Comité MAUD

El Comité MAUD fue un grupo de trabajo científico británico formado durante la Segunda Guerra Mundial . Se creó para realizar las investigaciones necesarias para determinar si era factible una bomba atómica . El nombre MAUD proviene de una extraña línea en un telegrama del físico danés Niels Bohr en la que se refería a su ama de llaves, Maud Ray.

El Comité MAUD se fundó en respuesta al memorando Frisch-Peierls , escrito en marzo de 1940 por Rudolf Peierls y Otto Frisch , dos físicos refugiados de la Alemania nazi que trabajaban en la Universidad de Birmingham bajo la dirección de Mark Oliphant . El memorando sostenía que una pequeña esfera de uranio-235 puro podría tener el poder explosivo de miles de toneladas de TNT .

El presidente del Comité MAUD fue George Thomson . La investigación se dividió entre cuatro universidades diferentes: la Universidad de Birmingham , la Universidad de Liverpool , la Universidad de Cambridge y la Universidad de Oxford , cada una con un director de programa independiente. Se examinaron diversos medios de enriquecimiento de uranio , así como el diseño de reactores nucleares , las propiedades del uranio-235, el uso del entonces hipotético elemento plutonio y aspectos teóricos del diseño de armas nucleares.

Después de quince meses de trabajo, la investigación culminó en dos informes, "Uso de uranio para una bomba" y "Uso de uranio como fuente de energía", conocidos colectivamente como el Informe MAUD. El informe discutió la viabilidad y necesidad de una bomba atómica para el esfuerzo bélico. En respuesta, los británicos crearon un proyecto de armas nucleares, llamado en código Tube Alloys . El Informe MAUD se puso a disposición de los Estados Unidos, donde impulsó el esfuerzo estadounidense, que finalmente se convirtió en el Proyecto Manhattan . El informe también fue revelado a la Unión Soviética por sus espías atómicos , y ayudó a iniciar el proyecto soviético de la bomba atómica .

El neutrón fue descubierto por James Chadwick en el Laboratorio Cavendish de la Universidad de Cambridge en febrero de 1932. ^{[1] [2]} Dos meses después, sus colegas de Cavendish John Cockcroft y Ernest Walton dividieron átomos de litio con protones acelerados . ^{[3] [4] [5]} En diciembre de 1938, Otto Hahn y Fritz Strassmann en el laboratorio de Hahn en Berlín-Dahlem bombardearon uranio con neutrones lentos, ^[6] y descubrieron que se había producido bario . ^[7] Hahn escribió a su colega Lise Meitner , quien, con su sobrino Otto Frisch , demostró que el núcleo de uranio se había dividido. Publicaron su hallazgo en Nature en 1939. ^[8] Este fenómeno fue un nuevo tipo de desintegración nuclear, y fue más poderoso que cualquiera visto antes. Frisch y Meitner calcularon que la energía liberada por cada desintegración fue de aproximadamente 200 megaelectronvoltios [MeV] (32 pJ). Por analogía con la división de las células biológicas , denominaron al proceso " fisión ". ^[9]

Niels Bohr y John A. Wheeler aplicaron el modelo de gota líquida desarrollado por Bohr y Fritz Kalckar para explicar el mecanismo de la fisión nuclear. ^{[10] [11]} Bohr tuvo la epifanía de que la fisión a bajas energías se debía principalmente al isótopo uranio-235 , mientras que a altas energías se debía principalmente al isótopo uranio-238 , más abundante . ^[12] El primero representa solo el 0,7% del uranio natural, mientras que el segundo representa el 99,3%. ^[13] Frédéric Joliot-Curie y sus colegas parisinos Hans von Halban y Lew Kowarski plantearon la posibilidad de una reacción nuclear en cadena en un artículo publicado en Nature en abril de 1939. ^{[14] [15]} Para muchos científicos era evidente que, al menos en teoría, se podía crear un explosivo extremadamente poderoso, aunque la mayoría todavía consideraba que una bomba atómica era imposible. ^[16] El término ya era familiar para el público británico a través de los escritos de HG Wells , en su novela de 1913 El mundo libre . ^[17]

