En febrero de 1943 un tipo con gabardina está esperando en un pasillo oscuro a que acaben las clases de la Universidad Purdue (Indiana). Cuando el estudiante Harry Daghlian pasa por delante, el hombre lo detiene y le hace una simple pregunta, ¿te gustaría unirte para cambiar el mundo?

Daghlianl no podía saberlo entonces, pero al aceptar la proposición de aquel extraño una fría mañana de invierno, el brillante estudiante de física de tan solo 24 años estaba aceptando construir el mayor arma de destrucción masiva de la historia.

Por sus manos iba a pasar, literalmente, la forma de aniquilar vidas más perfecta y eficiente hasta la fecha, y tan solo unos meses más tarde se iba a poner a prueba en dos ciudades, Hiroshima y Nagasaki.

Daghlianl y uno de sus mejores amigos, Louis Slotin, quien también se uniría a ese plan maestro para “cambiar el planeta”, tampoco sabían que por sus manos iba a pasar una pequeña bola que iba a poner fin a sus vidas y a la de cualquier ser vivo que estuviera cerca.

A excepción de un cerdo.

Concepto: masa crítica

Image: Superior: una esfera de material fisible es demasiado pequeña para permitir que la reacción en cadena se automantenga, debido a que los neutrones generados por la fisión pueden escapar fácilmente del sistema. Centro: Al incrementar la masa de la esfera hasta alcanzar la masa crítica, la reacción nuclear se automantiene. Inferior: Al recubrir la esfera original por un reflector de neutrones, se aumenta la eficiencia de la reacción y se permite que el sistema posea una reacción autosostenida. (Wikimedia Commons)

Advertisement

Cuando hablamos de masa crítica en física nos referimos a la cantidad mínima de materia que hace falta para que se mantenga una reacción nuclear en cadena, es decir, una reacción que se sostiene en el tiempo al provocar un neutrón la fisión de un átomo fisible (lo cual libera varios protones), y a su vez causan otras fisiones.

La masa de una sustancia fisible depende de sus propiedades físicas, sobre todo de la densidad, nucleares (en este caso enriquecimiento y sección eficaz de fisión), geometría (su forma), y pureza. Por último, aunque no menos importante, la masa crítica de una sustancia fisible depende de si está rodeada o no por un reflector de neutrones.

¿Por qué? Porque al rodear a un material fisible por un reflector de neutrones la masa crítica resulta menor.

Ahora imaginemos la masa crítica en una esfera de plutonio rodeada por un reflector de neutrones y lo que podría desencadenar, y quedémonos con esa idea en el aire hasta que entremos en un laboratorio con Daghlianl, y nueve meses más tarde, con Slotin.

Hiroshima y Nagasaki

Image: ube de hongo sobre Hiroshima y Nagasaki producida por la bomba atómica. (Wikimedia Commons)

El llamado “núcleo del demonio” ya estaba preparado a mediados de agosto de 1945. Daghlian, Slotin y algunas de las mentes más importantes de Estados Unidos llevaban casi dos años desarrollando la bomba más letal de la historia.

Advertisement

Image: Organigrama del Proyecto Manhattan (Wikimedia Commons)

De hecho, ambos formaron parte del Proyecto Manhattan que desde 1942 buscaba desarrollar las primeras bombas atómicas del mundo. Fue un “éxito” sin paliativos: se lanzaron dos bombas atómicas en las ciudades japonesas de Hiroshima y Nagasaki. Las bombas mataron a no menos de 100.000 personas en el mismo momento del impacto, y decenas de miles más en los días siguientes.

Image: Little Boy (Wikimedia Commons)

Little Boy se había detonado sobre Hiroshima, seguido rápidamente por Fat Man en Nagasaki. Ambas fueron las primeras y únicas bombas nucleares utilizadas en la guerra, pero si las cosas se hubieran torcido y menos de una semana después de los bombardeos Japón no se hubiera rendido a las Fuerzas Aliadas, un tercer ataque mortal habría seguido su estela infernal: el núcleo del demonio.

Image: Fat Man (Wikimedia Commons)

Es una parte de la historia que muchos no conocen. Cuando el 15 de agosto la radio japonesa transmitió un discurso grabado del Emperador Hirohito concediendo las demandas de los Aliados, a miles de kilómetros de allí, en un laboratorio científico de Los Alamos (Nuevo México), un grupo de investigadores, entre ellos Daghlian y Slotin, sabían que su trabajo no había hecho más que empezar.

