El Laboratorio de Los Álamos , también conocido como Proyecto Y , fue un laboratorio secreto establecido por el Proyecto Manhattan y operado por la Universidad de California durante la Segunda Guerra Mundial . Su misión era diseñar y construir las primeras bombas atómicas . Robert Oppenheimer fue su primer director, desde 1943 hasta diciembre de 1945, cuando fue sucedido por Norris Bradbury . Para permitir a los científicos discutir libremente su trabajo manteniendo la seguridad, el laboratorio se ubicó en la meseta de Pajarito en el norte de Nuevo México . El laboratorio de tiempos de guerra ocupaba edificios que alguna vez habían sido parte de la Escuela Rancho Los Alamos .
El esfuerzo de desarrollo se concentró inicialmente en un arma de fisión tipo pistola que utiliza plutonio llamada Thin Man . En abril de 1944, el Laboratorio de Los Álamos determinó que la tasa de fisión espontánea del plutonio generado en un reactor nuclear era demasiado alta debido a la presencia de plutonio-240 y causaría una predetonación , una reacción nuclear en cadena antes de que el núcleo estuviera completamente ensamblado. Luego, Oppenheimer reorganizó el laboratorio y orquestó un esfuerzo total y finalmente exitoso en un diseño alternativo propuesto por John von Neumann , un arma nuclear de tipo implosión , que se llamó Fat Man . Se desarrolló una variante del diseño tipo arma conocido como Little Boy utilizando uranio-235 .
Los químicos del Laboratorio de Los Álamos desarrollaron métodos para purificar uranio y plutonio, este último un metal que sólo existía en cantidades microscópicas cuando comenzó el Proyecto Y. Sus metalúrgicos descubrieron que el plutonio tenía propiedades inesperadas, pero aun así pudieron moldearlo en esferas metálicas. El laboratorio construyó el Water Boiler, un reactor acuoso homogéneo que fue el tercer reactor del mundo en entrar en funcionamiento. También investigó la Super, una bomba de hidrógeno que utilizaría una bomba de fisión para iniciar una reacción de fusión nuclear en deuterio y tritio .
El diseño de Fat Man se probó en la prueba nuclear Trinity en julio de 1945. El personal del Proyecto Y formó equipos de boxes y equipos de montaje para los bombardeos atómicos de Hiroshima y Nagasaki y participó en los bombardeos como armadores y observadores. Después de que terminó la guerra, el laboratorio apoyó las pruebas nucleares de la Operación Crossroads en el atolón Bikini . Se creó una nueva División Z para controlar las actividades de prueba, almacenamiento y montaje de bombas, que se concentraron en la Base Sandia . El Laboratorio de Los Alamos se convirtió en Laboratorio Científico de Los Alamos en 1947.
El descubrimiento del neutrón por James Chadwick en 1932, [2] seguido del descubrimiento de la fisión nuclear por los químicos Otto Hahn y Fritz Strassmann en 1938, [3] [4] y su explicación (y denominación) por los físicos Lise Meitner y Otto Poco después, Frisch [5] [6] abrió la posibilidad de una reacción nuclear en cadena controlada utilizando uranio . En ese momento, pocos científicos en los Estados Unidos pensaban que una bomba atómica fuera práctica, [7] pero la posibilidad de que un proyecto alemán de bomba atómica desarrollara armas atómicas preocupaba a los científicos refugiados de la Alemania nazi y otros países fascistas, lo que llevó a la redacción de la carta de Einstein-Szilard para advertir al presidente Franklin D. Roosevelt . Esto impulsó una investigación preliminar en los Estados Unidos, que comenzó a finales de 1939. [8]
El progreso fue lento en Estados Unidos, pero en Gran Bretaña, Otto Frisch y Rudolf Peierls , dos físicos refugiados de Alemania en la Universidad de Birmingham , examinaron las cuestiones teóricas involucradas en el desarrollo, producción y uso de bombas atómicas. Consideraron lo que sucedería con una esfera de uranio-235 puro y descubrieron que no sólo podría ocurrir una reacción en cadena , sino que podría requerir tan solo 1 kilogramo (2,2 libras) de uranio-235 para liberar la energía de cientos de toneladas. de TNT . Su superior, Mark Oliphant , llevó el memorando Frisch-Peierls a Sir Henry Tizard , presidente del Comité para el Estudio Científico de la Guerra Aérea (CSSAW), quien a su vez se lo pasó a George Paget Thomson , en quien el CSSAW había delegado. responsabilidad de la investigación del uranio. [9] CSSAW creó el Comité MAUD para investigar. [10] En su informe final de julio de 1941, el Comité MAUD concluyó que una bomba atómica no sólo era factible, sino que podría producirse ya en 1943. [11] En respuesta, el gobierno británico creó un proyecto de armas nucleares conocido como Tube Aleaciones . [12]
Todavía había poca urgencia en Estados Unidos, que a diferencia de Gran Bretaña aún no estaba involucrado en la Segunda Guerra Mundial , por lo que Oliphant voló allí a finales de agosto de 1941 [13] y habló con científicos estadounidenses, incluido su amigo Ernest Lawrence, en la Universidad de California . No sólo logró convencerlos de que una bomba atómica era factible, sino que inspiró a Lawrence a convertir su ciclotrón de 37 pulgadas (94 cm) en un espectrómetro de masas gigante para la separación de isótopos , [14] una técnica en la que Oliphant había sido pionero en 1934. [15 ] A su vez, Lawrence trajo a su amigo y colega Robert Oppenheimer para verificar la física del informe del Comité MAUD, que se discutió en una reunión en el Laboratorio de Investigación de General Electric en Schenectady, Nueva York , el 21 de octubre de 1941. [16 ]
En diciembre de 1941, la Sección S-1 de la Oficina de Investigación y Desarrollo Científico (OSRD) puso a Arthur H. Compton a cargo del diseño de la bomba. [17] [18] Delegó la tarea de diseño de bombas y la investigación de cálculos de neutrones rápidos , la clave para los cálculos de masa crítica y detonación de armas, a Gregory Breit , a quien se le dio el título de "Coordinador de Ruptura Rápida". y Oppenheimer como asistente. Pero Breit no estuvo de acuerdo con otros científicos que trabajaban en el Laboratorio Metalúrgico , particularmente con Enrico Fermi , sobre las disposiciones de seguridad, [19] y renunció el 18 de mayo de 1942. [20] Compton nombró entonces a Oppenheimer para reemplazarlo. [21] John H. Manley , físico del Laboratorio Metalúrgico, fue asignado para ayudar a Oppenheimer contactando y coordinando grupos de física experimental repartidos por todo el país. [20] Oppenheimer y Robert Serber, de la Universidad de Illinois, examinaron los problemas de la difusión de neutrones (cómo se movían los neutrones en una reacción nuclear en cadena) y la hidrodinámica (cómo podría comportarse la explosión producida por una reacción en cadena). [22]
Para revisar este trabajo y la teoría general de las reacciones de fisión, Oppenheimer y Fermi convocaron reuniones en la Universidad de Chicago en junio y en la Universidad de California en Berkeley, en julio, con los físicos teóricos Hans Bethe , John Van Vleck , Edward Teller y Emil Konopinski. , Robert Serber, Stan Frankel y Eldred C. Nelson, estos tres últimos antiguos alumnos de Oppenheimer, y los físicos experimentales Emilio Segrè , Felix Bloch , Franco Rasetti , John Manley y Edwin McMillan . Confirmaron tentativamente que una bomba de fisión era teóricamente posible. [23]
Todavía había muchos factores desconocidos. Las propiedades del uranio-235 puro eran relativamente desconocidas; más aún los del plutonio , un elemento químico que había sido descubierto recientemente por Glenn Seaborg y su equipo en febrero de 1941, pero que en teoría era fisible . Los científicos en la conferencia de Berkeley imaginaron criar plutonio en reactores nucleares a partir de átomos de uranio-238 que absorbían neutrones de los átomos de uranio-235 en fisión. En ese momento no se había construido ningún reactor y sólo se disponía de cantidades microscópicas de plutonio producido por ciclotrones . [24]
Había muchas maneras de disponer el material fisionable en una masa crítica. La más sencilla era disparar un "tapón cilíndrico" a una esfera de "material activo" con un " sabotador ": material denso que enfocaría los neutrones hacia el interior y mantendría unida la masa reaccionante para aumentar su eficiencia. [25] También exploraron diseños que involucraban esferoides , una forma primitiva de "implosión" sugerida por Richard C. Tolman , y la posibilidad de métodos autocatalíticos , que aumentarían la eficiencia de la bomba cuando explotara. [26]
Considerando que la idea de la bomba de fisión estaba teóricamente establecida (al menos hasta que se dispusiera de más datos experimentales), la conferencia de Berkeley tomó una dirección diferente. Edward Teller presionó para que se discutiera una bomba más poderosa: la "Super", generalmente denominada hoy en día "bomba de hidrógeno ", que utilizaría la fuerza explosiva de una bomba de fisión detonante para iniciar una reacción de fusión nuclear entre deuterio y tritio . [27] Teller propuso un plan tras otro, pero Bethe rechazó cada uno de ellos. La idea de la fusión se dejó de lado para concentrarse en producir bombas de fisión. [28] Teller también planteó la posibilidad especulativa de que una bomba atómica podría "encender" la atmósfera debido a una hipotética reacción de fusión de núcleos de nitrógeno, [29] pero Bethe calculó que esto no podría suceder, [30] y un informe del que fue coautor con Teller demostró que "no es probable que se inicie ninguna cadena de reacciones nucleares que se propaguen por sí mismas". [31]
El hábil manejo de Oppenheimer de la conferencia de julio impresionó a sus colegas; su perspicacia y capacidad para manejar incluso a las personas más difíciles sorprendieron incluso a quienes lo conocían bien. [32] A raíz de la conferencia, Oppenheimer vio que si bien se habían familiarizado con la física, todavía se requería un trabajo considerable en los aspectos de ingeniería, química, metalurgia y artillería para construir una bomba atómica. Se convenció de que el diseño de bombas requeriría un entorno donde la gente pudiera discutir libremente los problemas y así reducir la duplicación de esfuerzos. Razonó que la mejor forma de conciliar esto con la seguridad sería crear un laboratorio central en un lugar aislado. [33] [34]
El general de brigada Leslie R. Groves Jr. se convirtió en director del Proyecto Manhattan el 23 de septiembre de 1942. [35] Visitó Berkeley para observar los calutrones de Lawrence y se reunió con Oppenheimer, quien le dio un informe sobre el diseño de bombas el 8 de octubre. [36] Groves estaba interesado en la propuesta de Oppenheimer de establecer un laboratorio de diseño de bombas separado. Cuando se reunieron nuevamente en Chicago el 15 de octubre, invitó a Oppenheimer a discutir el tema. Groves tenía que tomar el tren de 20th Century Limited de regreso a Nueva York, por lo que le pidió a Oppenheimer que lo acompañara para poder continuar la discusión. Groves, Oppenheimer, el coronel James C. Marshall y el teniente coronel Kenneth Nichols se apretujaron en el único compartimento de Nichol para discutir cómo se podría crear un laboratorio de bombas y cómo funcionaría. [33] [37] Posteriormente, Groves hizo que Oppenheimer viniera a Washington, DC , donde se discutió el asunto con Vannevar Bush , el director de la OSRD, y James B. Conant , el presidente del Comité de Investigación de Defensa Nacional (NDRC). El 19 de octubre, Groves aprobó la creación de un laboratorio de bombas. [34]