En Gran Bretaña, varios científicos consideraron si una bomba atómica era práctica. En la Universidad de Liverpool , Chadwick y el científico refugiado polaco Joseph Rotblat abordaron el problema, pero sus cálculos no fueron concluyentes. ^[18] En Cambridge, los premios Nobel de Física George Paget Thomson y William Lawrence Bragg querían que el gobierno tomara medidas urgentes para adquirir mineral de uranio . La principal fuente de este era el Congo Belga , y estaban preocupados de que pudiera caer en manos alemanas. Inseguros sobre cómo hacerlo, hablaron con Sir William Spens , el rector del Corpus Christi College, Cambridge . En abril de 1939, se acercó a Sir Kenneth Pickthorn , el miembro del Parlamento local , quien llevó sus preocupaciones al secretario del Comité de Defensa Imperial , el general de división Hastings Ismay . Ismay, a su vez, le pidió una opinión a Sir Henry Tizard . Al igual que muchos científicos, Tizard era escéptico sobre la probabilidad de que se desarrollara una bomba atómica, estimando que las probabilidades de éxito eran de 100.000 a 1. ^[19]

Incluso con tan grandes diferencias, el peligro era lo suficientemente grande como para ser tomado en serio. Lord Chartfield , Ministro de Coordinación de Defensa , consultó con el Tesoro y el Ministerio de Asuntos Exteriores y descubrió que el uranio del Congo Belga era propiedad de la empresa Union Minière du Haut Katanga . Su vicepresidente británico, Lord Stonehaven , organizó una reunión con el presidente belga de la empresa, Edgar Sengier . Dado que la dirección de Union Minière era amiga de Gran Bretaña, no se consideró necesario adquirir inmediatamente el uranio, pero se ordenó al Comité para el Estudio Científico de la Guerra Aérea (CSSAW) de Tizard que continuara la investigación sobre la viabilidad de las bombas atómicas. ^[19] Thomson, en el Imperial College de Londres , y Mark Oliphant , un físico australiano de la Universidad de Birmingham , recibieron la tarea de llevar a cabo una serie de experimentos con uranio. En febrero de 1940, el equipo de Thomson no había logrado crear una reacción en cadena en uranio natural, y decidió que no valía la pena seguir intentándolo. ^[20]

En Birmingham, el equipo de Oliphant había llegado a una conclusión diferente. Oliphant había delegado la tarea a Frisch y Rudolf Peierls , dos científicos alemanes refugiados que no podían trabajar en el proyecto de radar de Oliphant porque eran enemigos extranjeros y, por lo tanto, carecían de la autorización de seguridad necesaria. ^[21] Francis Perrin había definido una masa crítica de uranio como la cantidad más pequeña que podría sostener una reacción en cadena, ^[22] y la había calculado en unas 40 toneladas (39 toneladas largas; 44 toneladas cortas). Calculó que si se colocaba un reflector de neutrones a su alrededor, esto podría reducirse a 12 toneladas (12 toneladas largas; 13 toneladas cortas). En un artículo teórico escrito en 1939, Peierls intentó simplificar el problema utilizando los neutrones rápidos producidos por la fisión, omitiendo así la consideración de un moderador de neutrones . Él también creía que la masa crítica de una esfera de uranio era "del orden de toneladas". ^[23]

Sin embargo, Bohr había sostenido que era mucho más probable que el isótopo uranio-235 capturara neutrones y provocara fisión incluso a partir de neutrones con las bajas energías producidas por la fisión. Frisch comenzó a experimentar con el enriquecimiento de uranio mediante difusión térmica . El progreso fue lento; el equipo requerido no estaba disponible y el proyecto de radar tenía prioridad sobre los recursos disponibles. ^[24] Se preguntó qué sucedería si fuera capaz de producir una esfera de uranio-235 puro. Cuando utilizó la fórmula de Peierls para calcular su masa crítica, recibió una respuesta sorprendente: se necesitaría menos de un kilogramo. ^[25] Frisch y Peierls produjeron el memorándum Frisch-Peierls en marzo de 1940. ^[26] En él informaron que una bomba de cinco kilogramos sería el equivalente a varios miles de toneladas de dinamita, e incluso una bomba de un kilogramo sería impresionante. ^[27] Debido a la posible lluvia radiactiva , pensaron que los británicos podrían considerarlo moralmente inaceptable. ^[28]

