El secreto del “Gadget” de Trinity: cómo 32 lentes explosivas cambiaron la Segunda Guerra Mundial

13 de julio de 1945. Tarde en la noche, en la casa del rancho Macdonald, Nuevo México. George Kistiakowski se arrodilla sobre el suelo de madera, con las manos temblorosas, no por miedo, sino por agotamiento. Frente a él hay una esfera de unos cinco pies de ancho, cubierta por 32 bloques explosivos mecanizados con precisión, y él los está perforando con una fresa de dentista.

El químico convertido en fabricante de bombas ha descubierto bolsas de aire en las lentes explosivas, diminutos vacíos que podrían arruinarlo todo. En menos de tres días, este dispositivo, apodado “the gadget”, o bien comprimirá un núcleo de plutonio hasta la criticidad y desatará el poder del átomo, o bien dispersará 5.300 libras de los explosivos más caros del mundo por el desierto de Nuevo México.

Kistiakowski rellena cada hueco con explosivo líquido, trabajando durante toda la noche. Sus colegas observan nerviosos. Un movimiento en falso, una chispa, y meses de ingeniería imposible desaparecen en un instante. Pero esto es lo que hace este momento verdaderamente extraordinario: apenas 18 meses antes, todos los físicos de Los Álamos creían que este diseño era imposible.

La idea de usar explosiones para crear una implosión perfecta, obligando a que ondas de choque divergentes convergieran con precisión de microsegundos, contradecía todo lo que sabían sobre explosivos. Era, como decían, ir contra la naturaleza. Hoy vas a descubrir cómo un equipo de científicos brillantes resolvió uno de los desafíos de ingeniería más complejos de la Segunda Guerra Mundial.

No con un solo gran avance, sino mediante cientos de experimentos fallidos, matemáticas revolucionarias y explosivos que ni siquiera existían al comienzo de la guerra. Esta es la historia de las 32 lentes explosivas que hicieron posible la era atómica.

Retrocedamos a la primavera de 1944. El laboratorio científico de Los Álamos. El Proyecto Manhattan lleva dos años en marcha.

Miles de personas trabajan en instalaciones secretas por todo Estados Unidos, compitiendo por construir una bomba atómica antes que la Alemania nazi. El plan original parece sencillo: usar un diseño tipo “cañón”. Disparar una pieza de uranio contra otra. Crear una masa crítica. Activar una explosión nuclear. Simple, elegante, funciona de maravilla con el uranio 235. Entonces llega abril de 1944.

Las primeras muestras de plutonio producidas por reactor llegan desde Hanford. El equipo de Emilio Segrè las analiza de inmediato. Los resultados son catastróficos. El plutonio criado en reactor contiene plutonio 240, un isótopo con una tasa de fisión espontánea cinco veces mayor que la del plutonio 239 puro. Si lo alimentas a un ensamblaje tipo cañón, detonará antes de tiempo.

El material nuclear se hará estallar a sí mismo antes de alcanzar la criticidad completa. En lugar de una explosión de 20 kilotones, obtendrías quizá 200 toneladas: un “fizzle”, un fallo que desperdicia todo ese valioso plutonio. J. Robert Oppenheimer, director del laboratorio, se enfrenta a una elección imposible. Pueden abandonar el plutonio por completo y apostar todo al uranio 235, que Oak Ridge produce a una velocidad desesperadamente lenta, o pueden perseguir un método alternativo que la mayoría de los físicos considera ciencia ficción: la implosión.

El concepto suena demencial. Rodear una esfera subcrítica de plutonio con explosivos de alto poder. Detonarlos simultáneamente desde múltiples puntos. Crear una onda de choque convergente y esférica que comprima el núcleo de plutonio al doble de su densidad normal en menos de un microsegundo. Seth Neddermeyer, un físico de Caltech, lleva “trasteando” con implosiones desde 1943.

Sus primeros experimentos consisten en envolver tubos con explosivos y detonarlos. Los resultados no son prometedores. Los cilindros salen retorcidos, asimétricos, como latas de cerveza aplastadas. Nada se parece ni remotamente a la compresión esférica perfecta que requiere un arma nuclear. Pero lo que no sabían era que la solución exigiría abandonar por completo la ciencia explosiva tradicional e inventar un campo nuevo: explosivos de precisión.

