Robert Fox Bacher (31 de agosto de 1905 - 18 de noviembre de 2004) fue un físico nuclear estadounidense y uno de los líderes del Proyecto Manhattan . Nacido en Loudonville, Ohio , Bacher obtuvo su licenciatura y doctorado en la Universidad de Michigan , escribiendo su tesis doctoral de 1930 bajo la supervisión de Samuel Goudsmit sobre el efecto Zeeman de la estructura hiperfina de los niveles atómicos. Después de realizar estudios de posgrado en el Instituto Tecnológico de California (Caltech) y el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), aceptó un trabajo en la Universidad de Columbia . En 1935 aceptó una oferta de Hans Bethe para trabajar con él en la Universidad de Cornell en Ithaca, Nueva York . Fue allí donde Bacher colaboró con Bethe en su libro Nuclear Physics. A: Stationary States of Nuclei (1936), el primero de tres libros que se conocerían como la "Biblia de Bethe".
En diciembre de 1940, Bacher se unió al Laboratorio de Radiación del MIT, aunque no cesó inmediatamente su investigación en Cornell sobre la sección eficaz de neutrones del cadmio . El Laboratorio de Radiación se organizó en dos secciones, una para las señales de radar entrantes y otra para las señales de radar salientes. Bacher fue designado para manejar la sección de señales entrantes. Aquí adquirió una valiosa experiencia en administración, coordinando no solo los esfuerzos de sus científicos, sino también los de General Electric y RCA . En 1942, Robert Oppenheimer se acercó a Bacher para unirse al Proyecto Manhattan en su nuevo laboratorio en Los Álamos, Nuevo México . Fue por insistencia de Bacher que Los Álamos se convirtió en un laboratorio civil en lugar de militar. En Los Álamos, Bacher dirigió la División P (Física) del proyecto, y más tarde su División G (Aparatos). Bacher trabajó en estrecha colaboración con Oppenheimer, y los dos hombres discutieron el progreso del proyecto a diario.
Después de la guerra, Bacher se convirtió en director del Laboratorio de Estudios Nucleares de Cornell. También trabajó en la Comisión de Energía Atómica de Estados Unidos , la agencia civil que reemplazó al Proyecto Manhattan en tiempos de guerra, y en 1947 se convirtió en uno de sus comisionados inaugurales. Dejó el cargo en 1949 para convertirse en jefe de la División de Física, Matemáticas y Astronomía en Caltech. Fue nombrado miembro del Comité Asesor Científico del Presidente (PSAC) en 1958. En 1962, se convirtió en vicepresidente y rector de Caltech . Renunció al puesto de rector en 1970 y se convirtió en profesor emérito en 1976. Murió en 2004 a la edad de 99 años.
Bacher nació en Loudonville, Ohio , el 31 de agosto de 1905, hijo único de Harry y Byrl Fox Bacher. En 1908, la familia se mudó a Ann Arbor, Michigan , [2] donde Harry trabajó como banquero y Byrl como profesor de canto en la facultad de la Universidad de Michigan . [3] Bacher asistió a la Escuela WS Perry y más tarde a la Escuela Secundaria Ann Arbor . Mientras estaba allí conoció al profesor Harrison M. Randall , el jefe del departamento de física de la Universidad de Michigan, quien lo animó a estudiar física. [4]
Bacher ingresó en la Universidad de Michigan, donde se unió a la fraternidad Kappa Sigma y vivió en la casa de la fraternidad. Se convirtió en el administrador de la casa en su segundo año , pero regresó a casa en su tercer año para concentrarse en física. Por sugerencia de Randall, solicitó ingresar en la Escuela de Graduados de Artes y Ciencias de Harvard , a la que ingresó en 1926 para estudiar su doctorado. Sus honorarios fueron pagados por su familia, pero su padre tuvo un ataque cardíaco y ya no podía pagarlos, por lo que en 1927 Bacher regresó a Ann Arbor, donde vivió en su casa, [4] [5] y asistió a la Universidad de Michigan. Recibió una beca de la Fundación Charles A. Coffin de General Electric . [6]
Para desarrollar el departamento de física teórica de la Universidad de Michigan, Randall reclutó a cuatro jóvenes físicos distinguidos para trabajar en Ann Arbor en 1927: Otto Laporte , George Uhlenbeck , Samuel Goudsmit y David M. Dennison . La Universidad de Michigan ya no era un lugar apartado en materia de física teórica. Bacher se inscribió inmediatamente en el curso de Goudsmit sobre estructura atómica. Con Goudsmit investigó el efecto Zeeman de la estructura hiperfina de los niveles atómicos, que se convirtió en el tema de su tesis doctoral de 1930. [7]