Oliphant llevó el memorando de Frisch-Peierls a Tizard en marzo de 1940. Se lo pasó a Thomson, quien lo discutió con Cockcroft y Oliphant. También escucharon a Jacques Allier del Deuxième Bureau francés , que había estado involucrado en la remoción de todo el stock de agua pesada de Noruega. Les contó el interés que los alemanes habían mostrado en el agua pesada y en la actividad de los investigadores franceses en París. Se tomaron medidas inmediatas: se pidió al Ministerio de Guerra Económica que asegurara las existencias de óxido de uranio en peligro de ser capturado por los alemanes; se pidió a las agencias de inteligencia británicas que investigaran las actividades de los científicos nucleares alemanes; y se pidió a AV Hill , el agregado científico británico en Washington, que averiguara qué estaban haciendo los estadounidenses. Hill informó que los estadounidenses tenían científicos investigando el asunto, pero no creían que se encontraran aplicaciones militares. ^[29]

Se creó un comité como respuesta al memorando Frisch-Peierls. ^[30] Celebró su primera reunión el 10 de abril de 1940, en la sala principal del comité de la planta baja de la Royal Society en Burlington House en Londres. ^[31] Sus reuniones se llevaron a cabo invariablemente allí. Los miembros originales fueron Thomson, Chadwick, Cockcroft, Oliphant y Philip Moon ; Patrick Blackett , Charles Ellis y Norman Haworth se agregaron posteriormente, junto con un representante del Director de Investigación Científica del Ministerio de Producción Aeronáutica (MAP). El Comité MAUD celebró sus primeras dos reuniones en abril de 1940 antes de que fuera constituido formalmente por CSSAW. CSSAW fue abolido en junio de 1940, y el Comité MAUD pasó a depender directamente del MAP. Thomson presidió el comité, y al principio actuó también como su secretario, escribiendo las actas a mano en papel de folio, hasta que el MAP proporcionó un secretario. ^[32]

En un principio, el nuevo comité se denominó Comité Thomson en honor a su presidente, ^[33] pero pronto se cambió por un nombre más modesto, el Comité MAUD. Muchos asumieron que MAUD era un acrónimo, pero no lo es. El nombre MAUD surgió de una manera inusual. El 9 de abril de 1940, el día en que Alemania invadió Dinamarca , Niels Bohr había enviado un telegrama a Frisch. El telegrama terminaba con una extraña línea: «Dígaselo a Cockcroft y Maud Ray Kent». ^{[32] [34]} Al principio se pensó que era un código sobre el radio u otra información vital relacionada con las armas atómicas, escondido en un anagrama . Una sugerencia fue reemplazar la «y» por una «i», produciendo «radium taken» (radio tomado). Cuando Bohr regresó a Inglaterra en 1943, se descubrió que el mensaje estaba dirigido a John Cockcroft y a la ama de llaves de Bohr, Maud Ray, que era de Kent. Por lo tanto, el comité se denominó Comité MAUD. Aunque las iniciales no significaban nada, oficialmente se trataba del Comité MAUD, no del Comité Maud. ^{[32] [34]}

