialmente no combinaron sus esfuerzos, [71] aparentemente por preocupaciones sobre la seguridad estadounidense. Irónicamente, fue el proyecto británico el que ya había sido penetrado por espías atómicos de la Unión Soviética. [72] El más significativo de ellos en este momento fue John Cairncross , un miembro de los famosos Cinco de Cambridge , que trabajó como secretario privado de Lord Hankey , un ministro sin cartera en el Gabinete de Guerra . Cairncross proporcionó al NKVD información del Comité MAUD. [73]
El Reino Unido no tenía la mano de obra ni los recursos de los Estados Unidos y, a pesar de su comienzo temprano y prometedor, Tube Alloys se quedó atrás de su contraparte estadounidense y quedó eclipsada por este. [74] Los británicos consideraron producir una bomba atómica sin la ayuda estadounidense, pero el proyecto habría necesitado una prioridad abrumadora, el costo proyectado era asombroso, la interrupción de otros proyectos en tiempos de guerra era inevitable y era poco probable que estuviera listo a tiempo para afectar el resultado. de la guerra en Europa . [75]
En la Conferencia de Quebec de agosto de 1943, Churchill y Roosevelt firmaron el Acuerdo de Quebec , que fusionaba los dos proyectos nacionales. [76] El Acuerdo de Quebec estableció el Comité de Política Combinada y el Fondo de Desarrollo Combinado para coordinar sus esfuerzos. [77] El Acuerdo de Hyde Park del 19 de septiembre de 1944 amplió la cooperación comercial y militar hasta el período de posguerra. [78]
Una misión británica encabezada por Akers ayudó en el desarrollo de tecnología de difusión gaseosa en los Laboratorios SAM de Nueva York. [79] Otro, encabezado por Oliphant, ayudó con el proceso de separación electromagnética en el Laboratorio de Radiación de Berkeley . [80] Cockcroft se convirtió en director del Laboratorio conjunto británico-canadiense de Montreal . [81] Chadwick, y más tarde Peierls, dirigieron una misión británica al Laboratorio de Los Álamos , que incluía a varios de los científicos más eminentes de Gran Bretaña. [82] [83] Como jefe general de la misión británica, Chadwick forjó una asociación estrecha y exitosa, [84] y aseguró que la participación británica fuera completa y sincera. [85]
En respuesta a la carta de Einstein-Szilard de 1939 , el presidente Franklin D. Roosevelt había creado en octubre de 1939 un Comité Asesor sobre el Uranio , presidido por Lyman Briggs . La investigación se centró en la fisión lenta para la producción de energía, pero con un interés creciente en la separación de isótopos. En junio de 1941, Roosevelt creó la Oficina de Investigación y Desarrollo Científico (OSRD), con Vannevar Bush como director, personalmente responsable ante el presidente. [86] El Comité de Uranio se convirtió en la Sección de Uranio de la OSRD, que pronto pasó a llamarse Sección S-1 por razones de seguridad. [87] [88]
Bush contrató a Arthur Compton , ganador del Premio Nobel, y a la Academia Nacional de Ciencias . Su informe se publicó el 17 de mayo de 1941. Respaldaba un esfuerzo más intenso, pero no abordaba el diseño o la fabricación de una bomba en detalle. [89] La información del Comité MAUD provino de científicos británicos que viajaron a los Estados Unidos, en particular la Misión Tizard , y de observadores estadounidenses en las reuniones del Comité MAUD en abril y julio de 1941. [90] Cockcroft, que era parte de la Misión Tizard , informó que el proyecto estadounidense iba a la zaga del británico y no avanzaba tan rápido. [91]
Gran Bretaña estaba en guerra y sentía que era urgente tener una bomba atómica, pero Estados Unidos aún no estaba en guerra. Fue Oliphant quien impulsó el programa estadounidense a la acción. Voló a los Estados Unidos a finales de agosto de 1941, aparentemente para discutir el programa de radar, pero en realidad para descubrir por qué Estados Unidos estaba ignorando las conclusiones del Comité MAUD. [92] Oliphant informó: "Las actas y los informes habían sido enviados a Lyman Briggs, que era el Director del Comité de Uranio, y nos sorprendió no recibir prácticamente ningún comentario. Llamé a Briggs en Washington, sólo para descubrir que esto "Un hombre inarticulado y poco impresionante había guardado los informes en su caja fuerte y no los había mostrado a los miembros de su comité. Yo estaba asombrado y angustiado." [93]
Oliphant se reunió con la Sección S-1. Samuel K. Allison era un nuevo miembro del comité, un físico experimental y protegido de Compton en la Universidad de Chicago . Oliphant "vino a una reunión", recordó Allison, "y dijo 'bomba' en términos muy claros. Nos dijo que debíamos concentrar todos los esfuerzos en la bomba y dijo que no teníamos derecho a trabajar en plantas de energía ni en nada más que la bomba. La bomba costaría 25 millones de dólares, dijo, y Gran Bretaña no tenía el dinero ni la mano de obra, así que dependía de nosotros". [94]
Oliphant luego visitó a su amigo Ernest Lawrence , un premio Nobel estadounidense, para explicarle la urgencia. Lawrence se puso en contacto con Compton y James B. Conant , quienes recibieron una copia del Informe MAUD final de Thomson el 3 de octubre de 1941. Harold Urey , también ganador del Premio Nobel, y George B. Pegram fueron enviados al Reino Unido para obtener más información. [95] En enero de 1942, la OSRD recibió poderes para participar en grandes proyectos de ingeniería además de la investigación. [96] Sin la ayuda del Comité MAUD, el Proyecto Manhattan habría comenzado meses atrás. En cambio, pudieron empezar a pensar en cómo crear una bomba, no en si era posible. [97] Gowing señaló que "los acontecimientos que cambian una escala de tiempo en sólo unos pocos meses pueden, no obstante, cambiar la historia". [98] El 16 de julio de 1945, el Proyecto Manhattan detonó la primera bomba atómica en la prueba nuclear Trinity . [99]
La Unión Soviética recibió detalles de la investigación británica de sus espías atómicos Klaus Fuchs , Engelbert Broda y Cairncross. Lavrentiy Beria , jefe del NKVD, entregó un informe al secretario general del Partido Comunista de la Unión Soviética , Joseph Stalin , en marzo de 1942 que incluía los informes MAUD y otros documentos británicos aprobados por Cairncross. [100] En 1943, el NKVD obtuvo una copia del informe final del Comité MAUD. Esto llevó a Stalin a ordenar el inicio de un programa soviético, aunque contaba con recursos muy limitados. Igor Kurchatov fue nombrado director del naciente programa ese mismo año. [101] Seis años más tarde, el 29 de agosto de 1949, la Unión Soviética probó una bomba atómica. [102]