Si bien Oppenheimer parecía la persona lógica para dirigir el nuevo laboratorio, que pasó a ser conocido como Proyecto Y, tenía poca experiencia administrativa; Bush, Conant, Lawrence y Harold Urey expresaron reservas al respecto. [38] Además, a diferencia de sus otros líderes de proyecto (Lawrence en el Laboratorio de Radiación de Berkeley , Compton en el Proyecto Metalúrgico de Chicago y Urey en los Laboratorios SAM de Nueva York), Oppenheimer no tenía un Premio Nobel , lo que genera preocupaciones de que tal vez no lo consiguiera. tener el prestigio de tratar con científicos distinguidos. También hubo preocupaciones de seguridad; [39] muchos de los asociados más cercanos de Oppenheimer eran miembros activos del Partido Comunista , incluida su esposa Kitty , [40] su novia Jean Tatlock , [41] su hermano Frank y la esposa de Frank, Jackie. [42] Al final, Groves dio personalmente instrucciones para liberar a Oppenheimer el 20 de julio de 1943. [39]
Se consideró la idea de ubicar el Proyecto Y en el Laboratorio Metalúrgico de Chicago, o en Clinton Engineer Works en Oak Ridge, Tennessee , pero al final se decidió que lo mejor sería una ubicación remota. [43] Un sitio en las cercanías de Los Ángeles fue rechazado por motivos de seguridad, y otro cerca de Reno, Nevada , por ser demasiado inaccesible. Por recomendación de Oppenheimer, la búsqueda se limitó a las cercanías de Albuquerque, Nuevo México , donde Oppenheimer era dueño de un rancho en la Cordillera Sangre de Cristo . [44] El clima era templado, había conexiones aéreas y ferroviarias con Albuquerque, estaba lo suficientemente distante de la costa oeste de los Estados Unidos como para que un ataque japonés no fuera un problema y la densidad de población era baja. [43]
En octubre de 1942, el mayor John H. Dudley del distrito de Manhattan (el componente militar del Proyecto Manhattan) inspeccionó sitios alrededor de Gallup , Las Vegas , La Ventana, Jemez Springs y Otowi , [45] y recomendó el que estaba cerca de Jemez Springs. [43] El 16 de noviembre, Oppenheimer, Groves, Dudley y otros recorrieron el sitio. Oppenheimer temía que los altos acantilados que rodeaban el lugar provocaran claustrofobia en la gente, mientras que a los ingenieros les preocupaba la posibilidad de inundaciones. Luego, el grupo se trasladó al sitio de Otowi, en las cercanías de la escuela Los Alamos Ranch . Oppenheimer quedó impresionado y expresó una fuerte preferencia por el sitio, citando su belleza natural y sus vistas de las montañas Sangre de Cristo , que, esperaba, inspirarían a quienes trabajarían en el proyecto. [46] [47] Los ingenieros estaban preocupados por el mal camino de acceso y si el suministro de agua sería adecuado, pero por lo demás consideraron que era ideal. [48]
El subsecretario de Guerra de los Estados Unidos , Robert P. Patterson , aprobó la adquisición del sitio el 25 de noviembre de 1942, autorizando 440.000 dólares para la compra del sitio de 54.000 acres (22.000 ha), de los cuales todos menos 8.900 acres (3.600 ha). ya eran propiedad del Gobierno Federal. [49] El secretario de Agricultura, Claude R. Wickard, concedió el uso de unas 45.100 acres (18.300 ha) de tierras del Servicio Forestal de los Estados Unidos al Departamento de Guerra "mientras continúe la necesidad militar". [50] La necesidad de terreno para una nueva carretera, y más tarde de un derecho de paso para una línea eléctrica de 25 millas (40 km), eventualmente llevó las compras de terrenos en tiempos de guerra a 45,737 acres (18,509.1 ha), pero finalmente solo se gastaron $ 414,971. . [49] Los artículos más caros fueron la escuela, que costó 350.000 dólares, y el Anchor Ranch, que costó 25.000 dólares. [51] Ambos contrataron abogados para negociar acuerdos con el gobierno, pero a los colonos hispanos se les pagó tan solo $7 por acre (equivalente a $118 en 2022). [52] Se retiraron los permisos de pastoreo y se compraron o expropiaron tierras privadas bajo expropiación utilizando la autoridad de la Ley de Poderes de la Segunda Guerra . [53] Las peticiones de expropiación se redactaron para cubrir todos los derechos minerales, de agua, de madera y de otro tipo, de modo que los particulares no tuvieran motivo alguno para entrar en la zona. [54] El sitio adquirió una forma irregular debido a que lindaba con el Monumento Nacional Bandelier y un cementerio sagrado de nativos americanos. [53]
Una consideración importante en la adquisición del sitio fue la existencia de la Escuela Rancho Los Alamos. Constaba de 54 edificios, de los cuales 27 eran casas, dormitorios u otros alojamientos que proporcionaban 46.626 pies cuadrados (4.331,7 m 2 ) de alojamiento. Los edificios restantes incluían un aserradero , una casa de hielo , graneros , carpintería, establos y garajes , todos con un total de 29.560 pies cuadrados (2.746 m 2 ). En el cercano Anchor Ranch había cuatro casas y un granero. [55] Los trabajos de construcción fueron supervisados por el Distrito de Ingenieros de Albuquerque hasta el 15 de marzo de 1944, cuando el Distrito de Ingenieros de Manhattan asumió la responsabilidad. [53] Willard C. Kruger and Associates de Santa Fe, Nuevo México , trabajó como arquitecto e ingeniero. Black & Veatch fue contratada para el diseño de los servicios públicos en diciembre de 1945. Al primero se le pagaron 743.706,68 dólares y al segundo 164.116 dólares cuando finalizó el Proyecto Manhattan a finales de 1946. [56] El Distrito de Albuquerque supervisó 9,3 millones de dólares de construcción en Los Álamos y el distrito de Manhattan, otros 30,4 millones de dólares. [53] El trabajo inicial se contrató a MM Sundt Company de Tucson, Arizona , y el trabajo comenzó en diciembre de 1942. Groves asignó inicialmente 300.000 dólares para la construcción, tres veces la estimación de Oppenheimer, con una fecha de finalización prevista para el 15 de marzo de 1943. Pronto se convirtió en Estaba claro que el alcance del Proyecto Y era mucho mayor de lo esperado, y cuando Sundt lo terminó, el 30 de noviembre de 1943, se habían gastado más de 7 millones de dólares. [57] La Compañía Zia asumió la responsabilidad del mantenimiento en abril de 1946. [58]
Oppenheimer estimó inicialmente que el trabajo lo podrían realizar 50 científicos y 50 técnicos. Groves triplicó este número a 300. [57] La población real, incluidos los miembros de la familia, era de aproximadamente 3.500 a finales de 1943, 5.700 a finales de 1944, 8.200 a finales de 1945 y 10.000 a finales de 1946. [ 59] El alojamiento más deseable eran las seis cabañas de troncos y piedra existentes que alguna vez albergaron al director y al personal docente de Los Alamos Ranch School. Eran las únicas viviendas en Los Álamos que tenían bañeras y se las conoció como "Bathtub Row". [57] [60] Oppenheimer vivía en Bathtub Row; su vecino de al lado era el capitán W. S. "Deak" Parsons , jefe de la División de Ingeniería y Artillería. [61] La casa de Parsons era un poco más grande, porque Parsons tenía dos hijos y Oppenheimer, en ese momento, solo tenía uno. [62] Después de Bathtub Row, el siguiente alojamiento más deseable fueron los apartamentos construidos por Sundt. Un edificio típico de dos plantas albergaba a cuatro familias. Cada apartamento de Sundt tenía dos o tres dormitorios, una cocina con una malhumorada estufa de carbón negra y un pequeño baño. JE Morgan and Sons suministró 56 viviendas prefabricadas que se conocieron como "Morganville". La Compañía Robert E. McKee construyó una parte de la ciudad conocida como "McKeeville". [57] De junio a octubre de 1943, y nuevamente en junio y julio de 1944, el número superó el alojamiento disponible y el personal se alojó temporalmente en Frijoles Canyon. [63] Las casas en Clinton Engineer Works en Oak Ridge, Tennessee y Hanford Engineer Works en el estado de Washington eran básicas pero de un nivel más alto (según lo especificado por Nichols ) que las casas en Los Alamos (según lo especificado por Groves ), pero Nichols dijo a los científicos de Los Álamos que la vivienda allí era problema de Groves, no suyo. [64]
Los alquileres se fijaban en función de los ingresos del ocupante. [65] Los visitantes transitorios a Los Alamos fueron alojados en el Fuller Lodge , la Guest Cottage o la Big House, que alguna vez había sido parte de la Escuela Rancho de Los Alamos. [66] En 1943 se estableció una escuela, que atiende tanto a la escuela primaria como a la secundaria, y se matricularon 140 niños; 350 en 1946. La educación era gratuita, al igual que una guardería para madres trabajadoras. [67] Con 18 maestros de escuela primaria, 13 maestros de escuela secundaria y un superintendente, disfrutaba de una excelente proporción maestro:alumnos. [68] Se construyeron numerosos edificios técnicos. La mayoría eran de tipo semipermanente, utilizando paneles de yeso . Se calentaban mediante una planta de calefacción central. Inicialmente se trataba de la Sala de Calderas No. 1, que tenía dos calderas de carbón . Esta fue reemplazada por la Sala de Calderas No. 2, que tenía seis calderas de gasóleo. Además del sitio principal en Los Álamos, se desarrollaron unos 25 sitios periféricos para trabajos experimentales. [69]
El crecimiento de la ciudad superó el sistema de alcantarillado, [69] y a finales de 1945 hubo cortes de electricidad. Las luces tuvieron que ser apagadas durante el día y entre las 7 y las 10 de la noche. El agua también escaseó. Durante el otoño de 1945, el consumo fue de 585.000 galones estadounidenses (2.210.000 L) por día, pero el suministro de agua sólo podía proporcionar 475.000 galones estadounidenses (1.800.000 L). El 19 de diciembre, las tuberías que en 1943 se habían instalado en la superficie para ahorrar tiempo se congelaron, cortando completamente el suministro. Los residentes tuvieron que sacar agua de 15 camiones cisterna que transportaban 300.000 galones estadounidenses (1.100.000 L) por día. [70] Debido a que su nombre era secreto, Los Álamos fue denominado "Sitio Y"; para los residentes se la conocía como "La Colina". [71] Debido a que vivían en tierras federales, el estado de Nuevo México no permitió a los residentes de Los Álamos votar en las elecciones, aunque sí les exigió que pagaran impuestos estatales sobre la renta. [72] [73] Una larga serie de batallas legales y legislativas se avecinaba antes de que los residentes de Los Álamos se convirtieran en ciudadanos de pleno derecho de Nuevo México el 10 de junio de 1949. [74] Actas de nacimiento de los bebés nacidos en Los Álamos durante el La guerra indicó su lugar de nacimiento como PO Box 1663 en Santa Fe. Todas las cartas y paquetes llegaban por esa dirección. [75]