Debido al carácter altamente secreto del proyecto, sólo se tuvo en cuenta a científicos nacidos en Gran Bretaña. Incluso a pesar de sus tempranas contribuciones, a Peierls y Frisch no se les permitió participar en el Comité MAUD porque, en tiempos de guerra, se consideraba una amenaza a la seguridad tener a alienígenas enemigos a cargo de un proyecto sensible. ^[35] En septiembre de 1940, se formó el Subcomité Técnico, con Peierls y Frisch como miembros. Sin embargo, Halban no tomó su exclusión del Comité MAUD con la misma gracia que Frisch y Peierls. ^[36] En respuesta, se crearon dos nuevos comités en marzo de 1941 para reemplazar al Comité MAUD y al Subcomité Técnico, llamados el Comité de Política MAUD y el Comité Técnico MAUD. A diferencia de los dos comités originales, tenían términos de referencia escritos. ^[37] Los términos de referencia del Comité de Política MAUD eran:

1. Supervisar, en nombre del Director de Investigación Científica del MAP, una investigación sobre las posibilidades de que el uranio contribuya al esfuerzo bélico; y
2. Considerar las recomendaciones del Comité Técnico de la MAUD y asesorar al Director de Investigación Científica en consecuencia. ^[37]

Los integrantes del Comité Técnico de MAUD fueron:

1. Considerar los problemas que surgen en la investigación del uranio;
2. Recomendar al Comité de Políticas de la MAUD el trabajo experimental necesario para establecer las posibilidades técnicas; y
3. Garantizar la cooperación entre los distintos grupos de investigadores. ^[37]

El Comité de Políticas de la MAUD se mantuvo pequeño e incluyó solo un representante de cada laboratorio universitario. Sus miembros fueron: Blackett, Chadwick, Cockcroft, Ellis, Haworth, Franz Simon , Thomson y el Director de Investigación Científica del MAP. Los miembros del Comité Técnico de la MAUD fueron: Moses Blackman , Egon Bretscher , Norman Feather , Frisch, Halban, CH Johnson , Kowarski, Wilfrid Mann , Moon, Nevill Mott , Oliphant, Peierls y Thomson. A sus reuniones asistían normalmente el asesor científico de Winston Churchill , Frederick Lindemann , o su representante, y un representante de Imperial Chemical Industries (ICI). Basil Dickins del MAP actuó como secretario del Comité Técnico. Thomson presidió ambos comités. ^[37]

La investigación del Comité MAUD se dividió entre cuatro universidades inglesas diferentes: la Universidad de Birmingham , la Universidad de Liverpool , la Universidad de Cambridge y la Universidad de Oxford . Al principio, la investigación se pagó con fondos de las universidades. Solo en septiembre de 1940 estuvo disponible la financiación del gobierno. ^[38] El MAP firmó contratos que otorgaron £ 3,000 al Laboratorio Cavendish en Cambridge (más tarde aumentado a £ 6,500), £ 1,000 (más tarde aumentado a £ 2,000) al Laboratorio Clarendon en Oxford, £ 1,500 a Birmingham y £ 2,000 a Liverpool. Las universidades fueron reembolsadas por los gastos por el MAP, que también comenzó a pagar parte de los salarios del personal de las universidades. Sin embargo, Chadwick, Peierls, Simon y otros profesores, junto con parte del personal de investigación, todavía recibieron pagos con fondos universitarios. El gobierno también hizo un pedido de 5.000 libras esterlinas por 5 kilogramos (11 libras) de hexafluoruro de uranio a ICI. El óxido de uranio se compró a la Brandhurt Company, que lo obtenía de Estados Unidos. La escasez en tiempos de guerra afectó a muchas áreas de investigación, lo que obligó al MAP a escribir a las empresas solicitando prioridad para los artículos requeridos por los científicos. ^[39]

También había escasez de mano de obra, ya que los químicos y físicos habían sido desviados al trabajo de guerra. Por necesidad, las universidades emplearon a muchos extranjeros o ex extranjeros. El MAP se opuso inicialmente a su empleo por razones de seguridad, especialmente porque la mayoría eran de países enemigos u ocupados. Su empleo solo fue posible porque fueron empleados por las universidades y no por el MAP, que no tenía permitido emplear a extranjeros enemigos. El MAP gradualmente aceptó su empleo en el proyecto. Protegió a algunos del internamiento y proporcionó autorizaciones de seguridad. Había restricciones sobre dónde podían trabajar y vivir los extranjeros enemigos, y no se les permitía tener automóviles, por lo que se requirieron dispensas para permitirles visitar otras universidades. ^[40] "Y así", escribió la historiadora Margaret Gowing , "el mayor de todos los secretos de la guerra fue confiado a científicos excluidos por razones de seguridad de otros trabajos de guerra". ^[41]