Enero de 1944. James Conant, presidente del National Defense Research Committee, hace una llamada a la Universidad de Harvard. Está buscando a George Kistiakowski. El químico nacido en Ucrania ya dirige la División 8 de la Office of Scientific Research and Development, Explosives and Propellants. Sabe más sobre explosivos de alto poder que casi cualquiera en Estados Unidos, pero es escéptico.

Cuando Conant describe el concepto de implosión, Kistiakowski cree que es imposible. “Le estás pidiendo a los explosivos que hagan algo para lo que no están diseñados”, le dice a Conant. “Los explosivos divergen. Destruyen. Tú quieres que converjan con precisión de microsegundos.” Conant insiste. Para junio de 1944, Kistiakowski llega a Los Álamos.

En cuestión de semanas, Oppenheimer lo asciende a subdirector de división en la División de Explosivos. Neddermeyer, el defensor original de la implosión, es degradado a asesor técnico sénior. Es un movimiento brutal, pero Oppenheimer sabe que se están quedando sin tiempo. Kistiakowski hereda un desastre. Su equipo realiza prueba explosiva tras prueba explosiva.

Cada resultado muestra compresión asimétrica. La esfera de plutonio saldría deformada, sin alcanzar nunca la densidad necesaria para la criticidad. Entonces llega a Los Álamos un brillante matemático húngaro: John von Neumann. Von Neumann mira el problema de otra manera. En lugar de intentar que un solo explosivo converja, ¿y si usaran múltiples explosivos con distintas velocidades de detonación? Piénsalo como una lente óptica.

La luz viaja a diferentes velocidades a través de distintos materiales. El vidrio dobla la luz de un haz divergente hacia un punto focal convergente. ¿Y si pudieran hacer lo mismo con ondas de choque explosivas? Nace el concepto de la lente explosiva. Pero el verdadero avance llegó cuando el científico británico James Tuck arribó en abril de 1944.

Tuck había pasado años desarrollando cargas huecas para armas antitanque, explosivos diseñados con precisión para concentrar energía en un único chorro penetrante. Entendía cómo esculpir la geometría del explosivo. Juntos, von Neumann y Tuck desarrollaron las matemáticas. Necesitan dos explosivos: uno rápido y otro lento.

El explosivo rápido crea la onda de choque divergente inicial, pero en lugar de dejarla expandirse hacia afuera, colocan un explosivo lento en una geometría calculada con precisión. La onda de choque golpea el explosivo lento en un ángulo, se curva como la luz a través de una lente y se redirige hacia adentro, hacia un único punto. 20 lentes hexagonales, 12 lentes pentagonales, 32 en total, dispuestas en una esfera perfecta alrededor del núcleo de plutonio.

En el papel, es brillante. En la práctica, hay que construirlo. Y eso significa encontrar los explosivos correctos. Aquí está el problema: en 1944, Estados Unidos no tiene los explosivos que necesita. Para el explosivo rápido, requieren algo con una velocidad de detonación de alrededor de 7,9 milímetros por microsegundo. Para el explosivo lento, alrededor de 4,9 mm por microsegundo. Y, de forma crítica, ambos deben poder fundirse y colarse en moldes, para poder verterlos en moldes precisos.

El TNT existía desde 1863. Es estable, predecible, colable, pero es demasiado lento: solo 6,9 mm por microsegundo. Entra el RDX, “research department explosive”. Fue sintetizado por primera vez por el químico alemán Georg Friedrich Henning en 1898.

El RDX no fue prácticamente útil hasta la Segunda Guerra Mundial. El arsenal de Woolwich, en Gran Bretaña, desarrolló métodos de producción a principios de los años 40. Es 1,5 veces más potente que el TNT, el doble por volumen, con una velocidad de detonación de 8,7 mm por microsegundo. Pero hay un problema. El método británico de Woolwich requiere 10 kg de ácido nítrico por cada kilogramo de RDX.