El 30 de mayo de 1930, Bacher se casó con Jean Dow. Su madre les dio un Ford Modelo A y el uso de la casa de vacaciones de la familia junto al lago, donde recibieron invitados como Paul Ehrenfest y Enrico Fermi . En 1931, con una beca del Consejo Nacional de Investigación , pasó un año en el Instituto de Tecnología de California (Caltech) porque Ira Bowen enseñaba allí. En Caltech, Bacher asistió a conferencias de Robert Oppenheimer , pero pasó la mayor parte de su tiempo en el Observatorio del Monte Wilson , que tenía una mejor biblioteca. Bacher decidió crear una obra que enumerara la energía, la constante de acoplamiento , la paridad y las configuraciones electrónicas de todos los átomos e iones conocidos , trabajando con Goudsmit en Ann Arbor. El resultado fue un libro, Atomic Energy States as Derived from the Analysis of Optical Spectra (1932), que dedicaron a Randall. [7] [8]
En el segundo año de su beca del Consejo Nacional de Investigación, Bacher se mudó al otro lado del país, al Instituto Tecnológico de Massachusetts, para trabajar con John C. Slater , quien había enseñado a Bacher en Harvard. Mientras estuvo allí, Slater le pidió que dirigiera un seminario sobre el reciente descubrimiento del neutrón por parte de James Chadwick . Al leer el artículo de Chadwick, se dio cuenta de que las anomalías en la teoría vigente en ese momento se resolverían si el espín del neutrón fuera 1 ⁄ 2 . Esto se convirtió en el tema de una carta que envió a la Physical Review con el profesor visitante Edward Condon . [9] Un año después, Bacher se convirtió en el primero en sugerir que el neutrón tenía un momento magnético igual a aproximadamente menos un magnetón nuclear , basándose en el momento magnético inusualmente pequeño del nitrógeno determinado a partir de su estructura hiperfina. [10]
Posteriormente, Bacher regresó a la Universidad de Michigan con una beca Alfred H. Lloyd. En esa época era difícil encontrar trabajo debido a la Gran Depresión , y en 1934 aceptó un trabajo en la Universidad de Columbia , donde trabajó con Isidor Isaac Rabi , Jerrold Zacharias , Jerome Kellogg y Sid Millman. Sin embargo, era difícil vivir en Nueva York con su salario, y Jean dio a luz a su primera hija, Martha, en diciembre de 1935. Un segundo hijo, Andrew, nació en 1938. Por lo tanto, Bacher aceptó una oferta de Hans Bethe para trabajar con él en la Universidad de Cornell en Ithaca, Nueva York . Ithaca era una ciudad universitaria similar a Ann Arbor, donde Bacher y Jean se habían criado. En Cornell, Bacher trabajó con Bethe en su libro Nuclear Physics. A: Stationary States of Nuclei (1936), el primero de los tres libros que se conocerían como la "Biblia de Bethe". [11] [12]
En diciembre de 1940, Bacher se unió al Laboratorio de Radiación del MIT, pero no cesó inmediatamente su investigación. Llegó a un acuerdo con su director, Lee Alvin DuBridge , para regresar a Cornell durante cuatro días cada tres semanas hasta que se completara. Estaba investigando la sección eficaz de neutrones del cadmio , un tema de interés para Enrico Fermi, que estaba intentando construir un reactor nuclear , pero cuyas cifras no coincidían con las de Bacher. Bacher revisó cuidadosamente sus resultados y Fermi, convencido de su exactitud, instó a Bacher a publicarlos. Bacher presentó un artículo a la Physical Review con instrucciones de retener la publicación hasta después de la guerra, y el artículo no se publicó hasta 1946. [13] [12]
DuBridge organizó el Laboratorio de Radiación en dos secciones, una para las señales de radar entrantes y otra para las señales de radar salientes. Bacher fue designado para manejar la sección de señales entrantes. Aquí adquirió una valiosa experiencia en administración, coordinando no solo los esfuerzos de sus científicos, sino también los de General Electric y RCA . [13] Más tarde recordó:
Rápidamente llegamos a la conclusión de que la discriminación definitiva entre las señales reflejadas desde un objetivo, en contraposición al ruido del transmisor, debía realizarse finalmente en el tubo de rayos catódicos. Tuvimos que desarrollar los tubos y luego contratar a GE y RCA para trabajar juntos en su producción. Yo mismo supervisé los contratos, visitando GE una semana y RCA la siguiente, y la semana siguiente celebraríamos una reunión conjunta en el Rad Lab en Cambridge. Estaba entrando en la gestión de contratos". [12]