La división del Comité MAUD en Liverpool estaba dirigida por Chadwick, a quien ayudaban Frisch, Rotblat, Gerry Pickavance , Maurice Pryce y John Riley Holt . La división en Liverpool también controlaba un pequeño equipo en la Universidad de Bristol que incluía a Alan Nunn May y Cecil Frank Powell . ^[42] En Liverpool se centraron en la separación de isótopos a través de la difusión térmica, como se sugirió en el memorando de Frisch-Peierls. ^[38]

Este proceso se basaba en el hecho de que cuando una mezcla de dos gases pasa a través de un gradiente de temperatura, el gas más pesado tiende a concentrarse en el extremo frío y el gas más ligero en el extremo caliente. Que esto puede usarse como un medio de separación de isótopos fue demostrado por primera vez por Klaus Clusius y Gerhard Dickel en Alemania en 1938, quienes lo usaron para separar isótopos de neón . Utilizaron un aparato llamado "columna", que consistía en un tubo vertical con un alambre caliente en el centro. ^[43] La ventaja de la técnica era que era simple en diseño y no había partes móviles. Pero podría llevar meses alcanzar el equilibrio, requería mucha energía y necesitaba altas temperaturas que podrían causar un problema con el hexafluoruro de uranio. ^[44]

Otra línea de investigación en Liverpool fue la medición de la sección eficaz de fisión del uranio-235, de la que dependían los cálculos de Frisch y Peierls. Habían asumido que casi toda colisión entre un neutrón de cualquier energía y un núcleo de uranio-235 produciría una fisión. ^[45] El valor que utilizaron para la sección eficaz de fisión fue el publicado por investigadores franceses en 1939, ^{[46] [47]} pero los datos publicados por los estadounidenses en los números del 15 de marzo y el 15 de abril de 1940 de la revista estadounidense Physical Review indicaban que era mucho menor. ^{[45] [48]}

No se disponía de uranio-235 puro, por lo que se realizaron experimentos en Liverpool con uranio natural. Los resultados no fueron concluyentes, pero tendieron a apoyar a Frisch y Peierls. ^[45] En marzo de 1941, Alfred Nier había logrado producir una cantidad microscópica de uranio-235 puro en los Estados Unidos, y un equipo dirigido por Merle Tuve en la Carnegie Institution de Washington estaba midiendo la sección transversal. El uranio-235 era demasiado valioso para enviar una muestra a Gran Bretaña, por lo que Chadwick envió a los estadounidenses una lista de mediciones que quería que llevaran a cabo. El resultado final fue que la sección transversal era menor de lo que habían supuesto Frisch y Peierls, pero la masa crítica resultante seguía siendo de sólo unos ocho kilogramos. ^[49]

Mientras tanto, Pryce investigó cuánto tiempo duraría una reacción nuclear en cadena descontrolada en una bomba atómica antes de que explotara. ^[49] Calculó que, dado que los neutrones producidos por la fisión tienen una energía de aproximadamente 1 MeV (0,16 pJ), esto correspondía a una velocidad de1,4 × 10 ⁹  cm/s . La mayor parte de la reacción en cadena se completaría en el orden de10 × 10 ⁻⁸  s (diez " sacudidas "). Entre el 1 y el 10 por ciento del material fisible se fisionaría en este tiempo; pero incluso una bomba atómica con una eficiencia del 1 por ciento liberaría tanta energía como 180.000 veces su peso en TNT. ^[50]