Es caro e impracticable para la producción masiva. Kistiakowski, recordando sus días al frente de la división de explosivos, contacta a Werner Bachmann en la Universidad de Michigan. Bachmann había estado trabajando en un método de producción más eficiente. En pocos meses, perfecciona lo que se conocerá como el proceso Bachmann, combinando técnicas canadienses con nitración directa.

El Ejército contrata a Eastman Kodak para construir una planta de producción en Tennessee. La Holston Army Ammunition Plant comienza a producir RDX a gran escala. Hoy, 80 años después, sigue siendo el principal proveedor de explosivos militares de Estados Unidos.

Mezclan 59,5% de RDX con 39,5% de TNT y 1% de cera desensibilizadora. El resultado es la Composición B. Velocidad de detonación: 7,9 mm por microsegundo. Perfecta para el explosivo rápido. ¿Pero qué pasa con el explosivo lento?

Kistiakowski hace otra llamada, esta vez a sus antiguos colegas del Explosives Research Laboratory en Bruceton, Pensilvania. Necesita algo mucho más lento que el TNT. El doctor Duncan McDougall y su equipo comienzan a experimentar con nitrato de bario mezclado con TNT.

El TNT puro no es lo suficientemente lento, pero el nitrato de bario es casi inerte. Si los mezclas, puedes ajustar la velocidad de detonación cambiando la proporción. Se deciden por 76% de nitrato de bario y 24% de TNT. El resultado, baratol, con velocidad de detonación de 4,9 mm por microsegundo.

Ahora tienen los materiales, pero el desafío más grande aún estaba por delante: fabricar 32 lentes explosivas perfectas, cada una de más de 80 libras, con tolerancias medidas en milésimas de pulgada.

Abril de 1945. La instalación de colado de la División X en Los Álamos funciona 24 horas al día. Imagina el desafío. Estás trabajando con 5.300 libras de explosivos de alto poder. Necesitas derretirlos, verterlos en moldes, mecanizarlos según especificaciones precisas y luego ensamblarlos formando una esfera perfecta. Y lo haces mientras la Alemania nazi podría estar intentando lo mismo.

La Composición B llega en forma de virutas sólidas. Los trabajadores las cargan en calderas con camisa de vapor, calentándolas a 100 °C. El TNT se derrite primero, convirtiéndose en un líquido transparente. Luego agregan lentamente RDX húmedo con agua, agitando continuamente. El agua se evapora. Por último, mezclan la cera desensibilizadora. El explosivo líquido va a los moldes, algunos hexagonales, otros pentagonales, cada uno diseñado cuidadosamente por las matemáticas de von Neumann.

Aplican vacío para eliminar burbujas de aire. La densidad es crítica. Bolsas de aire significan detonación asimétrica.

El baratol es más complicado. El nitrato de bario no se derrite. Permanece como un polvo fino suspendido en TNT fundido, creando una pasta espesa. Agregan 0,1% de nitrocelulosa para reducir la viscosidad. Justo antes del colado, agregan ácido estearoxiacético para evitar grietas. Otra vez, el vacío elimina gas atrapado.

Cada lente es en realidad dos piezas: una sección exterior de Composición B y una sección interior de baratol, mecanizadas con precisión para encajar. La interfaz entre ambas, donde el explosivo rápido se encuentra con el lento, es donde ocurre la magia. La onda de choque golpea ese límite y se curva hacia adentro, convergiendo hacia el centro.

Pero lo que lo hace realmente extraordinario es esto: no pueden probar las lentes reales. Son demasiado caras y consumen demasiado tiempo producirlas. En su lugar, usan materiales sustitutos: placas de acero, esferas de aluminio y fotografía de rayos X para observar cómo se propagan las ondas de choque.

Bruno Rossi, un físico italiano que huyó del fascismo, dirige el equipo de diagnóstico. Desarrollan múltiples técnicas: fotografía de destello de alta velocidad, cámaras de espejo giratorio, el método de los pines, donde clavijas metálicas conectadas a osciloscopios son golpeadas por la implosión y aportan datos de sincronización.