Inicialmente, Los Álamos iba a ser un laboratorio militar con Oppenheimer y otros investigadores comisionados en el ejército. Oppenheimer llegó incluso a encargarse un uniforme de teniente coronel, pero dos físicos clave, Robert Bacher e Isidor Rabi , se opusieron a la idea. Conant, Groves y Oppenheimer idearon entonces un compromiso por el cual el laboratorio sería operado por la Universidad de California. [76] Las actividades financieras y de adquisiciones eran responsabilidad de la Universidad de California según una carta de intención del OSRD del 1 de enero de 1943. Esto fue reemplazado por un contrato formal con el distrito de Manhattan el 20 de abril de 1943, que fue retroactivo al 1 de enero. Las operaciones financieras estaban dirigidas por el director comercial residente, JAD Muncy. [77] La intención era militarizarlo cuando llegara el momento de ensamblar finalmente la bomba, pero para entonces el Laboratorio de Los Álamos había crecido tanto que esto se consideró poco práctico e innecesario, [38] ya que las dificultades previstas con respecto a civiles trabajando en tareas peligrosas no se habían producido. [77]
El coronel John M. Harman fue el primer comandante del puesto en Los Álamos. Se incorporó a la oficina de Santa Fe como teniente coronel el 19 de enero de 1943 y fue ascendido a coronel el 15 de febrero. [78] Los Álamos se convirtió oficialmente en un establecimiento militar el 1 de abril de 1943 y se trasladó a Los Álamos el 19 de abril. [78] [79] Fue sucedido por el teniente coronel C. Whitney Ashbridge, un graduado de la escuela Los Alamos Ranch, [80] en mayo de 1943. A su vez, Ashbridge fue sucedido por el teniente coronel Gerald R. Tyler en octubre de 1944. [78] [81] El coronel Lyle E. Seaman en noviembre de 1945 y el coronel Herb C. Gee en septiembre de 1946. [78] El comandante del puesto respondía directamente ante Groves y era responsable del municipio, la propiedad gubernamental y el personal militar. . [82]
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Se asignaron al puesto cuatro unidades militares. El Destacamento MP, Unidad de Comando de Servicio 4817, llegó de Fort Riley, Kansas , en abril de 1943. Su dotación inicial era de 7 oficiales y 196 soldados; en diciembre de 1946 tenía 9 oficiales y 486 hombres, y ocupaba 44 puestos de guardia las 24 horas del día. [83] El Destacamento Provisional de Ingenieros (PED), Unidad de Comando de Servicio 4817, fue activado en Camp Claiborne, Luisiana , el 10 de abril de 1943. Estos hombres realizaron trabajos alrededor del puesto, como trabajar en la planta de calderas, el parque de motores y el comedor. pasillos. También mantuvieron los edificios y las carreteras. Alcanzó una fuerza máxima de 465 hombres y se disolvió el 1 de julio de 1946. [84]
El 1er Destacamento del Cuerpo Auxiliar del Ejército de Mujeres Provisional (WAAC) se activó en Fort Sill, Oklahoma , el 17 de abril de 1943. Su dotación inicial era de sólo un oficial y siete auxiliares. El WAAC se convirtió en el Cuerpo de Mujeres del Ejército (WAC) el 24 de agosto de 1943, y el destacamento pasó a formar parte de la 4817.a Unidad de Comando de Servicio, con una dotación de dos oficiales y 43 mujeres alistadas. Ashbridge los tomó juramento en el ejército de los Estados Unidos. Alcanzó una dotación máxima de unas 260 mujeres en agosto de 1945. Los WAC realizaban una variedad más amplia de trabajos que el PED; algunos eran cocineros, conductores y telefonistas, mientras que otros se desempeñaban como bibliotecarios, oficinistas y técnicos hospitalarios. Algunos realizaron investigaciones científicas altamente especializadas dentro del Área Técnica. [84]
El Destacamento de Ingenieros Especiales (SED) se activó en octubre de 1943 como parte de la Unidad de Servicio Técnico 9812. Estaba integrado por hombres con habilidades técnicas o educación avanzada, y en su mayoría provenía del extinto Programa de Entrenamiento Especializado del Ejército . [84] La política del Departamento de Guerra prohibía otorgar aplazamientos del reclutamiento a hombres menores de 22 años, por lo que fueron asignados al SED. [85] Alcanzó una fuerza máxima de 1.823 hombres en agosto de 1945. El personal del SED trabajó en todas las áreas del Laboratorio de Los Álamos. [84]
Como director del Laboratorio de Los Álamos, Oppenheimer ya no respondía ante Compton, sino que dependía directamente de Groves. [79] Era responsable de los aspectos técnicos y científicos del Proyecto Y. [82] Reunió el núcleo de su personal a partir de los grupos que habían estado trabajando para él en cálculos de neutrones. [86] Estos incluían a su secretaria, Priscilla Greene , [87] Serber y McMillan de su propio grupo, y los grupos de Emilio Segrè y Joseph W. Kennedy de la Universidad de California, el grupo de JH Williams de la Universidad de Minnesota , Joe El grupo de McKibben de la Universidad de Wisconsin , el grupo de Felix Bloch de la Universidad de Stanford y el de Marshall Holloway de la Universidad Purdue . También consiguió los servicios de Hans Bethe y Robert Bacher del Laboratorio de Radiación del MIT , Edward Teller, Robert F. Christy , Darol K. Froman , Alvin C. Graves y John H. Manley y su grupo del Laboratorio Metalúrgico del Proyecto Manhattan. y Robert R. Wilson y su grupo, que incluía a Richard Feynman , que habían estado realizando investigaciones del Proyecto Manhattan en la Universidad de Princeton . Trajeron consigo una gran cantidad de valioso equipo científico. El grupo de Wilson desmanteló el ciclotrón en la Universidad de Harvard y lo envió a Los Álamos; McKibben's trajo dos generadores Van de Graaff de Wisconsin; y Manley trajo el acelerador Cockcroft-Walton de la Universidad de Illinois . [86]
Las comunicaciones con el mundo exterior se realizaban a través de una única línea del Servicio Forestal hasta abril de 1943, [88] cuando fue reemplazada por cinco líneas telefónicas del Ejército. Esta cifra se incrementó a ocho en marzo de 1945. [89] También había tres teletipos con máquinas codificadoras. El primero se instaló en marzo de 1943 y se agregaron dos más en mayo de 1943. Uno fue retirado en noviembre de 1945. [89] Había teléfonos en las oficinas, pero ninguno en las residencias privadas, ya que el Ejército lo consideraba un peligro para la seguridad. En el municipio existían algunos teléfonos públicos para emergencias. Como no había forma de evitar que las líneas fueran intervenidas, no se podía discutir información clasificada por teléfono. Inicialmente, las líneas telefónicas solo funcionaban durante el horario comercial hasta que llegaron suficientes WAC para atender la centralita las 24 horas. [90]
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Se animó a las mujeres de Los Álamos a trabajar debido a la escasez de mano de obra y a las preocupaciones de seguridad sobre la contratación de trabajadores locales. En septiembre de 1943, unas 60 esposas de científicos trabajaban en el área técnica. En octubre de 1944, alrededor de 200 de los 670 trabajadores en el laboratorio, el hospital y la escuela eran mujeres. La mayoría trabajaba en la administración, pero muchas mujeres, como Lilli Hornig , [91] Jane Hamilton Hall , [92] y Peggy Titterton trabajaron como científicas y técnicas. [93] Charlotte Serber encabezó el Grupo A-5 (Biblioteca). [94] Un gran grupo de mujeres trabajó en cálculos numéricos en el Grupo T-5 (Cálculos). [91] Dorothy McKibbin dirigió la oficina de Santa Fe, que abrió en 109 East Palace Avenue el 27 de marzo de 1943. [95] Los nuevos miembros del personal en el sitio secreto de Los Alamos no recibieron por adelantado ninguna dirección para llegar al sitio ni credenciales de seguridad. Se les dijo que se presentaran en la oficina de Santa Fe, donde McKibbin les proporcionó esas cosas y, por lo tanto, se convirtió en el guardián de Los Álamos. [96]
El Laboratorio de Los Alamos tenía una junta directiva, cuyos miembros eran Oppenheimer, Bacher, Bethe, Kennedy, DL Hughes (Director de Personal), DP Mitchell (Director de Adquisiciones) y Deak Parsons. Posteriormente se agregaron McMillan, George Kistiakowsky y Kenneth Bainbridge . [97] El laboratorio se organizó en cinco divisiones: Administración (A), Teórica (T) bajo Bethe, Física Experimental (P) bajo Bacher, Química y Metalurgia (CM) bajo Kennedy, y Artillería e Ingeniería (E) bajo Parsons. [98] [99] Todas las divisiones se expandieron durante 1943 y 1944, pero la División T, a pesar de triplicar su tamaño, siguió siendo la más pequeña, mientras que la División E creció hasta convertirse en la más grande. La autorización de seguridad fue un problema. Los científicos (incluido, al principio, Oppenheimer) tuvieron que tener acceso al Área Técnica sin la debida autorización. En aras de la eficiencia, Groves aprobó un proceso abreviado mediante el cual Oppenheimer avalaba a los científicos experimentados y otros tres empleados eran suficientes para avalar a un científico o técnico junior. [100]
El Laboratorio de Los Álamos fue reforzado por una misión británica al mando de James Chadwick. Los primeros en llegar fueron Otto Frisch y Ernest Titterton ; Entre los que llegaron más tarde se encontraban Niels Bohr y su hijo Aage Bohr , y Sir Geoffrey Taylor , un experto en hidrodinámica que hizo una importante contribución a la comprensión de la inestabilidad de Rayleigh-Taylor . [101] Esta inestabilidad en la interfaz entre dos fluidos de diferentes densidades se produce cuando el fluido más ligero empuja al más pesado, [102] y fue vital para la interpretación de experimentos con explosivos, la predicción de los efectos de una explosión, el diseño del neutrón iniciadores y el diseño de la bomba atómica en sí. Chadwick permaneció sólo unos meses; Rudolf Peierls lo sucedió como jefe de la misión británica. La idea original, favorecida por Groves, era que los científicos británicos trabajarían como un grupo bajo la dirección de Chadwick, quien les encargaría el trabajo. Esto pronto se descartó a favor de que la Misión Británica estuviera completamente integrada en el laboratorio. Trabajaron en la mayoría de sus divisiones, quedando únicamente excluidos de la química y la metalurgia del plutonio. [103] [101] Con la aprobación de la Ley de Energía Atómica de 1946 , conocida como Ley McMahon, todos los empleados del gobierno británico tuvieron que irse. Todos se habían marchado a finales de 1946, excepto Titterton, a quien se le concedió una dispensa especial y permaneció hasta el 12 de abril de 1947. La misión británica terminó cuando él partió. [104] [105]
En 1943, los esfuerzos de desarrollo se dirigieron a un arma de fisión tipo pistola que utilizaba plutonio llamada Thin Man . [106] [107] Los nombres de los tres diseños de bombas atómicas ( Fat Man , Thin Man y Little Boy ) fueron elegidos por Serber en función de sus formas. Thin Man era un dispositivo largo y su nombre proviene de la novela policial de Dashiell Hammett y de la serie de películas del mismo nombre. El Gordo era redondo y gordo, y llevaba el nombre del personaje "Kasper Gutman" de Sydney Greenstreet en El halcón maltés . Little Boy quedó en último lugar y recibió su nombre del personaje de Elisha Cook, Jr. en la misma película, como lo menciona Humphrey Bogart . [108]