La división del Comité MAUD en Oxford estaba dirigida por Simon. Como emigrado alemán, solo pudo involucrarse después de que Peierls lo defendiera, señalando que Simon ya había comenzado la investigación sobre la separación de isótopos, lo que daría al proyecto una ventaja con su participación. ^[51] El equipo de Oxford estaba compuesto principalmente por científicos no británicos, incluidos Nicholas Kurti , Kurt Mendelssohn , Heinrich Kuhn , Henry Shull Arms y Heinz London . Se concentraron en la separación de isótopos con un método conocido como difusión gaseosa . ^{[52] [42]}

Esto se basa en la ley de Graham , que establece que la velocidad de efusión de un gas a través de una barrera porosa es inversamente proporcional a la raíz cuadrada de la masa molecular del gas . En un recipiente con una barrera porosa que contiene una mezcla de dos gases, las moléculas más ligeras saldrán del recipiente más rápidamente que las moléculas más pesadas. El gas que sale del recipiente se enriquece ligeramente en las moléculas más ligeras, mientras que el gas residual se agota ligeramente. ^[53] El equipo de Simon realizó experimentos con una gasa de cobre como barrera. Debido a que el hexafluoruro de uranio, el único gas conocido que contiene uranio, era escaso y difícil de manipular, se utilizó una mezcla de dióxido de carbono y vapor de agua para probarlo. ^[54]

El resultado de este trabajo fue un informe de Simon sobre la "Estimación del tamaño de una planta de separación real" en diciembre de 1940. Describía una planta industrial capaz de producir un kilogramo por día de uranio enriquecido al 99 por ciento de uranio-235. La planta utilizaría 70.000 metros cuadrados (750.000 pies cuadrados) de barreras de membrana, en 18.000 unidades de separación en 20 etapas. La planta cubriría 40 acres (16 ha), la maquinaria pesaría 70.000 toneladas largas (71.000 t) y consumiría 60.000 kW de energía. Calculó que tardaría entre 12 y 18 meses en construirse a un costo de alrededor de £ 4 millones, requeriría 1.200 trabajadores para operar y costaría £ 1,5 millones por año para operar. "Estamos seguros de que la separación puede realizarse en la forma descrita", concluyó, "e incluso creemos que el plan, en vista de su objeto, no es excesivamente costoso en tiempo, dinero y esfuerzo". ^[55]

La división del Comité MAUD en Cambridge fue dirigida conjuntamente por Bragg y Cockcroft. ^[37] Incluía a Bretscher, Feather, Halban, Kowarski, Herbert Freundlich y Nicholas Kemmer . Paul Dirac ayudó como consultor, aunque no era formalmente parte del equipo. ^[42] El 19 de junio de 1940, tras la invasión alemana de Francia , Halban, Kowarski y otros científicos franceses y sus familias, junto con su preciado stock de agua pesada, fueron llevados a Inglaterra por el conde de Suffolk y el mayor Ardale Golding en el vapor Broompark . ^[56] El agua pesada, valorada en 22.000 libras, se mantuvo inicialmente en la prisión de Su Majestad Wormwood Scrubs , pero más tarde se almacenó en secreto en la biblioteca del castillo de Windsor . Los científicos franceses se trasladaron a Cambridge, ^[57] donde realizaron experimentos que demostraron de manera concluyente que se podía producir una reacción nuclear en cadena en una mezcla de óxido de uranio y agua pesada. ^[58]

En un artículo escrito poco después de su llegada a Inglaterra, Halban y Kowarski teorizaron que los neutrones lentos podrían ser absorbidos por el uranio-238, formando uranio-239. ^[59] Una carta de Edwin McMillan y Philip Abelson publicada en Physical Review el 15 de junio de 1940 afirmaba que este se desintegraba en un elemento con un número atómico de 93, y luego en uno con un número atómico de 94 y una masa de 239, que, aunque todavía era radiactivo, tenía una vida bastante larga. ^[60] Que todavía se pudiera publicar una carta sobre un tema tan delicado irritó a Chadwick, y pidió que se enviara una protesta oficial a los estadounidenses, lo que se hizo. ^[61]