La prueba más ingeniosa es el experimento RaLa (lantano radiactivo). Colocan una fuente de rayos gamma en el centro de un ensamblaje de prueba. A medida que la onda de choque comprime la esfera metálica alrededor, los rayos gamma son absorbidos cada vez más. Detectores colocados alrededor de los explosivos miden los cambios de intensidad, revelando la simetría de la compresión.

Prueba tras prueba, ajuste tras ajuste. Para el verano de 1945, han realizado cientos de experimentos. Y entonces Luis Alvarez resuelve el rompecabezas final. Incluso con lentes perfectas, queda un problema: la sincronización.

32 lentes explosivas significan 32 puntos de detonación. Si no se disparan todas dentro de unos pocos microsegundos entre sí, la implosión será asimétrica. El núcleo de plutonio saldrá “escupido” por un lado en lugar de comprimirse de forma uniforme.

Los detonadores tradicionales usan una cápsula fulminante, una pequeña carga explosiva que responde al calor o al impacto. Pero son inconsistentes. La sincronización varía por decenas de microsegundos. Totalmente inaceptable. Luis Alvarez, un físico experimental que dirige el grupo de detonadores electrónicos, inventa la solución: los detonadores de hilo-puente explosivo.

Así funcionan: un alambre fino, el hilo-puente, se coloca en contacto con el explosivo. Cuando se aplica alto voltaje, el alambre no solo se calienta: se vaporiza de forma explosiva, creando una onda de choque lo bastante fuerte como para iniciar la carga explosiva principal. Y, de manera crítica, son rápidos y consistentes: variación de tiempo menor a un microsegundo.

Pero hay otro problema: el retraso de señal. La electricidad viaja rápido, pero no instantáneamente. Si los cables desde la unidad de disparo hasta cada detonador tienen longitudes distintas, las señales llegan en momentos distintos. La solución es elegante: hacer que cada cable tenga exactamente la misma longitud.

Los cables de disparo serpentean por el interior del gadget, medidos cuidadosamente para asegurar llegada simultánea. Incluso consideran el grosor del aislante, que afecta la velocidad de propagación de la señal. Dos detonadores por lente, 64 en total, todos conectados a una única unidad de disparo. Si falla un detonador, su respaldo asegura que la lente se dispare de todos modos.

El sistema completo debe funcionar a la perfección. No hay margen de error. No habrá una segunda oportunidad.

Y eso nos devuelve a esa noche en la casa del rancho Macdonald: Kistiakowski perforando bolsas de aire. La prueba Trinity está a menos de tres días.

15 de julio de 1945. La noche anterior a Trinity. Oppenheimer está nervioso. La última prueba magnética de Kunitz mostró resultados anómalos. Hans Bethe pasó la noche reanalizando los datos, concluyendo que fue un error instrumental, pero la duda persiste.

George Kistiakowski encuentra a Oppenheimer en el campamento base. Los físicos eran muy escépticos sobre si las lentes funcionarían correctamente. Kistiakowski recordó más tarde: “Le aposté a Oppenheimer bastante de mi dinero, unos 600 o 700 dólares contra 10, a que la parte explosiva funcionaría. No es solo dinero, es confianza.”

Kistiakowski ha pasado 18 meses perfeccionando estas lentes. Sabe que funcionarán.

16 de julio de 1945. 4:00 a. m. Una tormenta eléctrica retrasa la prueba. El meteorólogo Jack Hubbard predice una estrecha ventana de tiempo entre las 5 y las 6 a. m. 5:29 a. m., hora de guerra de la montaña. Kenneth Bainbridge presiona el botón de disparo.

64 detonadores de hilo-puente explosivo se disparan simultáneamente. 32 lentes explosivas convierten ondas de choque divergentes en una esfera perfectamente convergente. La onda de choque viaja hacia adentro a 24.000 millas por hora. Llega al núcleo de plutonio, una esfera de 6,2 kg del tamaño aproximado de una naranja, y lo comprime al doble de su densidad normal en menos de un microsegundo.

El plutonio se vuelve supercrítico. Ocurren 80 generaciones de multiplicación de neutrones en menos tiempo del que dura un latido humano. La temperatura del núcleo alcanza 10 millones de grados. Se libera energía equivalente a 21 kilotones de TNT en una fracción de segundo. Un destello más brillante que mil soles ilumina el desierto de Nuevo México.