Una serie de conferencias celebradas en abril y mayo de 1943 establecieron el plan del laboratorio para el resto del año. Oppenheimer estimó la masa crítica de un dispositivo de uranio-235 con una fórmula basada en la teoría de la difusión derivada en Berkeley por Stan Frankel y EC Nelson. Esto dio un valor para un dispositivo de uranio-235 con una manipulación perfecta de 25 kg; pero esto fue sólo una aproximación. Se basó en suposiciones simplificadoras, en particular que todos los neutrones tenían la misma velocidad, que todas las colisiones eran elásticas , que estaban dispersas isotrópicamente y que el camino libre medio de los neutrones en el núcleo y en el manipulador era el mismo. La División T de Bethe, particularmente el Grupo T-2 (Teoría de la Difusión) de Serber y los Grupos T-4 (Problemas de Difusión) de Feynman, pasarían los próximos meses trabajando en modelos mejorados. [109] [110] Bethe y Feynman también desarrollaron una fórmula para la eficiencia de la reacción. [111]
Ninguna fórmula podría ser más precisa que los valores que contiene; los valores de las secciones transversales eran dudosos y aún no se habían determinado para el plutonio. La medición de estos valores sería una prioridad, pero el laboratorio sólo poseía 1 gramo de uranio-235 y sólo unos pocos microgramos de plutonio. [109] Esta tarea recayó en la División P de Bacher. El Grupo Williams P-2 (Generador Electrostático) llevó a cabo el primer experimento en julio de 1943, cuando utilizó el mayor de los dos generadores Van de Graaff para medir la relación entre el neutrón por fisión en el plutonio y el uranio-235. [112] Esto implicó algunas negociaciones con el Laboratorio Metalúrgico para obtener 165 μg de plutonio, que se recibió en Los Álamos el 10 de julio de 1943. Bacher pudo informar que el número de neutrones por fisión de plutonio-239 era 2,64 ± 0,2, aproximadamente 1,2 veces más que el uranio-235. [113] Titterton y Boyce McDaniel del Grupo P-1 (Ciclotrón) de Wilson intentaron medir el tiempo que tardaba en emitir neutrones rápidos desde un núcleo de uranio-235 cuando se fisionaba. [114] Calcularon que la mayoría se emitieron en menos de 1 nanosegundo . Experimentos posteriores demostraron que la fisión también tardaba menos de un nanosegundo. La confirmación de la afirmación de los teóricos de que el número de neutrones emitidos por fisión era el mismo tanto para los neutrones rápidos como para los lentos llevó más tiempo y no se completó hasta el otoño de 1944. [112]
John von Neumann visitó el Laboratorio de Los Álamos en septiembre de 1943 y participó en discusiones sobre el daño que causaría una bomba atómica. Explicó que mientras el daño causado por una pequeña explosión era proporcional al impulso (la presión promedio de la explosión multiplicada por su duración), el daño de explosiones grandes como la de una bomba atómica estaría determinado por la presión máxima, que depende de la raíz cúbica de su energía. Luego, Bethe calculó que una explosión de 10 kilotones de TNT (42 TJ) daría como resultado una sobrepresión de 0,1 atmósferas estándar (10 kPa) a 3,5 kilómetros (2,2 millas) y, por lo tanto, provocaría daños graves dentro de ese radio. Von Neumann también sugirió que, debido a que la presión aumenta cuando las ondas de choque rebotan en objetos sólidos, el daño podría aumentar si la bomba se detonara a una altitud comparable al radio del daño, aproximadamente de 1 a 2 kilómetros (3300 a 6600 pies). [111] [115]
Parsons fue nombrado jefe de la División de Ingeniería y Artillería en junio de 1943 por recomendación de Bush y Conant. [116] Para dotar de personal a la división, Tolman, quien actuó como coordinador del esfuerzo de desarrollo de armas, contrató a John Streib, Charles Critchfield y Seth Neddermeyer de la Oficina Nacional de Estándares . [117] La división se organizó inicialmente en cinco grupos, siendo los líderes del grupo original McMillan del Grupo E-1 (Proving Ground), Kenneth Bainbridge del Grupo E-2 (Instrumentación), Robert Brode del E-3 (Fuse Desarrollo), Critchfield del Grupo E-4 (Proyectil, Objetivo y Fuente) y Neddermeyer del Grupo E-5 (Implosión). Se agregaron dos grupos más en el otoño de 1943, el Grupo E-7 (Entrega) bajo Norman Ramsey y el Grupo E-8 (Balística Interior) bajo Joseph O. Hirschfelder . [116]
Se estableció un campo de pruebas en Anchor Ranch. El arma sería inusual y tuvo que diseñarse en ausencia de datos cruciales sobre la masa crítica. Los criterios de diseño fueron que el arma tendría una velocidad inicial de 3000 pies por segundo (910 m/s); que el tubo pesaría sólo 1 tonelada corta (0,91 t) en lugar de las 5 toneladas cortas (4,5 t) convencionales para un tubo con esa energía; que, en consecuencia, sería de acero aleado; que debería tener una presión de recámara máxima de 75.000 libras por pulgada cuadrada (520.000 kPa ); y que debería tener tres cebadores independientes . Como sólo sería necesario disparar una vez, el cañón podría hacerse más ligero que el de un arma convencional. [118] Tampoco requirió mecanismos de estriado o retroceso. Las curvas de presión se calcularon bajo la supervisión de Hirschfelder en el Laboratorio Geofísico antes de unirse al Laboratorio de Los Alamos. [119]
Mientras esperaban que la Fábrica Naval de Armas fabricara las armas , se probaron varios propulsores. Hirschfelder envió a John L. Magee a la mina experimental de la Oficina de Minas en Bruceton, Pensilvania, para probar el propulsor y el sistema de encendido. [120] La prueba de disparo se realizó en Anchor Ranch con un cañón de calibre 50/3 pulgadas (76 mm) . Esto permitió el ajuste de la instrumentación de prueba. Los dos primeros tubos llegaron a Los Álamos el 10 de marzo de 1944 y comenzaron los disparos de prueba en Anchor Ranch bajo la dirección de Thomas H. Olmstead, que tenía experiencia en este tipo de trabajos en el Campo de Pruebas Naval en Dahlgren, Virginia . Los cebadores fueron probados y se descubrió que funcionan a presiones de hasta 80.000 libras por pulgada cuadrada (550.000 kPa). El grupo de Brode investigó los sistemas de fusibles, probando altímetros de radar , fusibles de proximidad y fusibles de altímetro barométrico . [121]
Las pruebas se realizaron con un altímetro de radar de tipo frecuencia modulada conocido como AYD y un tipo de pulso conocido como 718. Las modificaciones del AYD fueron realizadas por Norden Laboratories Corporation bajo un contrato OSRD. Cuando se contactó al fabricante del 718, RCA , se supo que estaba entrando en producción un nuevo radar de advertencia de cola , AN/APS-13 , más tarde apodado Archie , que podría adaptarse para su uso como altímetro de radar. La tercera unidad que se fabricó fue entregada a Los Álamos en abril de 1944. En mayo fue probada buceando un AT-11 . A esto le siguieron pruebas de caída a gran escala en junio y julio. Tuvieron mucho éxito, mientras que el AYD siguió sufriendo problemas. Por lo tanto, se adoptó Archie, aunque la escasez de unidades en agosto de 1944 impidió realizar pruebas destructivas a gran escala. [121] Las pruebas del avión Silverplate Boeing B-29 Superfortress con formas de bombas Thin Man se llevaron a cabo en el Campo Aéreo del Ejército de Muroc en marzo y junio de 1944. [122]
En una reunión del Comité Ejecutivo del S-1 el 14 de noviembre de 1942, Chadwick había expresado su temor de que las partículas alfa emitidas por el plutonio pudieran producir neutrones en elementos ligeros presentes como impurezas, lo que a su vez produciría fisión en el plutonio y provocaría una predetonación. , una reacción en cadena antes de que el núcleo estuviera completamente ensamblado. Esto lo habían considerado el mes anterior Oppenheimer y Seaborg, y este último había calculado que los emisores de neutrones como el boro debían limitarse a una parte entre cien mil millones. Había algunas dudas sobre si se podría desarrollar un proceso químico que pudiera garantizar este nivel de pureza, y Chadwick trajo el asunto a la atención del Comité Ejecutivo de S-1 para que se considerara más a fondo. Sin embargo, cuatro días después, Lawrence, Oppenheimer, Compton y McMillan informaron a Conant que confiaban en que se podría cumplir el exigente requisito de pureza. [123]
Sólo estaban disponibles cantidades microscópicas de plutonio hasta que el reactor de grafito X-10 en Clinton Engineer Works entró en funcionamiento el 4 de noviembre de 1943, [124] [125] pero ya había algunos signos preocupantes. Cuando se producía fluoruro de plutonio en el Laboratorio Metalúrgico, a veces era de color claro y otras de color oscuro, aunque el proceso químico era el mismo. Cuando lograron reducirlo a plutonio metálico en noviembre de 1943, la densidad se midió en 15 g/cm 3 y una medición utilizando técnicas de dispersión de rayos X apuntó a una densidad de 13 g/cm 3 . Esto fue malo; se había supuesto que su densidad era la misma que la del uranio, alrededor de 19 g/cm 3 . Si estas cifras fueran correctas, se necesitaría mucho más plutonio para una bomba. A Kennedy no le gustaba la actitud ambiciosa y llamativa de Seaborg, y con Arthur Wahl había ideado un procedimiento para la purificación del plutonio independiente del grupo de Seaborg. Cuando consiguieron una muestra en febrero, se puso a prueba este procedimiento. Ese mes el Laboratorio Metalúrgico anunció que había determinado que había dos fluoruros diferentes: el tetrafluoruro de plutonio de color claro (PuF 4 ) y el trifluoruro de plutonio oscuro (PuF 3 ). Los químicos pronto descubrieron cómo fabricarlos de forma selectiva y los primeros resultaron ser más fáciles de reducir a metal. Las mediciones realizadas en marzo de 1944 indicaron una densidad de entre 19 y 20 g/cm 3 . [126]
El Grupo CM-8 (Metalurgia de Plutonio) de Eric Jette comenzó a experimentar con plutonio metálico después de que se recibieron cantidades de gramos en el Laboratorio de Los Álamos en marzo de 1944. Al calentarlo, los metalúrgicos descubrieron cinco temperaturas entre 137 y 580 °C (279 y 1076 °F). ) en el que de repente comenzó a absorber calor sin aumentar de temperatura. Esto fue un fuerte indicio de múltiples alótropos del plutonio ; pero inicialmente se consideró demasiado extraño para ser verdad. Pruebas adicionales confirmaron un cambio de estado alrededor de 135 °C (275 °F); entró en la fase δ, con una densidad de 16 g/cm 3 . Seaborg había afirmado que el plutonio tenía un punto de fusión de alrededor de 950 a 1000 °C (1740 a 1830 °F), aproximadamente el del uranio, pero los metalúrgicos del Laboratorio de Los Álamos pronto descubrieron que se fundía a alrededor de 635 °C (1175 °F). F). Luego, los químicos recurrieron a técnicas para eliminar las impurezas de elementos ligeros del plutonio; pero el 14 de julio de 1944, Oppenheimer informó a Kennedy que ya no sería necesario. [127]
La noción de fisión espontánea había sido planteada por Niels Bohr y John Archibald Wheeler en su tratamiento de 1939 del mecanismo de la fisión nuclear. [129] El primer intento de descubrir la fisión espontánea en el uranio fue realizado por Willard Libby , pero no logró detectarla. [130] Había sido observado en Gran Bretaña por Frisch y Titterton, e independientemente en la Unión Soviética por Georgy Flyorov y Konstantin Petrzhak en 1940; a estos últimos generalmente se les atribuye el descubrimiento. [131] [132] Compton también había oído del físico francés Pierre Auger que Frédéric Joliot-Curie había detectado lo que podría haber sido fisión espontánea en el polonio . De ser cierto, podría impedir el uso de polonio en los iniciadores de neutrones; si es cierto para el plutonio, podría significar que el diseño tipo arma no funcionaría. El consenso en el Laboratorio de Los Álamos fue que no era cierto y que los resultados de Joliot-Curie habían sido distorsionados por impurezas. [133]