En 1942, Oppenheimer se acercó a Bacher y Rabi, el director asistente del Laboratorio de Radiación, para unirse al Proyecto Manhattan en su nuevo laboratorio en Los Álamos, Nuevo México . Convencieron a Oppenheimer de que el plan para un laboratorio militar no funcionaría, ya que un esfuerzo científico tendría que ser un asunto civil. El plan fue modificado y el nuevo laboratorio sería civil, dirigido por la Universidad de California bajo contrato del Departamento de Guerra . Bacher sintió que esta era su primera contribución al éxito del proyecto. Se reunió con Oppenheimer en Los Álamos en abril de 1943, pero no estaba convencido de que fuera necesario. [14] Oppenheimer le escribió que:
Usted sabe que he estado sumamente interesado en contar con su ayuda en este trabajo. Creo que tal vez no se ha dado cuenta de lo mucho que aprecio su experiencia administrativa y su evidente sabiduría administrativa, ni de lo consciente que soy de nuestra necesidad de precisamente esto en el presente proyecto. Tal vez tampoco valore lo suficientemente bien el hecho de que haya trabajado tanto en física de neutrones y de que esté tan bien informado sobre los avances del año pasado en el MIT. Estas tres cualidades lo hacen, en mi opinión, casi único. Además, quiero expresar por escrito mi propia confianza en su estabilidad y juicio, cualidades a las que esta tormentosa empresa otorga un valor muy alto. [15]
Bacher aceptó entonces el trabajo en Los Álamos, mudándose allí en mayo de 1943 con su familia para convertirse en el jefe de la División de Física Experimental (División P). Su esposa Jean Dow Bacher también fue contratada para trabajar como computadora humana en la División Teórica (División T). [16] Para sus siete líderes de grupo tenía a John H. Williams, Robert R. Wilson , John H. Manley , Darol K. Froman , Emilio G. Segrè , Bruno B. Rossi y Donald W. Kerst . Bacher trabajó en estrecha colaboración con Oppenheimer, y los dos hombres discutieron el progreso del proyecto a diario. [17]
En julio de 1944, Oppenheimer reorganizó el laboratorio para centrarse en el problema de construir un arma nuclear de tipo implosión , que era necesaria porque el diseño tipo cañón no funcionaría con plutonio . La División P se desintegró y Bacher se convirtió en el jefe de la División G (de Gadget). Esta división mucho más grande contenía once grupos encabezados por líderes que incluían a William Higinbotham , Seth Neddermeyer , Edwin McMillan , Luis Álvarez y Otto Frisch . [18] [19]
Mientras que la División de Explosivos de George Kistiakowsky (División X) desarrolló las lentes explosivas , la División G diseñó el resto del arma. Hubo numerosas dificultades que superar, y una de las más importantes fue idear un medio para detonar las lentes con la velocidad requerida. El diseño de núcleo sólido de Robert F. Christy fue elegido como el diseño con más probabilidades de éxito. [18] [19]
Para coordinar los esfuerzos del laboratorio, Oppenheimer creó el "Comité Cowpuncher", llamado así porque su función era "vigilar" el esfuerzo de implosión y coordinar todos los esfuerzos del laboratorio. Incluía a Bacher, junto con Samuel Allison , George Kistiakowsky, Deak Parsons , Charles Lauritsen y Hartley Rowe. [20]
Tres días antes de la fecha en que se iba a realizar la detonación de prueba de la bomba en el desierto de Nuevo México , Bacher formó parte del equipo de ensamblaje de la mina, que montó la cápsula nuclear (una sección cilíndrica del tamper de uranio, que contiene el núcleo de plutonio y el iniciador) en una antigua granja cerca del sitio de pruebas de Alamogordo . Cuando la cápsula fue conducida a la torre de disparo e insertada en el tamper esférico, dentro del conjunto explosivo, se atascó. Bacher se dio cuenta de que la expansión de la cápsula debido al calor emitido por el núcleo de plutonio estaba causando el atasco, y que dejar las dos partes en contacto igualaría las temperaturas y permitiría que la cápsula se insertara completamente. [21] Después de ver la prueba, su reacción fue simplemente "Bueno, funciona". [22]
