Bomba atómica: Creación e historia

¿Qué es una bomba atómica?

Una bomba atómica es un arma de destrucción masiva cuyo poder se deriva de la liberación rápida de energía nuclear. La destrucción que inflige esta bomba es en forma de calor, daño por explosión y radiactividad. Los edificios serán destruidos por la explosión, también conocida como onda de presión. El calor provocará incendios y se producirán más incendios por los edificios que se derrumban. La energía nuclear necesaria para impulsar la bomba atómica proviene de la fisión de núcleos atómicos pesados. Las dos bombas atómicas lanzadas para poner fin a la Segunda Guerra Mundial equivalían cada una a aproximadamente 20.000 toneladas de TNT en términos de daño por explosión. Una explosión ordinaria es una reacción química en la que la reorganización de los átomos libera energía dañina. La identidad de los átomos en una explosión atómica cambia y no solo se reorganiza. Hay dos tipos diferentes de bombas nucleares:

• Las bombas atómicas son bombas de tipo fisión.
  • Una bomba atómica pequeña puede tener un kilotón (KT) de potencia explosiva o tener varios cientos de kilotones en una bomba atómica grande.
  • Las bombas atómicas fueron las únicas bombas nucleares utilizadas en la guerra, pero las bombas de hidrógeno son más poderosas.
• Las bombas de hidrógeno, también conocidas como bombas H, son bombas de tipo fusión, donde la reacción de fusión se inicia por el calor emitido por la fisión nuclear.
  • El requisito para la fisión nuclear a altas temperaturas es la razón por la que las bombas de hidrógeno se denominan bombas termonucleares.
  • Las bombas de neutrones, también conocidas como ojivas de radiación mejorada, son pequeñas armas termonucleares. Estas bombas causan daños mínimos por explosión y calor, pero liberan grandes cantidades de radiación.
  • Las bombas termonucleares se expresan en millones de toneladas de TNT o megatones (MT).

Creación de la bomba atómica

El presidente de los Estados Unidos, Franklin D. Roosevelt, permitió la formación del Proyecto Manhattan el 28 de diciembre de 1942. El Proyecto Manhattan reuniría a científicos y oficiales militares para trabajar en la investigación nuclear. Este proyecto fue creado en respuesta a los temores de la investigación nuclear alemana desde la década de 1930. El Proyecto Manhattan condujo al desarrollo de la bomba atómica, que se utilizó en la Segunda Guerra Mundial.

Cerca de Alamogordo, Nuevo México, se llevó a cabo la Prueba Trinity; esta fue la primera bomba atómica detonada con éxito. Esta prueba creó una enorme nube en forma de hongo que tenía aproximadamente 40,000 pies de altura. La Prueba de la Trinidad fue el comienzo de la Era Atómica.

Los nombres de las dos bombas atómicas utilizadas para poner fin a la Segunda Guerra Mundial fueron Little Boy y Fat Man. Tanto el Little Boy como el Fat Man eran bombas de fisión. Las bombas de fisión obtienen energía destructiva al dividir los núcleos atómicos de materiales radiactivos para crear diferentes elementos. Este proceso libera una gran cantidad de energía, lo que resulta en una explosión destructiva. El Little Boy tenía un proyectil parecido a una bala, que fue disparado en el centro. Tanto el núcleo como el proyectil estaban hechos de uranio-235. El Fat Man tenía un núcleo de plutonio-239 y se encendió usando miles de libras de explosivos convencionales. En ambas bombas, golpear el núcleo provocó una reacción en cadena de fisión nuclear.

Científicos involucrados en la creación de la bomba atómica

En Los Álamos, Nuevo México, el “padre de la bomba atómica”, J. Robert Oppenheimer, y otros miembros del Proyecto Manhattan crearon la bomba atómica. J. Robert Oppenheimer fue un físico teórico. La bomba atómica fue creada por un equipo de personas:

• Enrico Fermi: Antes de trabajar en el Proyecto Manhattan, Enrico Fermi demostró que el bombardeo con neutrones de un elemento conduciría a la transformación nuclear a fines de la década de 1930. Su trabajo condujo al descubrimiento de la fisión nuclear por parte de científicos alemanes. En 1938, Enrico ganó el Premio Nobel. Enrico Fermi ayudó a resolver problemas con el desarrollo de la bomba atómica como uno de los líderes del equipo de físicos en el Proyecto Manhattan.
• James B. Conant: James B. Conant se desempeñó como asesor químico del Comité de Investigación de la Defensa Nacional (NDRC) y luego se convirtió en presidente. Este químico estadounidense sirvió en el ejército de los EE. UU. y desarrolló gases venenosos durante la Primera Guerra Mundial. Se encargó a un comité interino del Proyecto Manhattan que hiciera recomendaciones sobre el uso de la bomba atómica durante la guerra. Conant sirvió en este comité.
• Ernest O. Lawrence: Este físico desarrolló el ciclotrón, que es un dispositivo que puede acelerar partículas nucleares a velocidades muy altas sin necesidad de altos voltajes en el año 1929. Fue llamado el “aplastador de átomos” y ganó el Premio Nobel en 1939. para la Física. En el Proyecto Manhattan, Lawrence proporcionó el uranio-235 para la bomba atómica de su trabajo de separación electromagnética en Oak Ridge. Ernest O. Lawrence presentó por primera vez a J. Robert Oppenheimer al Proyecto Manhattan.