Advertisement

Aquello significaba que el corazón funcional de la tercera bomba atómica en la que habían estado trabajando, esa esfera de 6.2 kilogramos de plutonio y galio refinados, no sería necesaria después de todo.

Ese núcleo de plutonio estaba destinado a encajarse en una segunda bomba Fat Man y se habría detonado por encima de otra ciudad japonesa desprevenida tan solo cuatro días después.

Pero el destino quiso “indultar” a una urbe de la que nunca sabremos su nombre.

La muerte de Daghlian

Image: Una esfera (simulada) de plutonio rodeada por bloques de un reflector de neutrones carburo de tungsteno. (Wikimedia Commons)

En cualquier caso y como decíamos, el hecho de que el “núcleo del demonio” no fuese protagonista en la contienda le dio a Estados Unidos un nuevo impulso. Sabían, o creían, que eran el único país del planeta con armas nucleares en ese momento, pero el gobierno temía que no fuera por mucho tiempo.

Si Estados Unidos sobrevivía a un escenario con enemigos con armas nucleares, razonaron los científicos, la nación tendría que seguir produciendo esas armas y hacerlas aún más efectivas.

Advertisement

Tan solo una semana después de la rendición de Japón, en la noche del martes 21 de agosto de 1945, Daghlian estaba trabajando en el Laboratorio Nacional de Los Álamos. Allí estaba realizando un experimento muy delicado: colocaba piezas de metal en forma de ladrillo alrededor de un pedazo de plutonio, el combustible altamente inestable usado en la mayoría de las bombas nucleares.

Image: Vista aérea de los laboratorios de Los Alamos (Wikimedia Commons)

Y lo estaba haciendo más inestable con cada pieza que colocaba a su alrededor.

Uno de los principales problemas para los científicos de la época era determinar cómo aprovechar al máximo el combustible nuclear de una bomba. Sorprendentemente, las utilizadas en los ataques contra Japón usaron pequeñas fracciones de su combustible para producir sus explosiones. Sí, imagínense que hubieran pasado si utilizan toda.

Cuando hablamos de usar el combustible de una bomba de la manera más eficiente, volvemos a la clave de la que hablamos con la masa crítica: tiene que ver con los neutrones.

El tipo más común de combustible utilizado en las armas nucleares es un plutonio conocido como plutonio-239 o Pu-239. Es naturalmente radioactivo, lo que significa que sus átomos emiten de forma “natural” partículas desde sus núcleos. Algunas de esas partículas son neutrones, lo que se conoce como radiación de neutrones.

Advertisement

Image: Esquema de una reacción en cadena de una fisión nuclear. 1- Un átomo de uranio 235 absorbe un neutrón, que se divide en dos nuevos átomos (productos de fisión), deja libres tres nuevos neutrones y cierta energía. 2- Un átomo de uranio 238 absorbe a uno de los neutrones, y no continúa la reacción. Otro neutrón simplemente se pierde e igualmente no continúa la reacción. Sin embargo, un neutrón entra en colisión con un átomo de U 235, que se divide y libera dos neutrones y energía de enlace. 3- Estos dos neutrones colisionan con dos átomos de U 235, los cuales se dividen y liberan de uno a tres neutrones, que continúan la reacción. (Wikimedia Commons)

Los neutrones son muy grandes, como lo son las partículas atómicas, tan grandes que si un neutrón emitido por un átomo golpea a otro átomo, en realidad puede romperlo y hacer que el segundo átomo expulse algunos de sus propios neutrones.

Claro, este proceso ocurre normalmente de forma muy lenta. Por esa la idea detrás de las armas nucleares es contener esos neutrones dentro del plutonio, acelerando así el proceso de división (los neutrones destruyen los átomos, lo que provoca que se emitan más y más neutrones, rompiendo cada vez más átomos) hasta que esté completamente fuera de control.

Una reacción en cadena, en una explosión de bomba nuclear, donde los átomos del combustible nuclear se dividen en neutrones, billones y billones de veces en cientos de millonésimas de segundo. Y debido a que cada división de cada átomo libera energía, la división combinada de miles de millones de átomos en un tiempo tan increíblemente corto libera una cantidad de energía absolutamente descomunal. Se trata de llevarlo a la masa crítica. De ahí el poder de las bombas atómicas.