En el Laboratorio de Los Álamos, el Grupo P-5 (Radioactividad) de Emilio Segrè se propuso medirla en uranio-234 , −235 y −238, plutonio, polonio, protactinio y torio . [134] No estaban demasiado preocupados por el plutonio en sí; su principal preocupación era la cuestión que Chadwick había planteado sobre la interacción con impurezas de elementos ligeros. Segrè y su grupo de jóvenes físicos instalaron su experimento en una antigua cabaña de troncos del Servicio Forestal en Pajarito Canyon, a unas 14 millas (23 km) del Área Técnica, con el fin de minimizar la radiación de fondo que emana para otras investigaciones en el Laboratorio de Los Álamos. [135]
En agosto de 1943, tenían buenos valores para todos los elementos probados excepto para el plutonio, que no pudieron medir con suficiente precisión porque la única muestra que tenían eran cinco muestras de 20 μg creadas por el ciclotrón de 60 pulgadas en Berkeley. [136] Observaron que las mediciones tomadas en Los Álamos eran mayores que las realizadas en Berkeley, lo que atribuyeron a los rayos cósmicos , que son más numerosos en Los Álamos, que está a 7300 pies (2200 m) sobre el nivel del mar. [137] Si bien sus mediciones indicaron una tasa de fisión espontánea de 40 fisiones por gramo por hora, que era alta pero aceptable, el margen de error era inaceptablemente grande. En abril de 1944 recibieron una muestra del reactor de grafito X-10. Las pruebas pronto indicaron 180 fisiones por gramo por hora, lo que era inaceptablemente alto. Le correspondió a Bacher informar a Compton, quien estaba visiblemente conmocionado. [138] Las sospechas recayeron sobre el plutonio-240 , un isótopo que aún no había sido descubierto, pero cuya existencia se había sospechado, siendo simplemente creado por un núcleo de plutonio-239 que absorbía un neutrón. Lo que no se había sospechado era su elevada tasa de fisión espontánea. El grupo de Segrè lo midió en 1,6 millones de fisiones por gramo por hora, en comparación con sólo 40 por gramo por hora del plutonio-239. [139] Esto significaba que el plutonio generado en reactores no era adecuado para su uso en un arma tipo pistola. El plutonio-240 iniciaría la reacción en cadena demasiado rápido, provocando una predetonación que liberaría suficiente energía para dispersar la masa crítica antes de que reaccionara suficiente plutonio. Se sugirió un arma más rápida, pero no resultó práctica. También lo era la posibilidad de separar los isótopos, ya que el plutonio-240 es aún más difícil de separar del plutonio-239 que el uranio-235 del uranio-238. [140]
El grupo E-5 (Implosión) de Neddermeyer había comenzado a trabajar en un método alternativo de diseño de bombas, conocido como implosión. Serber y Tolman habían concebido la implosión durante las conferencias de abril de 1943 como un medio para ensamblar piezas de material fisionable para formar una masa crítica. Neddermeyer tomó un rumbo diferente, intentando aplastar un cilindro hueco hasta convertirlo en una barra sólida. [141] La idea era utilizar explosivos para triturar una cantidad subcrítica de material fisionable en una forma más pequeña y densa. Cuando los átomos fisibles se agrupan más juntos, la tasa de captura de neutrones aumenta y forman una masa crítica. El metal necesita recorrer sólo una distancia muy corta, por lo que la masa crítica se ensambla en mucho menos tiempo que con el método de pistola. [142] En ese momento, la idea de utilizar explosivos de esta manera era bastante novedosa. Para facilitar el trabajo, se instaló una pequeña planta en Anchor Ranch para fundir formas explosivas. [141]
A lo largo de 1943, la implosión se consideró un proyecto de respaldo en caso de que el tipo de arma resultara poco práctico por alguna razón. [143] Los físicos teóricos como Bethe, Oppenheimer y Teller estaban intrigados por la idea de un diseño de una bomba atómica que hiciera un uso más eficiente del material fisionable y permitiera el uso de material de menor pureza. Éstas eran ventajas que resultaban especialmente atractivas para Groves. Pero si bien las investigaciones de Neddermeyer sobre la implosión en 1943 y principios de 1944 resultaron prometedoras, estaba claro que el problema sería mucho más difícil desde una perspectiva teórica y de ingeniería que el diseño del arma. En julio de 1943, Oppenheimer escribió a John von Neumann pidiéndole ayuda y sugiriéndole que visitara Los Álamos, donde podría tener "una mejor idea de este proyecto algo así como Buck Rogers ". [144]
En ese momento, von Neumann trabajaba para la Oficina de Artillería de la Marina , la Universidad de Princeton, el Campo de Pruebas de Aberdeen del Ejército y la NDRC. Oppenheimer, Groves y Parsons pidieron a Tolman y al contralmirante William R. Purnell que liberaran a von Neumann. Visitó Los Álamos del 20 de septiembre al 4 de octubre de 1943. Basándose en su trabajo reciente con ondas explosivas y cargas moldeadas utilizadas en proyectiles perforantes, sugirió utilizar una carga moldeada altamente explosiva para implosionar un núcleo esférico. Una reunión de la Junta de Gobierno celebrada el 23 de septiembre resolvió acercarse a George Kistiakowsky, un renombrado experto en explosivos que entonces trabajaba para OSRD, para unirse al Laboratorio de Los Álamos. [145] Aunque reacio, lo hizo en noviembre. Se convirtió en miembro del personal a tiempo completo el 16 de febrero de 1944, convirtiéndose en el adjunto de implosión de Parsons; McMillan se convirtió en su adjunto para el tipo de arma. El tamaño máximo de la bomba se determinó en ese momento a partir del tamaño de la bahía de bombas de 5 por 12 pies (1,5 por 3,7 m) del B-29. [146]
En julio de 1944, Oppenheimer había llegado a la conclusión de que el plutonio no podía utilizarse en el diseño de un arma. El 18 de julio, escribió a Groves que "en la actualidad, el método al que se le debe asignar una prioridad absoluta es el método de la implosión". [147] El esfuerzo acelerado en un diseño de implosión, con nombre en código Fat Man , comenzó en agosto de 1944 cuando Oppenheimer implementó una reorganización radical del laboratorio de Los Álamos para centrarse en la implosión. [148] Se crearon dos nuevos grupos en Los Alamos para desarrollar el arma de implosión, la División X (para explosivos) encabezada por Kistiakowsky y la División G (para dispositivos) bajo Robert Bacher. [149] [150] Aunque Teller era el jefe del Grupo T-1 (Implosión y Super), Bethe consideraba que Teller estaba pasando demasiado tiempo en el Super, al que Bethe y Oppenheimer le habían dado baja prioridad. En junio de 1944, Oppenheimer creó un Súper Grupo dedicado bajo Teller, quien fue directamente responsable ante Oppenheimer, y Peierls se convirtió en jefe del Grupo T-1 (Implosión). [151] [152] En septiembre, el grupo de Teller se convirtió en el Grupo F-1 (Super and General Theory), parte de la nueva División F (Fermi) de Enrico Fermi. [153]
El nuevo diseño que idearon von Neumann y la División T, más notablemente Rudolf Peierls, utilizó lentes explosivas para enfocar la explosión en una forma esférica utilizando una combinación de explosivos altos lentos y rápidos. [154] Una visita de Sir Geoffrey Taylor en mayo de 1944 planteó dudas sobre la estabilidad de la interfaz entre el núcleo y el manipulador de uranio empobrecido . Como resultado, el diseño se hizo más conservador. La máxima expresión de esto fue la adopción de la propuesta de Christy de que el núcleo fuera sólido en lugar de hueco. [155] El diseño de lentes que detonaban con la forma y velocidad adecuadas resultó ser lento, difícil y frustrante. [154] Se probaron varios explosivos antes de decidirse por la composición B como explosivo rápido y el baratol como explosivo lento. [156] El diseño final se parecía a un balón de fútbol, con 20 lentes hexagonales y 12 pentagonales, cada una de las cuales pesaba alrededor de 80 libras (36 kg). Conseguir la detonación correcta requería detonadores eléctricos rápidos, confiables y seguros , de los cuales había dos para cada lente para mayor confiabilidad. [157] [158] Por lo tanto, se decidió utilizar detonadores de alambre de puente explosivo , un nuevo invento desarrollado en Los Álamos por un grupo liderado por Luis Álvarez . Se otorgó un contrato para su fabricación a Raytheon . [159]
Para estudiar el comportamiento de las ondas de choque convergentes , Robert Serber ideó el experimento RaLa , que utilizó el radioisótopo de vida corta lantano-140 , una potente fuente de radiación gamma . La fuente de rayos gamma se colocó en el centro de una esfera metálica rodeada por lentes explosivas, que a su vez se encontraban en su interior en una cámara de ionización . Esto permitió tomar una película de rayos X de la implosión. Las lentes se diseñaron principalmente utilizando esta serie de pruebas. [160] En su historia del proyecto de Los Álamos, David Hawkins escribió: "RaLa se convirtió en el experimento individual más importante que afectó al diseño final de la bomba". [161]
Dentro de los explosivos estaba el empujador de aluminio de 4,5 pulgadas (110 mm) de espesor, que proporcionaba una transición suave del explosivo de densidad relativamente baja a la siguiente capa, el pisón de uranio natural de 3 pulgadas (76 mm) de espesor. Su tarea principal era mantener unida la masa crítica el mayor tiempo posible, pero también reflejaría los neutrones de regreso al núcleo. Una parte de él también podría fisionarse. Para evitar la predetonación por un neutrón externo, el pisón se recubrió con una fina capa de boro. [157]
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Se desarrolló un iniciador de neutrones modulado con polonio-berilio , conocido como "erizo" porque su forma se parecía a la capa interna de un erizo de mar , [162] para iniciar la reacción en cadena en el momento preciso. [163] Este trabajo sobre la química y metalurgia del polonio radiactivo fue dirigido por Charles Allen Thomas de la Compañía Monsanto y se conoció como el Proyecto Dayton . [164] Las pruebas requirieron hasta 500 curios por mes de polonio, que Monsanto pudo entregar. [165] Todo el conjunto estaba encerrado en una carcasa de bomba de duraluminio para protegerlo de balas y fuego antiaéreo. [157]
La tarea final de los metalúrgicos era determinar cómo fundir el plutonio en una esfera. La frágil fase α que existe a temperatura ambiente cambia a la fase plástica β a temperaturas más altas. Luego, la atención se centró en la fase δ aún más maleable que normalmente existe en el rango de 300 a 450 °C (572 a 842 °F). Se descubrió que este era estable a temperatura ambiente cuando se aleaba con aluminio, pero el aluminio emite neutrones cuando se bombardea con partículas alfa , lo que agravaría el problema de preignición. Los metalúrgicos dieron con una aleación de plutonio y galio , que estabilizaba la fase δ y podía prensarse en caliente hasta darle la forma esférica deseada. Como se descubrió que el plutonio se corroe fácilmente, la esfera se recubrió con níquel. [166]