Bacher estaba empaquetando el tercer núcleo para su envío a Tinián el 12 de agosto en la Casa de Hielo de Los Álamos cuando recibió la noticia de que los japoneses habían iniciado negociaciones de rendición . [23] Ya había encomendado a la División G la tarea de diseñar y construir nuevos tipos de núcleos y ensamblajes, y fue coautor de un informe con Robert Wilson instando al desarrollo de la Superbomba de Edward Teller . Trabajó en un comité presidido por Richard Tolman que investigó la desclasificación de documentos producidos por el Proyecto Manhattan, [24] y en uno presidido por Manson Benedict que investigó la viabilidad técnica del control internacional de la energía nuclear. Por sus servicios al Proyecto Manhattan, Bacher recibió la Medalla al Mérito el 12 de enero de 1946. [19]
Después de la guerra, Bacher regresó a Ítaca para dirigir el Laboratorio de Estudios Nucleares de Cornell. Coincidió con Bethe en que lo que Cornell necesitaba para convertirse en un actor importante en la física nuclear de alta energía era un nuevo sincrotrón , pero primero necesitaba encontrar un lugar donde colocarlo. Sin embargo, en 1946 Bacher fue designado para el Subcomité Científico y Técnico de la nueva Comisión de Energía Atómica de las Naciones Unidas , junto con sus compañeros representantes de los Estados Unidos Tolman y Oppenheimer. Por lo tanto, Bacher tuvo que dividir su tiempo entre Ítaca y la ciudad de Nueva York. [25]
En octubre de 1946, David Lilienthal le pidió a Bacher que se convirtiera en uno de los comisionados inaugurales de la Comisión de Energía Atómica de los Estados Unidos , la agencia civil que se estaba formando para reemplazar al Proyecto Manhattan en tiempos de guerra. Como republicano , Bacher fue fácilmente confirmado por los miembros del Senado del Comité Conjunto de Energía Atómica del Congreso de los Estados Unidos por una votación de 8 a 0. Como era el único de los cinco comisionados que era científico (un factor importante en su decisión de aceptar el puesto), jugó un papel principal en la selección del influyente Comité Asesor General de la Comisión de Energía Atómica [26] al que se designaron nueve científicos: James Conant , Lee DuBridge, Enrico Fermi, Robert Oppenheimer, Isidor Isaac Rabi, Hartley Rowe, Glenn Seaborg , Cyril Stanley Smith y Hood Worthington. [27]
Bacher y su colega Sumner Pike comenzaron con una inspección de Los Álamos y el sitio de Hanford , y realizaron un inventario del material fisionable en Los Álamos con Norris Bradbury , quien había sucedido a Oppenheimer como su director. Encontró que solo se habían construido nueve bombas atómicas en 1946; solo cuatro se construirían en 1947, principalmente debido a problemas de producción con los reactores en Hanford. Estos problemas estaban en camino de resolverse cuando Bacher observó las pruebas nucleares de la Operación Sandstone en el atolón de Enewetak en 1948 como representante de la Comisión de Energía Atómica. El mandato original de dos años de Bacher habría expirado el 1 de enero de 1949, pero el presidente Harry Truman lo convenció de quedarse. Bacher renunció en mayo de 1949, y esta vez el presidente no pudo disuadirlo. [28] [29]
Bacher deseaba volver a la academia, pero Robert Wilson era ahora el director del Laboratorio de Estudios Nucleares de Cornell, y Bacher sintió que sería incómodo trabajar para alguien que era uno de los líderes de su grupo en Los Álamos. Por lo tanto, aceptó una oferta de Lee DuBridge para la cátedra de la División de Física, Matemáticas y Astronomía en Caltech. Sin embargo, el trabajo en la Comisión de Energía Atómica no fue tan fácil de dejar atrás. El senador Bourke Hickenlooper acusó a la comisión de mala gestión, específicamente de sobrecostos en Hanford, la concesión de una beca a un comunista y la pérdida de 289 gramos (10,2 oz) de uranio del Laboratorio Nacional de Argonne . Bacher se sintió obligado a regresar a Washington para testificar en nombre de Lilienthal ante el Comité Conjunto de Energía Atómica. [30] [31]
Otra crisis estalló en septiembre de 1949 cuando la Fuerza Aérea detectó señales de la prueba nuclear RDS-1 de la Unión Soviética . Bacher se unió a Oppenheimer, Parsons, el general Hoyt Vandenberg , los comisionados de energía atómica y una delegación británica al mando de William Penney para discutir qué hacer. La reciente devaluación de la libra esterlina ya había desencadenado una crisis financiera y existía preocupación sobre cómo reaccionarían los mercados a la noticia. Oppenheimer y Bacher vieron la evidencia de una prueba nuclear como concluyente, y Bacher en particular se inclinó firmemente por hacer un anuncio público, ya que la cantidad de personas que ya lo sabían hacía que una filtración fuera casi inevitable. Truman hizo el anuncio unos días después. [32]