Image: Daghlian (Wikimedia Commons)

Y ahora sí, volvamos a esa especie de pequeña caja que construía Daghlian aquella noche. Daghlian había regresado al laboratorio después de la cena sin ningún otro científico, tan solo un guardia de seguridad, lo cual fue una violación de los protocolos de seguridad.

Advertisement

El físico estaba construyendo el “núcleo del demonio” más avanzado.

El núcleo a la vista de cualquiera parecía poco destacable: un hemisferio de metal opaco con una protuberancia de plutonio que sobresale de su centro, eso sí, cálido al tacto debido a su radioactividad. Daghlian conocía bien los riesgos de lo que estaban haciendo cuando realizaba experimentos de criticidad con él.

El hombre sabía que en esa supuesta carrera entre naciones por tener el “arma de armas” debía medir el umbral en el que el plutonio se volvería supercrítico, el punto en el que una reacción en cadena nuclear desataría una explosión de radiación mortal. Para ello debía descubrir hasta qué punto se podía llegar antes de que se desatara esa peligrosa reacción.

El núcleo, para que nos entendamos, es la parte que explota de una bomba nuclear. Daghlian quería averiguar si la esfera era del tamaño y la densidad adecuados para sostener una reacción en cadena, por lo que podría usarse en una bomba real.

Por esa razón comenzó a rodear el núcleo con ladrillos de carburo de tungsteno, un metal muy denso que reflejaba la radiación de neutrones, acercándolos a la criticidad. Cuanto más cerrado estaba el metal, más neutrones se reflejaban en el núcleo. Eso significaba que la tasa de ataque de neutrones y la división de átomos en el núcleo aumentaba a medida que Daghlian añadía más y más ladrillos.

Advertisement

Por cierto, un contador Geiger le indicaba si el experimento estaba funcionando, haciendo clics cada vez más rápidos.

Ladrillo a ladrillo, Daghlian construyó estas paredes reflectantes alrededor del núcleo, hasta que su equipo de monitoreo de neutrones indicó que el plutonio estaba a punto de volverse supercrítico si se colocaba más.

En ese instante, el físico se movió para retirar uno de los ladrillos, pero al hacerlo, accidentalmente lo dejó caer directamente sobre la parte superior de la esfera, induciendo a la masa crítica y generando un resplandor de luz azul junto a una ola de calor.

La reacción del científico fue instintiva: se acercó de inmediato y retiró el ladrillo, notando al hacerlo una sensación de hormigueo en su mano.

Luego comenzó a quitar los ladrillos alrededor del plutonio, uno a uno. La reacción en cadena se detuvo y el contador Geiger se calmó.

Image: La mano de Daghlianl tras el accidente (Wikimedia Commons)

Advertisement

Sin embargo, en ese breve instante de apenas un minuto había recibido una dosis letal de radiación. A las pocas horas comenzó a sentir náuseas, el primer signo de enfermedad por radiación. Después de unos días, sus manos, que habían recibido la mayor parte de la radiación, comenzaron a llenarse de ampollas debido a las quemaduras por radiación.

El 15 de septiembre, veinticinco días después del accidente, Harry Daghlian murió.

Por suerte para su gran amigo y compañero en los laboratorios, Louis Slotin estaba de vacaciones aquel día.

La muerte de Slotin

Image: Una recreación del incidente del año 1946. Se puede ver la media esfera, pero no el núcleo en el interior. Obsérvese el hemisferio de berilio levantado por un destornillador (Wikimedia Commons)

A pesar de una revisión de los procedimientos de seguridad después de la muerte de Daghlian, los cambios no fueron suficientes para evitar que ocurriera un segundo accidente similar nueve meses después. Este todavía más devastador.

21 de mayo de 1946, Louis Slotin estaba decidido a retomar el trabajo de su gran amigo. A Slotin le habían comunicado que el núcleo se iba a utilizar en una bomba real para explotar en una prueba en el Océano Pacífico, así que el físico quiso llevar a cabo un último experimento.

Advertisement

Image: Slotin (gafas) durante la prueba Trinity (Wikimedia Commons)

En lugar de usar ladrillos de carburo de tungsteno, tenía dos hemisferios en forma de cuenco hechos de berilio (llamados tamper), otro metal que actúa como un reflector de neutrones. Los dos hemisferios se podían juntar para formar una bola hueca, y el hueco tenía el tamaño adecuado para sostener el núcleo de plutonio.