El trabajo resultó peligroso. Al final de la guerra, la mitad de los químicos y metalúrgicos experimentados tuvieron que ser retirados de su trabajo con plutonio cuando aparecieron niveles inaceptablemente altos del elemento en su orina. [167] Un incendio menor en Los Álamos en enero de 1945 hizo temer que un incendio en el laboratorio de plutonio pudiera contaminar toda la ciudad, y Groves autorizó la construcción de una nueva instalación para la química y metalurgia del plutonio, que se conoció como DP. -sitio. [168] Los hemisferios para el primer pozo (o núcleo) de plutonio se produjeron y entregaron el 2 de julio de 1945. Siguieron tres hemisferios más el 23 de julio y se entregaron tres días después. [169]
Tras la reorganización del Laboratorio de Los Álamos por parte de Oppenheimer en julio de 1944, el trabajo sobre el arma de uranio se concentró en el Grupo O-1 (Gun) de Francis Birch . [170] [171] El concepto se persiguió para que, en caso de que no se pudiera desarrollar una bomba de implosión, al menos se pudiera utilizar el uranio enriquecido. [172] De ahora en adelante, el tipo de arma tuvo que funcionar solo con uranio enriquecido, y esto permitió que el diseño de Thin Man se simplificara enormemente. Ya no se necesitaba un cañón de alta velocidad y se podía sustituir por un arma más sencilla, una lo suficientemente corta como para caber en un compartimento de bombas B-29. El nuevo diseño se llamó Little Boy . [173]
Después de repetidos desvíos, el primer envío de uranio ligeramente enriquecido (13 a 15 por ciento de uranio-235) llegó desde Oak Ridge en marzo de 1944. Los envíos de uranio altamente enriquecido comenzaron en junio de 1944. Los experimentos de criticidad y la caldera de agua tenían prioridad, por lo que los metalúrgicos no recibió ninguno hasta agosto de 1944. [174] [175] Mientras tanto, la División CM experimentó con hidruro de uranio . [176] Esto fue considerado por la División T como un posible material activo. La idea era que la capacidad del hidrógeno como moderador de neutrones compensaría la pérdida de eficiencia, pero, como Bethe recordó más tarde, su eficiencia era "insignificante o menor, como diría Feynman", y la idea se abandonó en agosto de 1944 . 177]
El Proyecto Ames de Frank Spedding había desarrollado el proceso Ames , un método para producir uranio metálico a escala industrial, pero Cyril Stanley Smith , [178] líder asociado de la División CM a cargo de la metalurgia, [179] estaba preocupado por su uso con uranio altamente enriquecido debido al peligro de que se forme una masa crítica. El uranio altamente enriquecido también era mucho más valioso que el uranio natural y quería evitar la pérdida de incluso un miligramo. Reclutó a Richard D. Baker, un químico que había trabajado con Spedding, y juntos adaptaron el Proceso Ames para su uso en el laboratorio de Los Álamos. [178] En febrero, Baker y su grupo hicieron veinte reducciones de 360 gramos y veintisiete reducciones de 500 gramos con tetrafluoruro de uranio altamente enriquecido . [180]
Se produjeron dos tipos de diseños de armas: el tipo A era de acero de alta aleación y el tipo B de acero más común. Se eligió el tipo B para la producción porque era más ligero. Los cebadores y el propulsor eran los mismos que los elegidos previamente para Thin Man. [181] La prueba de disparo a escala del proyectil hueco y el inserto del objetivo se realizó con el cañón de calibre 50/3 pulgadas y un cañón Hispano de 20 mm (0,79 pulgadas) . A partir de diciembre se realizaron disparos de prueba a gran escala. Sorprendentemente, el primer caso de prueba producido resultó ser el mejor jamás creado. Se utilizó en cuatro disparos de prueba en Anchor Ranch y, finalmente, en el Little Boy utilizado en el bombardeo de Hiroshima . Las especificaciones de diseño se completaron en febrero de 1945 y se firmaron contratos para construir los componentes. Se utilizaron tres plantas diferentes para que nadie tuviera una copia del diseño completo. El arma y la recámara fueron fabricados por la Naval Gun Factory en Washington, DC; el objetivo, la caja y algunos otros componentes estaban en la Planta de Artillería Naval en Center Line, Michigan ; y el carenado trasero y los soportes de montaje de Expert Tool and Die Company en Detroit, Michigan . [182] [181]
El ordenado programa de Birch fue interrumpido en diciembre por Groves, quien ordenó a Oppenheimer que diera prioridad al tipo de arma sobre la implosión, de modo que el arma estuviera lista el 1 de julio de 1945. [ 183] La bomba, a excepción de la carga útil de uranio, estaba lista a principios de mayo de 1945. [184] El proyectil de uranio-235 se completó el 15 de junio y el objetivo el 24 de julio. [185] Los preensamblajes del objetivo y de la bomba (bombas parcialmente ensambladas sin los componentes fisionables) salieron del Astillero Naval Hunters Point , California, el 16 de julio a bordo del crucero USS Indianápolis , y llegaron el 26 de julio. [186] El objetivo se inserta seguido por vía aérea el 30 de julio. [185]
Aunque todos sus componentes habían sido probados en pruebas de tiro y de lanzamiento, [185] no se realizó ninguna prueba completa de un arma nuclear de tipo cañón antes de Hiroshima. Hubo varias razones para no probar un dispositivo tipo Little Boy. En primer lugar, no había suficiente uranio-235. [187] Además, el diseño del arma era lo suficientemente simple como para que solo se considerara necesario realizar pruebas de laboratorio con el conjunto tipo pistola. A diferencia del diseño de implosión, que requería una coordinación sofisticada de cargas explosivas conformadas, se consideraba casi seguro que el diseño tipo pistola funcionaba. [188] Se realizaron treinta y dos pruebas de caída en Wendover , y sólo una vez la bomba no se disparó. Se realizó una modificación de último momento para permitir que las bolsas de pólvora del propulsor que disparaban el arma se cargaran en el compartimiento de bombas. [181]
El peligro de detonación accidental hizo que la seguridad fuera una preocupación. Little Boy incorporó mecanismos de seguridad básicos, pero aún podría ocurrir una detonación accidental. Se llevaron a cabo pruebas para ver si un choque podría impulsar la "bala" hueca hacia el cilindro "objetivo", lo que provocaría una liberación masiva de radiación o posiblemente una detonación nuclear. Estos demostraron que esto requería un impacto de 500 veces mayor que el de la gravedad, lo que lo hacía muy improbable. [189] Todavía existía la preocupación de que un accidente y un incendio pudieran desencadenar los explosivos. [190] Si se sumergían en agua, las mitades de uranio estaban sujetas a un efecto moderador de neutrones . Si bien esto no habría causado una explosión, podría haber creado una contaminación radiactiva generalizada . Por esta razón, se recomendó a los pilotos que se estrellaran en tierra y no en el mar. [189]
La Caldera de Agua era un reactor acuoso homogéneo , un tipo de reactor nuclear en el que el combustible nuclear en forma de sulfato de uranio soluble se disuelve en agua. [191] [192] Se eligió sulfato de uranio en lugar de nitrato de uranio porque la sección transversal de captura de neutrones del azufre es menor que la del nitrógeno. [193] El proyecto fue propuesto por Bacher en abril de 1943 como parte de un programa en curso de medición de masas críticas en sistemas de reacción en cadena. También lo vio como un medio para probar diversos materiales en sistemas de masa crítica. La División T se opuso al proyecto, que fue visto como una distracción de los estudios relacionados con la forma de reacciones en cadena encontradas en una bomba atómica, pero Bacher prevaleció en este punto. [194] Los cálculos relacionados con la caldera de agua ocuparon una cantidad excesiva de tiempo de la División T en 1943. [192] La teoría del reactor desarrollada por Fermi no se aplicaba a la caldera de agua. [195]
Poco se sabía sobre la construcción de reactores en 1943. Se creó un grupo en la División P de Bacher, el Grupo P-7 (Caldera de Agua), bajo el liderazgo de Donald Kerst , [196] que incluía a Charles P. Baker, Gerhart Friedlander , Lindsay Helmholz. , Marshall Holloway y Raemer Schreiber . Robert F. Christy del grupo T-1 apoyó con los cálculos teóricos, en particular con el cálculo de la masa crítica. Calculó que 600 gramos de uranio-235 formarían una masa crítica en un tampón de tamaño infinito. Inicialmente se planeó operar la caldera de agua a 10 kW, pero Fermi y Samuel K. Allison la visitaron en septiembre de 1943 y repasaron el diseño propuesto. Señalaron el peligro de descomposición de la sal de uranio y recomendaron un blindaje más pesado. También se señaló que se crearían productos de fisión radiactivos que tendrían que eliminarse químicamente. Como consecuencia, se decidió que la caldera de agua solo funcionaría a 1 kW hasta que se hubiera acumulado más experiencia operativa, y las características necesarias para un funcionamiento de alta potencia se dejaron de lado por el momento. [194]
Christy también calculó el área que quedaría contaminada si ocurriera una explosión accidental. Se seleccionó un sitio en el Cañón de Los Álamos que estaba a una distancia segura del municipio y río abajo del suministro de agua. Conocida como Omega, fue aprobada por la Junta de Gobierno el 19 de agosto de 1943. La Caldera de Agua no fue sencilla de construir. Las dos mitades de la esfera de acero inoxidable de 12,0625 pulgadas (306,39 mm) que era la caldera tuvieron que soldarse con arco porque la sal de uranio corroería la soldadura . El Grupo CM-7 (Metalurgia Diversa) produjo ladrillos de berilio para el manipulador de la caldera de agua en diciembre de 1943 y enero de 1944. Fueron prensados en caliente en grafito a 1000 °C (1830 °F) a 100 libras por pulgada cuadrada (690 kPa) para 5 a 20 minutos. Se fabricaron unos 53 ladrillos, con la forma que encajaban alrededor de la caldera. El edificio en el sitio Omega estaba listo, aunque incompleto, el 1 de febrero de 1944, y la caldera de agua estaba completamente ensamblada el 1 de abril. En mayo había llegado suficiente uranio enriquecido para ponerlo en marcha, y entró en estado crítico el 9 de mayo de 1944. [194] [197] Fue sólo el tercer reactor del mundo en hacerlo, siendo los dos primeros el reactor Chicago Pile-1. en el Laboratorio Metalúrgico y el Reactor de Grafito X-10 en Clinton Engineer Works. [191] Las mediciones de sección transversal mejoradas permitieron a Christy refinar su estimación de criticidad a 575 gramos. De hecho, sólo se necesitaron 565 gramos. La precisión de su predicción sorprendió a Christy más que a nadie. [194]
En septiembre de 1944, el Grupo P-7 (Caldera de Agua) se convirtió en el Grupo F-2 (Caldera de Agua), parte de la División F de Fermi. [198] Al finalizar la serie de experimentos planificada en junio de 1944, se decidió reconstruirlo como un reactor más potente. El objetivo original de 10 kW de potencia se descartó en favor de 5 kW, lo que simplificaría los requisitos de refrigeración. Se estimó que tendría un flujo de neutrones de 5 x 10 10 neutrones por centímetro cuadrado por segundo. Se instaló refrigeración por agua, junto con barras de control adicionales. Esta vez se utilizó nitrato de uranio en lugar de sulfato de uranio porque el primero podía descontaminarse más fácilmente. La manipulación de ladrillos de berilio se rodeó con bloques de grafito, ya que el berilio era difícil de conseguir, y para evitar la reacción (γ, n) en el berilio, [199] en la que los rayos gamma producidos por los neutrones generados por el reactor: [200]