La cátedra de división que Bacher ocupaba ahora en Caltech había estado vacante desde que Robert A. Millikan se jubiló en 1945. Aunque nominalmente era una cátedra, era principalmente un puesto administrativo. En 1949 había 17 profesores en el departamento, de los cuales nueve eran físicos, dos eran astrofísicos y los seis restantes eran matemáticos. Había dos laboratorios de investigación de clase mundial financiados por la Oficina de Investigación Naval , el Laboratorio de Rayos Cósmicos que había sido fundado por Millikan, que ahora estaba dirigido por Carl Anderson , y el Laboratorio de Radiación WK Kellogg que estaba dirigido por Charles Lauritsen. Pero no había instalaciones para la física de alta energía; estas tendrían que crearse desde cero. [31]
Para dedicarse a la física de altas energías, Bacher contó con el apoyo total no sólo de DuBridge, sino también de Anderson y Lauritsen. Lauritsen ya había contratado a Robert Langmuir para que empezara a diseñar un nuevo sincrotrón de 600 MeV, y Bacher encontró un gran edificio para albergarlo que originalmente se había utilizado para pulir el espejo de 200 pulgadas (5100 mm) del Observatorio Palomar, pero que había estado vacío desde 1948. Consiguió subvenciones de la Comisión de Energía Atómica y la Oficina de Investigación Naval por valor de un millón de dólares para construirlo y las demás instalaciones necesarias, y 300.000 dólares al año para su funcionamiento. [33]
Las instalaciones no eran suficientes; Bacher necesitaba físicos. Lauritsen también había dado un paso adelante en este aspecto, contratando a Robert Christy. Bacher contrató a los físicos experimentales Alvin V. Tollestrup , Robert M. Walker y Matthew Sands . Sin embargo, el físico que Bacher decidió que más quería era Richard Feynman . [34] Para conseguirlo, Bacher ofreció un gran salario y aceptó pagar el sabático de Feynman en Brasil entre 1950 y 1951. Feynman ganaría el Premio Nobel de Física en 1965. [35] En 1955, Bacher contrató a Murray Gell-Mann , quien ganaría el Premio Nobel en 1969. [36]
El campo relativamente nuevo de la radioastronomía despertó el interés de Bacher, y contrató a John Bolton y Gordon Stanley de la Organización de Investigación Científica e Industrial de la Mancomunidad de Australia en 1955. Una subvención de la Oficina de Investigación Naval permitió a Bolton construir el Observatorio de Radio del Valle Owens , que se convirtió en un importante centro para el estudio de los cuásares . [33]
Caltech no significó el fin del servicio de Bacher en Washington. Cumplió dos mandatos como miembro del Comité Asesor Científico del Presidente (PSAC) bajo el presidente Dwight D. Eisenhower , del 18 de noviembre de 1953 al 30 de junio de 1955, y del 9 de diciembre de 1957 al 31 de diciembre de 1959. Durante su primer mandato, testificó en nombre de su viejo amigo en la audiencia de seguridad de Oppenheimer en 1954. Durante su segundo, trabajó con James Fisk y Ernest Lawrence para examinar cómo se podría monitorear un Tratado de Prohibición Parcial de Ensayos Nucleares . [37] [38]
Bacher permaneció como presidente de la división de física, matemáticas y astronomía en Caltech hasta 1962, cuando fue nombrado vicepresidente y rector . Renunció al puesto de rector en 1970 a la edad de 65 años y se convirtió en profesor emérito en 1976. [39] Todavía realizó algunas investigaciones en el Laboratorio de Propulsión a Chorro y visitó Caltech de vez en cuando. En 1983 fue maestro de ceremonias en Los Álamos para los eventos conmemorativos del 40 aniversario de la fundación del laboratorio en 1943. [40] En vida, fue elegido miembro de la Academia Nacional de Ciencias , [41] la Sociedad Filosófica Estadounidense , [42] y la Academia Estadounidense de las Artes y las Ciencias . [43]
Bacher murió el 18 de noviembre de 2004 en una residencia de ancianos en Montecito, California . Le sobrevivieron su hija, Martha Bacher Eaton, y su hijo, Andrew Dow Bacher, un físico nuclear que trabajaba en la Universidad de Indiana . [39] Su esposa Jean murió el 28 de mayo de 1994. [40] Sus documentos se encuentran en los Archivos del Instituto Tecnológico de California. [44]