Slotin era por aquel entonces el principal experto del planeta en el manejo de cantidades peligrosas de plutonio. El procedimiento de Slotin parecía simple: bajaría el hemisferio de berilio sobre el núcleo, deteniéndose justo antes de que estuviera cómodamente sentado. La manipulación reflejaría los neutrones que disparaban el plutonio, provocando una reacción en cadena nuclear débil y de corta duración, sobre la cual los físicos podrían recopilar datos.

Image: Los Alamos National Laboratory

Slotin sostuvo el tamper en su mano izquierda. En su mano derecha sostenía un destornillador largo que planeaba colocar entre los dos componentes, manteniéndolos separados y actuando como una válvula crucial para permitir que escapen suficientes neutrones.

Cuando comenzó el lento y minucioso proceso, uno de sus colegas, Raemer Schreiber, se volvió para centrarse en otro trabajo, esperando que el experimento no fuera interesante hasta que hubieran pasado unos minutos.

Advertisement

Sin embargo, de repente escuchó un sonido detrás de él: el destornillador de Slotin se había deslizado, y el hemisferio había caído al completo sobre el núcleo. Cuando Schreiber se dio la vuelta, vio un destello de luz azul y sintió una ola de calor en su rostro. Slotin gritó al grupo: “cierren esa puerta y que no entre nadie”.

Image: Recreación de lo ocurrido (Los Alamos National Laboratory)

Una semana después, escribió un informe sobre el percance:

El destello azul era claramente visible en la habitación aunque estaba bien iluminada desde las ventanas y posiblemente las luces del techo. . . La duración total del flash no podría haber sido más de unas décimas de segundo. Slotin reaccionó muy rápidamente al girar la pieza de tamper.

El guardia que estaba en la habitación para vigilar el plutonio tenía poco conocimiento de lo que Slotin estaba haciendo. Pero cuando el núcleo comenzó a brillar y la gente empezó a gritar, salió corriendo por la puerta y subió varios pisos.

Los cálculos estimaron el número total de reacciones de fisión en aproximadamente tres cuatrillones, un millón de veces más pequeño que las primeras bombas atómicas, pero lo suficiente como para enviar una explosión significativa de radioactividad. Esta radiactividad excitó los electrones en el aire, los cuales, cuando regresaron a un estado de no excitación, emitieron fotones de alta energía, el maldito destello azul.

Advertisement

Image: Reconstrucción (Wikimedia Commons)

El laboratorio fue evacuado rápidamente. Pero mientras los científicos esperaban que llegara la ayuda, intentaron determinar cuánta radiación habían recibido. Slotin trató de recordar donde estaban ubicadas las siete personas que estaban en el laboratorio en el momento del accidente.

Luego le dio instrucciones a uno de sus colegas para que colocara distintivos de detección de radiactividad alrededor del área, lo que requería que el científico se acercara peligrosamente al núcleo todavía sobrecalentado. Aquello no dio resultado.

Todos fueron trasladados al hospital de Los Álamos. Slotin vomitó una vez antes de que le examinaran, y varias veces más en las siguientes horas, pero se detuvo a la mañana siguiente. Su salud, en líneas generales, parecía aceptable. Sin embargo, su mano izquierda, inicialmente adormecida y con algo de hormigueo, se volvió cada vez más dolorosa.

Image: Un boceto utilizado por los médicos para determinar la cantidad de radiación a la que cada persona en la sala había estado expuesta durante el incidente (Wikimedia Commons)

Era una muy mala señal: aquella era la mano que había estado más cerca del núcleo, y los científicos estimaron posteriormente que había recibido más de quince mil rem de rayos X de baja energía. La dosis para todo el cuerpo de Slotin era de aproximadamente veinte y cien rem de neutrones, rayos gamma y rayos X (500 rem es generalmente fatal para los humanos).

Advertisement

La mano finalmente tomó una apariencia azulada y desarrolló grandes ampollas. Su mano derecha, la que sostenía el destornillador, sufrió versiones menores de los mismos síntomas.