El reactor entró en funcionamiento en diciembre de 1944. [199]
Desde el principio, la investigación sobre el Super estuvo dirigida por Teller, quien fue su defensor más entusiasta. Aunque este trabajo siempre se consideró secundario respecto del objetivo de desarrollar una bomba de fisión, la perspectiva de crear bombas más potentes era suficiente para mantenerlo en marcha. La conferencia de verano de Berkeley había convencido a Teller de que el Super era tecnológicamente viable. Emil Konopinski hizo una contribución importante , quien sugirió que el deuterio podría encenderse más fácilmente si se mezclaba con tritio. Bethe señaló que una reacción de tritio-deuterio (TD) libera cinco veces más energía que una reacción deuterio-deuterio (DD). Esto no tuvo un seguimiento inmediato, porque el tritio era difícil de obtener y había esperanzas de que el deuterio pudiera encenderse fácilmente con una bomba de fisión, pero las secciones transversales de TD y DD fueron medidas por el grupo de Manley en Chicago y el de Holloway en Purdue. [201]
En septiembre de 1943, los valores de DD y TD se habían revisado al alza, lo que generó esperanzas de que se pudiera iniciar una reacción de fusión a temperaturas más bajas. Teller era lo suficientemente optimista acerca del Super y lo suficientemente preocupado por los informes de que los alemanes estaban interesados en el deuterio como para pedir a la Junta de Gobierno que aumentara su prioridad. La junta estuvo de acuerdo hasta cierto punto, pero dictaminó que sólo se podía reservar a una persona para trabajar en ello a tiempo completo. Oppenheimer designó a Konopinski, quien pasaría el resto de la guerra trabajando en ello. No obstante, en febrero de 1944, Teller añadió a Stanislaw Ulam , Jane Roberg, Geoffrey Chew y Harold y Mary Argo a su Grupo T-1. Ulam calculó el enfriamiento Compton inverso , mientras que Roberg calculó la temperatura de ignición de las mezclas TD. [201] [202] Maria Goeppert se unió al grupo en febrero de 1945. [203]
Teller abogó por un aumento de los recursos para la súper investigación basándose en que parecía mucho más difícil de lo previsto. La junta se negó a hacerlo, alegando que era poco probable que diera frutos antes de que terminara la guerra, pero no lo cortó por completo. De hecho, Oppenheimer le pidió a Groves que generara algo de tritio a partir de deuterio en el reactor de grafito X-10. Durante algunos meses Teller y Bethe discutieron sobre la prioridad de la Súper investigación. En junio de 1944, Oppenheimer eliminó a Teller y su Súper Grupo de la División T de Bethe y los colocó directamente debajo de él. En septiembre se convirtió en el grupo F-1 (Super) de la división F de Fermi. [201] [202] Durante los meses siguientes, la investigación de Super continuó sin cesar. Se calculó que quemar 1 metro cúbico (35 pies cúbicos) de deuterio líquido liberaría la energía de 1 megatonelada de TNT (4,2 PJ), suficiente para devastar 1.000 millas cuadradas (2.600 km 2 ). [204] El Supergrupo fue transferido de nuevo a la División T el 14 de noviembre de 1945. [205]
En abril de 1946 se celebró un coloquio sobre el Super en el Laboratorio de Los Álamos para revisar el trabajo realizado durante la guerra. Teller dio un esbozo de su concepto "Classic Super", y Nicholas Metropolis y Anthony L. Turkevich presentaron los resultados de los cálculos que se habían realizado sobre reacciones termonucleares. El informe final sobre el Super, publicado en junio y elaborado por Teller y su grupo, se mostró optimista sobre las perspectivas de que el Super se desarrolle con éxito, aunque esa impresión no fue universal entre los presentes en el coloquio. [206] El trabajo tuvo que reducirse en junio de 1946 debido a la pérdida de personal. [207] En 1950, los cálculos mostrarían que el Classic Super no funcionaría; que no sólo sería incapaz de mantener la combustión termonuclear del combustible de deuterio, sino que tampoco podría encenderlo en primer lugar. [206]
Debido a la complejidad de un arma de implosión, se decidió que, a pesar del desperdicio de material fisionable, sería necesaria una prueba inicial. Groves aprobó la prueba, sujeto a que se recupere el material activo. Por lo tanto, se consideró un fracaso controlado, pero Oppenheimer optó por una prueba nuclear a gran escala , con el nombre en código "Trinity". [208] En marzo de 1944, la responsabilidad de planificar la prueba fue asignada a Kenneth Bainbridge, profesor de física en Harvard, que trabajaba con Kistiakowsky. Bainbridge seleccionó el campo de tiro cerca del aeródromo del ejército de Alamogordo como lugar para la prueba. [209] Bainbridge trabajó con el capitán Samuel P. Davalos en la construcción del campamento base Trinity y sus instalaciones, que incluían cuarteles, almacenes, talleres, un cargador de explosivos y una comisaría . [210]
A Groves no le gustaba la perspectiva de explicar la pérdida de mil millones de dólares en plutonio a un comité del Senado, por lo que se construyó un recipiente de contención cilíndrico con el nombre en código "Jumbo" para recuperar el material activo en caso de falla. Mide 25 pies (7,6 m) de largo y 12 pies (3,7 m) de ancho y fue fabricado con un gran costo a partir de 214 toneladas largas (217 t) de hierro y acero por Babcock & Wilcox en Barberton, Ohio. Se llevó en un vagón de ferrocarril especial a una vía muerta en Pope, Nuevo México, y se transportó los últimos 40 kilómetros (25 millas) hasta el sitio de prueba en un remolque tirado por dos tractores. [211] Cuando llegó, la confianza en el método de implosión era lo suficientemente alta y la disponibilidad de plutonio era suficiente, por lo que Oppenheimer decidió no usarlo. En cambio, se colocó encima de una torre de acero a 730 m (800 yardas) del arma como una medida aproximada de cuán poderosa sería la explosión. Al final, Jumbo sobrevivió, aunque su torre no, lo que añade credibilidad a la creencia de que Jumbo habría logrado contener una explosión fallida. [212] [213]
El 7 de mayo de 1945 se realizó una explosión previa a la prueba para calibrar los instrumentos. Se erigió una plataforma de prueba de madera a 800 yardas (730 m) de la Zona Cero y se apiló con 108 toneladas cortas (98 t) de TNT con productos de fisión nuclear en forma de una bala de uranio irradiado del sitio de Hanford , que se disolvió y se vertió. en el tubo dentro del explosivo. Esta explosión fue observada por Oppenheimer y el nuevo comandante adjunto de Groves, el general de brigada Thomas Farrell . La prueba previa produjo datos que resultaron vitales para la prueba Trinity. [213] [214]
Para la prueba real, el dispositivo, apodado "el artilugio", fue izado a la cima de una torre de acero de 30 m (100 pies), ya que la detonación a esa altura daría una mejor indicación de cómo se comportaría el arma al caer desde un bombardero. La detonación en el aire maximizó la energía aplicada directamente al objetivo y generó menos lluvia radiactiva . El dispositivo fue ensamblado bajo la supervisión de Norris Bradbury en la cercana McDonald Ranch House el 13 de julio, y precariamente subido a la torre con un cabrestante al día siguiente. [215] Entre los observadores se encontraban Bush, Chadwick, Conant, Farrell, Fermi, Groves, Lawrence, Oppenheimer y Tolman. [216]
A las 05:30 del 16 de julio de 1945, el dispositivo explotó con una energía equivalente a unos 20 kilotones de TNT, dejando un cráter de Trinitita (vidrio radiactivo) en el desierto de 250 pies (76 m) de ancho. La onda de choque se sintió a más de 160 kilómetros (100 millas) de distancia y la nube en forma de hongo alcanzó los 12,1 kilómetros (7,5 millas) de altura. Se escuchó en lugares tan lejanos como El Paso, Texas , por lo que Groves publicó un artículo de portada sobre la explosión de un cargador de municiones en el campo Alamogordo. [217] [216] William L. Laurence del New York Times , quien se desempeñó como jefe de prensa del Proyecto Manhattan, ayudó a redactar la historia de portada, incluido otro comunicado de prensa en caso de su propia muerte. El comunicado de prensa fue emitido por la Segunda Fuerza Aérea . Posteriormente, los medios de comunicación serían invitados al lugar en septiembre de 1945, tras el bombardeo de Hiroshima y Nagasaki. [218]
El Proyecto Alberta, también conocido como Proyecto A, se formó en marzo de 1945, absorbiendo grupos existentes de la División O de Parsons que estaban trabajando en la preparación y lanzamiento de bombas. Estos incluían el grupo O-2 (entrega) de Ramsey, el grupo O-1 (arma) de Birch, el grupo X-2 (desarrollo, ingeniería y pruebas) de Bainbridge, el grupo O-3 (desarrollo de fusibles) de Brode y el O-4 de George Galloway ( Ingeniería) Grupo. [219] [220] Su función era apoyar el esfuerzo de entrega de bombas. Parsons se convirtió en el jefe del Proyecto Alberta, con Ramsey como su adjunto científico y técnico y Ashworth como su oficial de operaciones y suplente militar. [221] En total, el Proyecto Alberta constaba de 51 miembros del ejército, la marina y personal civil. [222] El 1er Destacamento de Servicio Técnico, al que estaba asignado administrativamente el personal del Proyecto Alberta, estaba comandado por el teniente coronel Peer de Silva, [223] y proporcionó servicios de seguridad y alojamiento en Tinian. [224] Había dos equipos de montaje de bombas, un equipo de montaje de Fat Man bajo el mando del comandante Norris Bradbury y Roger Warner, y un equipo de montaje de Little Boy bajo el mando de Birch. Philip Morrison era el jefe del equipo de boxes, Bernard Waldman y Luis Álvarez dirigían el equipo de observación aérea, [221] [220] y Sheldon Dike estaba a cargo del equipo de artillería aérea. [224] Los físicos Robert Serber y William Penney , y el capitán del ejército estadounidense James F. Nolan, un experto médico, fueron consultores especiales. [225] Todos los miembros del Proyecto Alberta se habían ofrecido como voluntarios para la misión. [226]
El Proyecto Alberta prosiguió con el plan de tener el Little Boy listo para el 1 de agosto y el primer Fat Man listo para su uso lo antes posible después de eso. [227] Mientras tanto, se realizó una serie de doce misiones de combate entre el 20 y el 29 de julio contra objetivos en Japón utilizando bombas de calabaza de alto explosivo , versiones del Fat Man con explosivos, pero sin núcleo fisionable. [228] Sheldon Dike y Milo Bolstead del Proyecto Alberta volaron en algunas de estas misiones, al igual que el capitán del grupo de observadores británico Leonard Cheshire . [229] Cuatro preensamblajes de Little Boy, L-1, L-2, L-5 y L-6, se utilizaron en caídas de prueba. [230] [231] El equipo de Little Boy tenía la bomba real completamente ensamblada y lista para su uso el 31 de julio. [232] El último elemento de preparación para la operación se produjo el 29 de julio de 1945. Las órdenes para el ataque se emitieron al general Carl Spaatz el 25 de julio bajo la firma del general Thomas T. Handy , Jefe de Estado Mayor en funciones del ejército de los Estados Unidos. , ya que el General del Ejército George C. Marshall estuvo en la Conferencia de Potsdam con el Presidente Harry S. Truman . [233] La orden designaba cuatro objetivos: Hiroshima , Kokura , Niigata y Nagasaki , y ordenaba que el ataque se realizara "tan pronto como el tiempo lo permitiera después del 3 de agosto aproximadamente". [234]