A 10 millas de distancia, los observadores sienten el calor en la cara. La onda de choque llega 40 segundos después. La nube en forma de hongo se eleva 7 millas en la atmósfera. El gadget ha funcionado perfectamente.

Kistiakowski encuentra a Oppenheimer después. “Le di una palmada a Oppenheimer en la espalda y le dije: gané la apuesta”, recordó. Oppenheimer pagó. Pero esto solo era el comienzo.

Tres semanas después, un dispositivo idéntico al gadget de Trinity, llamado Fat Man, se carga en un bombardero B-29 llamado Bockscar. El 9 de agosto de 1945, detona sobre Nagasaki, Japón, poniendo fin a la Segunda Guerra Mundial.

El concepto de lente explosiva no terminó con Fat Man. Hoy, las lentes explosivas siguen cumpliendo funciones críticas. Las cargas huecas que Tuck desarrolló originalmente se usan en la perforación de pozos petroleros. Las compañías de perforación emplean arreglos radiales de pequeñas cargas huecas, típicamente de 12 a 36 por metro, para crear canales de flujo entre el pozo y las reservas de petróleo.

Las aplicaciones militares incluyen armas antitanque, donde los chorros de carga hueca pueden penetrar blindaje varias veces el diámetro de la carga.

La cápsula moderna SpaceX Crew Dragon utiliza cargas huecas lineales, esencialmente lentes unidimensionales, para separar limpiamente etapas del cohete durante el vuelo.

La Holston Army Ammunition Plant, construida para producir RDX para el Proyecto Manhattan, todavía opera hoy. Sigue siendo el único productor estadounidense de RDX, HMX y explosivos especializados aglutinados con polímeros. El proceso Bachmann, desarrollado bajo presión de guerra, sigue siendo el método estándar de fabricación.

Pero quizá el legado más importante es conceptual. Antes de 1945, los explosivos eran herramientas burdas de destrucción. El Proyecto Manhattan los transformó en instrumentos de precisión. De estos esfuerzos de guerra surgieron la física de la detonación, el entendimiento de la propagación de ondas de choque, el modelado de ecuaciones de estado y las inestabilidades hidrodinámicas.

Las armas nucleares modernas todavía usan diseños de implosión basados en los principios del gadget de Trinity. Aunque los explosivos modernos son más seguros y potentes, el concepto fundamental permanece intacto: usar lentes explosivas moldeadas con precisión para convertir ondas divergentes en convergencia esférica. Y todo empezó con un químico ucraniano que apostó su dinero a que 32 bloques de explosivo tallado podían crear una implosión perfecta. Tenía razón.

Entonces, ¿qué aprendimos hoy? Las 32 lentes explosivas del gadget de Trinity representan uno de los logros de ingeniería más notables de la Segunda Guerra Mundial. Los científicos tuvieron que inventar nuevos explosivos, desarrollar procesos de fabricación que no existían, crear diagnósticos de precisión para medir fenómenos de microsegundos y resolver problemas matemáticos que llevaron al límite lo que era posible en 1945.

Pero más que eso, transformaron la forma en que pensamos sobre los explosivos. Demostraron que, con suficiente precisión, creatividad y determinación, incluso fuerzas destructivas pueden servir a propósitos controlados. Las 5.300 libras de Composición B y baratol que rodeaban ese núcleo de plutonio de 6,2 kg cambiaron la historia. No porque los explosivos sean poderosos —eso la humanidad siempre lo supo—, sino porque por primera vez los explosivos se volvieron precisos.

Si esta historia te pareció fascinante, dale al botón de suscribirte. La próxima semana nos sumergimos en otro misterio de ingeniería de la era atómica: cómo los descifradores de códigos en Bletchley Park construyeron Colossus, el primer ordenador programable del mundo, para romper el cifrado Lorenz. Una historia de válvulas de vacío, cinta de papel y matemáticas que ayudó a ganar la guerra.

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Esto ha sido otra inmersión profunda en la brillantez técnica que dio forma a nuestro…