Física detrás de la bomba atómica

Una reacción nuclear implica cambios en la materia que se originan en el núcleo de un átomo. Los nucleones son partículas subatómicas que residen en el núcleo. Los protones y los neutrones son nucleones. Los átomos de un elemento tendrán el mismo número de protones pero el número de neutrones puede cambiar. El número atómico se basa en los protones y el número de masa se basa en el número total de protones y neutrones. Los isótopos son átomos con el mismo número atómico pero diferente número másico.

Una explosión nuclear puede ser causada por fisión o fusión. En un proceso de fisión, se produce la división de un núcleo grande en núcleos más pequeños. La fusión es lo opuesto a la fisión porque este proceso es la combinación de núcleos más pequeños para formar un núcleo más grande. Tanto la fisión como la fusión son procesos exotérmicos.

Las reacciones de fisión son reacciones en cadena que continuarán, y si estas reacciones no se controlan, el resultado es una explosión. Cuando un núcleo grande se divide en núcleos más pequeños, esta reacción en cadena genera energía. Para que un núcleo grande se divida, un neutrón debe golpear el núcleo. El Little Boy tuvo la reacción de fisión desencadenada al combinar dos masas subcríticas de uranio-235 usando explosivos químicos. Cuando las dos masas subcríticas entran en contacto, esta se convierte en una masa supercrítica. Esta formación de la masa supercrítica conduce a una reacción en cadena rápida e incontrolable. La reacción en cadena termina con una explosión nuclear. Mientras que Little Boy era una bomba a base de uranio, Fat Man era una bomba a base de plutonio.

En una reacción de fusión, dos pequeños núcleos se combinan para formar un núcleo más grande. Se necesita mucha energía para una reacción de fusión debido a la repulsión entre los núcleos. Esta alta energía se logra mediante el uso de altas temperaturas, por lo que una reacción de fusión se denomina reacción termonuclear. La fusión se puede iniciar usando una bomba atómica (reacción de fisión). Una bomba de hidrógeno iniciará la reacción de fusión usando primero una bomba atómica con una reacción de fisión.

Legado de la bomba atómica

El primer bombardeo atómico sobre Japón provocó 80.000 muertes inmediatamente y decenas de miles en las semanas siguientes por heridas y envenenamiento por radiación. En el segundo bombardeo atómico, murieron casi 40.000 personas. A fines de 1945, hubo 60,000 personas adicionales muertas por las consecuencias de las dos bombas atómicas. Esta destrucción masiva de vidas humanas ayudó a poner fin a la Segunda Guerra Mundial, pero a un costo terrible. Se desconoce el número exacto de muertes, pero se cree que son más de 300.000 en total. El emperador japonés Hirohito anunció la rendición de Japón el 15 de agosto de 1945 en Japón. La rendición se produjo el 14 de agosto de 1945 en Estados Unidos debido a la diferencia horaria entre ambos países.

Hay tres formas de daño por una bomba atómica: daño por explosión, daño por calor/fuego y radiación. El calor y el fuego provocado por la bomba atómica destruye cuerpos y estructuras. Las bombas atómicas causan daños por la onda de presión, que se diferencia de las explosiones de bombas ordinarias en los siguientes aspectos:

• Se genera un empuje hacia abajo porque las explosiones están en el aire, lo que provoca una presión hacia abajo. Los techos planos son los más afectados por el empuje hacia abajo y los postes de teléfono permanecerán en posición vertical inmediatamente debajo del área de la explosión. Los árboles, como los postes, permanecerán erguidos pero las ramas se romperán hacia abajo. Cualquier árbol o poste a mayor distancia será volcado o derribado.
• En una explosión atómica, habrá una distorsión masiva de los edificios. La onda expansiva engullirá todo el edificio y lo empujará hacia abajo. En las explosiones normales, un edificio solo se daña parcialmente y la gravedad puede derribar el resto del edificio. En una explosión atómica, la explosión derribará todo el edificio.
• Una explosión atómica tendrá pulsos de presión tanto positivos como negativos. El pulso de presión negativa es una succión. Las explosiones atómicas tienen pulsos de presión positiva más largos que las explosiones ordinarias, por lo que la mayoría de los edificios se caen durante el pulso positivo.