Al quinto día, el recuento de glóbulos blancos de Slotin se redujo drásticamente. Su temperatura y pulso comenzaron a fluctuar. “Desde este día en adelante, el paciente decayó rápidamente”, señaló el informe médico. Slotin sufrió náuseas y dolor abdominal y comenzó a perder peso. Tenía quemaduras de radiación interna, lo que un experto médico llamó “quemadura solar tridimensional”.

Para el séptimo día, estaba experimentando períodos de “confusión mental”. Sus labios se pusieron azules y lo pasaron a una tienda de oxígeno. Finalmente, se hundió en un coma profundo. Murió nueve días después del accidente, a la edad de treinta y cinco años y de la misma forma que su mejor amigo unos meses antes.

La causa se registró como síndrome de radiación aguda, también conocido como enfermedad por radiación. El “núcleo del demonio” se había llevado a su segunda víctima, pero no fueron las únicas.

El soldado del ejército Robert J. Hemmerly, de 29 años, estaba sirviendo como guardia en el laboratorio cuando ocurrió el accidente de Daghlian. El hombre se encontraba en un escritorio leyendo un periódico en el otro extremo del laboratorio cuando vio el destello azul. Murió 33 años después, a la edad de 62 años, de leucemia, probablemente provocada por su exposición a la radiación durante el accidente.

Advertisement

Alvin Graves fue la persona más cercana a Slotin durante su accidente. La acción de Slotin en la separación de los hemisferios protegió parcialmente a Graves, pero fue hospitalizado durante varias semanas con un grave envenenamiento por radiación. Desarrolló varios problemas de salud, incluida la pérdida de la visión, y murió 18 años después, a la edad de 55 años, de complicaciones relacionadas con la radiación.

De los otros seis que estaban en la sala con Slotin, se cree que tres tuvieron vidas significativamente más cortas por culpa del núcleo.

Image: La prueba del 1 de julio (Wi)

Meses después, el 1 de julio de 1946, el núcleo del Pu-239 que había matado a dos de los científicos más importantes de Estados Unidos fue detonado cerca de las Islas Bikini en el Océano Pacífico en lo que se conoce como la cuarta explosión de una bomba nuclear en la historia.

Aquello supuso el fin del núcleo del demonio.

Varios barcos no tripulados fueron anclados en la zona para estudiar los efectos de la bomba. Encerrados en varios de esos barcos había 57 cobayas, 109 ratones, 176 cabras, 146 cerdos y más de 3.000 ratas. Estaban allí para que los científicos pudieran estudiar los efectos de las bombas nucleares en los animales.

Advertisement

Image: Wikimedia Commons

La bomba mató al 10% de ellos inmediatamente, la mayor parte del resto murió de envenenamiento por radiación en las semanas siguientes.

A excepción de un cerdo.

Conocido como “Cerdo 311" estaba a bordo de un viejo barco de guerra en la zona. La detonación hundió el barco, pero los marineros encontraron más tarde a 311 nadando en el océano (tal cual).

Trasladaron al animal al Instituto de Investigación Médica Naval en Bethesda, Maryland, donde vivió los siguientes tres años. 311 murió en 1950 en un zoológico donde fue la gran estrella.

Image: National Museum of Natural History

Advertisement

Tras la muerte de Slotin, un memorándum sugería que los experimentos futuros deberían usar controles remotos y hacer “un uso más liberal de la ley de la inversa del cuadrado”: el hecho de que un poco de distancia contribuye en gran medida a disminuir la exposición a la radiación.

¿Lo hicieron? Apostaría todo mi dinero a que no, porque de eso va la guerra, a veces tan ligada a la ciencia de forma desastrosa. Un dato revelador: hasta la muerte de Slotin y Daghlian el núcleo de plutonio para las pruebas se apodaba Rufus. Tras los accidentes pasó a denominarse el “núcleo del demonio”.

Curiosamente, los núcleos que anteriormente habían matado a decenas de miles de personas en Hiroshima y Nagasaki no tuvieron ni un solo apodo peyorativo.

Al parecer, existen diferencias entre el daño intencionado y el no intencionado, entre el núcleo cuidadosamente ensamblado con el propósito de la destrucción masiva más letal que haya ejercido el ser humano, y el núcleo reservado para el “simple” ámbito del experimento.

[The Atlantic, Wikipedia, New York Times, ExtremeTech, Gob, Gob, Orau, New York Times, Futurism]