El montaje de una unidad Fat Man fue una operación compleja que involucró a personal de los equipos de Alto Explosivo, Pozo, Fusión y Disparo. Para evitar que el edificio de asamblea se sobrepoblara y provocara un accidente, Parsons limitó el número de personas permitidas en el interior en cualquier momento. El personal que esperaba para realizar una tarea específica debía esperar su turno fuera del edificio. El primer preensamblaje de Fat Man, conocido como F13, se montó el 31 de julio y se gastó en una prueba de caída al día siguiente. A este le siguió el F18 el 4 de agosto, que fue abandonado al día siguiente. [235] Tres juegos de preensamblajes de Fat Man, designados F31, F32 y F33, llegaron en los B-29 del 509.º Grupo Compuesto y la 216.ª Unidad Base de las Fuerzas Aéreas del Ejército el 2 de agosto. Tras la inspección, se encontró que los bloques altamente explosivos del F32 estaban muy agrietados e inservibles. Los otros dos fueron ensamblados, con el F33 destinado a ensayo y el F31 para uso operativo. [236]
Parsons, como armador, estaba al mando de la misión de Hiroshima. Con el segundo teniente Morris R. Jeppson del 1.er escuadrón de artillería, insertó las bolsas de pólvora del Little Boy en el compartimento de bombas del Enola Gay en pleno vuelo. Antes de ascender a altitud al acercarse al objetivo, Jeppson cambió los tres enchufes de seguridad entre los conectores eléctricos de la batería interna y el mecanismo de disparo de verde a rojo. Entonces la bomba quedó completamente armada. Jeppson monitoreó sus circuitos. [237] Otros cuatro miembros del Proyecto Alberta volaron en la misión de Hiroshima. Luis Álvarez , Harold Agnew y Lawrence H. Johnston estaban en el plano instrumental de The Great Artiste . Dejaron caer botes "Bangometer" para medir la fuerza de la explosión, pero esto no se utilizó para calcular el rendimiento en ese momento. [238] Bernard Waldman era el operador de cámara en el avión de observación . Estaba equipado con una cámara de película Fastax especial de alta velocidad con seis segundos de película para registrar la explosión. Waldman olvidó abrir el obturador de la cámara y no quedó expuesta ninguna película. [239] [240] Otros miembros del equipo volaron a Iwo Jima en caso de que Enola Gay se viera obligado a aterrizar allí, pero esto no fue necesario. [241]
Purnell, Parsons, Paul Tibbets , Spaatz y Curtis LeMay se reunieron en Guam el 7 de agosto, el día después del ataque de Hiroshima, para discutir qué se debía hacer a continuación. Parsons dijo que el Proyecto Alberta tendría lista una bomba Fat Man para el 11 de agosto, como se planeó originalmente, pero Tibbets señaló los informes meteorológicos que indicaban malas condiciones de vuelo ese día debido a una tormenta, y preguntó si podría estar lista para el 9 de agosto. Parsons aceptó hacerlo. [242] Para esta misión, Ashworth fue el armador, con el teniente Philip M. Barnes, del 1.er escuadrón de artillería como asistente del armador en el B-29 Bockscar . Walter Goodman y Lawrence H. Johnston estaban a bordo del avión de instrumentación The Great Artiste . Leonard Cheshire y William Penney estaban en el avión de observación Big Stink . [243] Se suponía que Robert Serber estaba a bordo, pero el comandante del avión lo dejó atrás porque había olvidado su paracaídas. [244]
Se estableció un programa médico en Los Alamos bajo el mando del Capitán James F. Nolan del Cuerpo Médico del Ejército de los Estados Unidos . [245] [246] Inicialmente, se estableció una pequeña enfermería de cinco camas para civiles y una enfermería de tres camas para personal militar. Los casos más graves fueron atendidos por el Hospital General Bruns del Ejército en Santa Fe, pero pronto se consideró insatisfactorio debido a la pérdida de tiempo debido al largo viaje y los riesgos de seguridad. Nolan recomendó que las enfermerías se consolidaran y ampliaran hasta convertirlas en un hospital de 60 camas. En 1944 se inauguró un hospital de 54 camas, atendido por personal del ejército. Un dentista llegó en marzo de 1944. [247] Un oficial del Cuerpo Veterinario , el Capitán J. Stevenson, ya había sido asignado para cuidar de los perros guardianes. [245]
Las instalaciones de laboratorio para investigaciones médicas eran limitadas, pero se llevaron a cabo algunas investigaciones sobre los efectos de la radiación y la absorción y los efectos tóxicos de los metales, en particular el plutonio y el berilio, principalmente como resultado de accidentes. [248] El Grupo de Salud comenzó a realizar análisis de orina de trabajadores de laboratorio a principios de 1945, y muchos de ellos revelaron niveles peligrosos de plutonio. [249] El trabajo en la caldera de agua también expuso ocasionalmente a los trabajadores a productos de fisión peligrosos. [250] Hubo 24 accidentes fatales en Los Álamos entre su apertura en 1943 y septiembre de 1946. La mayoría involucró a trabajadores de la construcción. Cuatro científicos murieron, incluidos Harry Daghlian y Louis Slotin, en accidentes críticos que involucraron el núcleo del demonio . [251]
El 10 de marzo de 1945, un globo incendiario japonés chocó contra una línea eléctrica y la sobrecarga eléctrica resultante provocó que los reactores del Proyecto Manhattan en el sitio de Hanford se cerraran temporalmente. [252] Esto generó gran preocupación en Los Álamos de que el sitio pudiera ser atacado. Una noche todos se encontraron mirando una extraña luz en el cielo. Oppenheimer recordó más tarde que esto demostró que "ni siquiera un grupo de científicos está a salvo de los errores de la sugestión y la histeria". [253]
Con tanta gente involucrada, la seguridad era una tarea difícil. Se formó un destacamento especial del Cuerpo de Contrainteligencia para manejar los problemas de seguridad del Proyecto Manhattan. [254] En 1943, estaba claro que la Unión Soviética estaba intentando penetrar el proyecto. [255] El espía soviético de mayor éxito fue Klaus Fuchs de la Misión Británica. [256] La revelación en 1950 de sus actividades de espionaje dañó la cooperación nuclear de Estados Unidos con Gran Bretaña y Canadá. [257] Posteriormente, se descubrieron otros casos de espionaje, lo que llevó al arresto de Harry Gold , David Greenglass y Ethel y Julius Rosenberg . [258] Otros espías como Theodore Hall permanecieron desconocidos durante décadas. [259]
Después de que terminó la guerra el 14 de agosto de 1945, Oppenheimer informó a Groves de su intención de dimitir como director del Laboratorio de Los Álamos, pero acordó permanecer hasta que se pudiera encontrar un reemplazo adecuado. Groves quería a alguien con una sólida formación académica y un alto prestigio dentro del proyecto. Oppenheimer recomendó a Norris Bradbury. Esto agradó a Groves, a quien le gustó el hecho de que, como oficial naval, Bradbury fuera a la vez militar y científico. Bradbury aceptó la oferta a modo de prueba de seis meses. Groves lo anunció en una reunión de líderes de división el 18 de septiembre. [260] Parsons dispuso que Bradbury fuera rápidamente dado de baja de la Marina, [261] lo que le otorgó la Legión del Mérito por sus servicios en tiempos de guerra. [262] Sin embargo, permaneció en la Reserva Naval y finalmente se retiró en 1961 con el rango de capitán. [263] El 16 de octubre de 1945, hubo una ceremonia en Los Álamos en la que Groves entregó al laboratorio el premio "E" del Ejército y la Armada y entregó a Oppenheimer un certificado de reconocimiento. Bradbury se convirtió en el segundo director del laboratorio al día siguiente. [264] [265]
Los primeros meses de la dirección de Bradbury fueron particularmente difíciles. Había esperado que el Congreso aprobara rápidamente la Ley de Energía Atómica de 1946 y que el Proyecto Manhattan en tiempos de guerra fuera reemplazado por una organización nueva y permanente. Pronto quedó claro que esto llevaría más de seis meses. El presidente Harry S. Truman no firmó la ley que creaba la Comisión de Energía Atómica hasta el 1 de agosto de 1946, y no entró en actividad hasta el 1 de enero de 1947. Mientras tanto, la autoridad legal de Groves para actuar era limitada. [266]
La mayoría de los científicos de Los Álamos estaban ansiosos por regresar a sus laboratorios y universidades, y en febrero de 1946 todos los jefes de división en tiempos de guerra se habían ido, pero quedaba un núcleo talentoso. Darol Froman se convirtió en jefe de la división G de Robert Bacher, ahora rebautizada como División M. Eric Jette pasó a ser responsable de Química y Metalurgia, John H. Manley de Física, George Placzek de Teoría, Max Roy de Explosivos y Roger Wagner de Artillería. [264] La División Z se creó en julio de 1945 para controlar las actividades de prueba, almacenamiento y montaje de bombas. Lleva el nombre de Jerrold R. Zacharias , su líder hasta el 17 de octubre de 1945, cuando regresó al MIT, y fue sucedido por Roger S. Warner. Se trasladó a la Base Sandia entre marzo y julio de 1946, a excepción de su Grupo Z-4 (Ingeniería Mecánica), que siguió en febrero de 1947. [267]
El número de personal en el Laboratorio de Los Álamos se desplomó desde su máximo de más de 3.000 en tiempos de guerra a alrededor de 1.000, pero muchos todavía vivían en alojamientos temporales de mala calidad en tiempos de guerra. [266] A pesar de la reducción de personal, Bradbury todavía tenía que brindar apoyo para la Operación Crossroads , las pruebas nucleares en el Pacífico. [268] Ralph A. Sawyer fue nombrado Director Técnico con Marshall Holloway de la División B y Roger Warner de la División Z como directores asociados. Se asignaron dos barcos para el personal del Laboratorio de Los Álamos, el USS Cumberland Sound y el Albemarle . La Operación Crossroads le costó al Laboratorio de Los Álamos más de un millón de dólares y los servicios de 150 personas (aproximadamente una octava parte de su plantilla) durante nueve meses. [269] Como Estados Unidos sólo tenía unas diez bombas atómicas a mediados de 1946, se gastó aproximadamente una quinta parte de las reservas. [270]
El Laboratorio de Los Álamos se convirtió en el Laboratorio Científico de Los Álamos en enero de 1947. [271] El contrato con la Universidad de California que se había negociado en 1943 permitió a la Universidad rescindirlo tres meses después del fin de las hostilidades, y notificó. Existía preocupación acerca de que la universidad operara un laboratorio fuera del estado de California. Se convenció a la universidad para que rescindiera su aviso [272] y el contrato de operación se extendió hasta julio de 1948. [273] Bradbury seguiría siendo director hasta 1970. [274] El costo total del Proyecto Y hasta finales de 1946 fue de 57,88 millones de dólares. (equivalente a $870 millones en 2022). [66]
También se ha medido el número de neutrones emitidos por fisión espontánea de uranio-238 y se ha determinado que es 2,2 ± 0,3.