El Síndrome de Radiación Aguda (ARS) ocurre cuando hay exposición a grandes cantidades de radiación durante un período corto. Algunos efectos a corto plazo del envenenamiento por radiación son náuseas, vómitos, dolor de cabeza y diarrea. Estos efectos a corto plazo pueden durar minutos o días. Los efectos a largo plazo como el cáncer y las enfermedades cardiovasculares son causados ​​por la exposición a la radiación de la explosión de la bomba atómica.

Bomba atómica después de la Segunda Guerra Mundial

El uso de bombas atómicas en la Segunda Guerra Mundial puede haber terminado con la guerra, pero el poder colosal de estas nuevas armas mortales condujo a la Guerra Fría. Estados Unidos y Rusia (Unión Soviética) tenían relaciones tensas al final de la Segunda Guerra Mundial. Ocho días después de la prueba Trinity, el presidente Truman se acercó al primer ministro soviético Joseph Stalin y mencionó la nueva arma estadounidense durante una reunión aliada sobre el futuro de Alemania. Después del bombardeo, estas relaciones solo empeoraron. Ambas superpotencias estaban en una carrera armamentista para fabricar armas nucleares aún más letales. Las armas nucleares solo continuaron volviéndose más poderosas con el desarrollo de bombas termonucleares.

Después de la Segunda Guerra Mundial, la Unión Soviética carecía de la capacidad de producir bombas atómicas, pero solo unos años después, el conocimiento y las materias primas estuvieron disponibles. Los espías obtuvieron planos de la bomba atómica y se descubrió un sitio de uranio en Europa del Este. Los soviéticos probaron una bomba nuclear el 29 de agosto de 1949. En 1950, EE. UU. lanzó un programa avanzado de armas termonucleares.

En las próximas décadas, muchos países como China, Francia y Gran Bretaña obtuvieron armas nucleares. Con más armas nucleares en fabricación y más peligro de guerra nuclear, el Tratado sobre la No Proliferación de Armas Nucleares, también conocido como el Tratado de No Proliferación (TNP), entró en vigor en 1970. Este tratado creó los estados con armas nucleares y los estados no poseedores de armas nucleares. Los estados con armas nucleares como EE. UU. acordaron no ayudar a los estados que no tienen armas nucleares a obtener armas nucleares y reducir las reservas de armas nucleares.

El Proyecto Manhattan creó un arma mortal, pero la tecnología de fisión nuclear se perfeccionó en el proceso y la fisión nuclear se utilizó en una aplicación positiva. Los sistemas de imágenes médicas, como una máquina de resonancia magnética y las terapias de radiación, utilizan tecnología de fisión. Los reactores nucleares utilizan la fisión nuclear para la generación de energía.

Una agencia que ayuda a mantener el uso seguro de la tecnología nuclear es la Agencia Internacional de Energía Atómica (OIEA). El OIEA trabaja para prevenir la proliferación de armas nucleares y la aplicación de salvaguardias nucleares. Esta agencia trabaja para mantener pacíficas las actividades nucleares.

Resumen de la lección

Un arma de destrucción masiva que se basa en la liberación de energía nuclear se llama bomba atómica. La energía nuclear de la bomba atómica proviene de un proceso de fisión, que es una reacción en cadena de división de grandes núcleos atómicos. Otro tipo de bomba nuclear es la bomba de hidrógeno. Las bombas de hidrógeno se denominan bombas termonucleares debido al proceso de fusión de estas bombas. La fusión es la combinación de pequeños núcleos atómicos para formar núcleos más grandes. Un proceso de fusión necesita grandes cantidades de energía, que es suministrada por un proceso de fisión en bombas termonucleares. Las bombas termonucleares son más letales que las bombas atómicas. Las bombas de neutrones son bombas termonucleares que producirán menos daños por explosión y calor que las bombas atómicas, pero estas bombas liberarán cantidades mucho mayores de radiación.

La Segunda Guerra Mundial terminó con el lanzamiento de dos bombas atómicas sobre las ciudades de Hiroshima y Nagasaki en Japón. Más de 300.000 personas murieron como resultado de este bombardeo atómico. Little Boy fue el apodo de la bomba atómica lanzada sobre Hiroshima y la bomba atómica lanzada sobre Nagasaki fue apodada Fat Man. Estas bombas atómicas fueron el único uso de armas nucleares en la guerra, pero estas bombas llevaron al comienzo de la Guerra Fría. Muchos se preocupan por la guerra nuclear pero, afortunadamente, la Agencia Internacional de Energía Atómica (OIEA) y el Tratado de No Proliferación (TNP) son dos formas en las que la proliferación nuclear y el uso no pacífico de la tecnología nuclear están limitados.