Bretscher y Feather argumentaron, sobre bases teóricas, que este elemento podría ser capaz de fisión tanto por neutrones rápidos como lentos como el uranio-235. De ser así, esto prometía otra vía para una bomba atómica, ya que podría ser generado a partir del uranio-238 más abundante en un reactor nuclear , y la separación del uranio podría ser por medios químicos, ya que era un elemento diferente, evitando así la necesidad de la separación de isótopos. Kemmer sugirió que como el uranio recibió su nombre del planeta Urano , el elemento 93 podría llamarse neptunio y el 94 plutonio en honor a los dos planetas siguientes. Más tarde se descubrió que los estadounidenses habían adoptado independientemente los mismos nombres, siguiendo la misma lógica. Bretscher y Feather fueron más allá, teorizando que la irradiación del torio podría producir un nuevo isótopo de uranio, el uranio-233 , que también podría ser susceptible a la fisión tanto por neutrones rápidos como lentos. ^[59] Además de este trabajo, Eric Rideal estudió la separación de isótopos mediante centrifugación . ^[37]

La división del Comité MAUD en Birmingham estaba dirigida por Peierls. Le ayudaban Haworth, Johnson y, a partir del 28 de mayo de 1941, Klaus Fuchs . ^[42] Haworth dirigió a los químicos en el estudio de las propiedades del hexafluoruro de uranio. Una cosa a su favor era que el flúor tiene un solo isótopo, por lo que cualquier diferencia de peso entre dos moléculas se debe únicamente al diferente isótopo del uranio. ^[62]

Por lo demás, el hexafluoruro de uranio estaba lejos de ser ideal. Se solidificaba a 120 °F (49 °C), era corrosivo y reaccionaba con muchas sustancias, incluida el agua. Por tanto, era difícil y peligroso de manipular. Sin embargo, una búsqueda realizada por los químicos de Birmingham no logró descubrir otro compuesto gaseoso de uranio. Lindemann utilizó su influencia con Lord Melchett , un director de ICI, para conseguir que la empresa produjera hexafluoruro de uranio a escala industrial. La planta de ácido fluorhídrico de ICI estaba fuera de servicio y requería extensas reparaciones, por lo que el presupuesto para un kilogramo de hexafluoruro de uranio ascendió a 5.000 libras esterlinas. No obstante, el pedido se realizó en diciembre de 1940. ICI también exploró métodos para producir uranio metálico puro. ^[62]

Peierls y su equipo trabajaron en los problemas teóricos de una bomba nuclear. En esencia, se encargaron de averiguar las características técnicas de la bomba. Junto con Fuchs, Peierls también interpretó todos los datos experimentales de los otros laboratorios. Examinó los diferentes procesos mediante los cuales se obtenían los isótopos. A finales del verano de 1940, Peierls prefirió la difusión gaseosa a la difusión térmica. ^[63]

Se recibió un documento de los Estados Unidos en el que George Kistiakowsky argumentaba que un arma nuclear causaría muy poco daño, ya que la mayor parte de la energía se gastaría en calentar el aire circundante. Un explosivo químico genera gases muy calientes en un espacio confinado, pero una explosión nuclear no lo hace. ^[64] Peierls, Fuchs, Geoffrey Taylor y JG Kynch desarrollaron la hidrodinámica para refutar el argumento de Kistiakowsky. ^[65] Taylor publicó un documento sobre "La formación de una onda expansiva por una explosión muy intensa" en junio de 1941. ^[64]

El primer borrador del informe final del Comité MAUD fue escrito por Thomson en junio de 1941 y distribuido entre los miembros del comité el 26 de junio, con instrucciones de que la siguiente reunión, el 2 de julio, lo discutiría. Se realizó una considerable cantidad de edición, principalmente por Chadwick. En esta etapa, se dividió en dos informes. El primero trataba sobre el "Uso de uranio para una bomba" y el segundo, sobre el "Uso de uranio como fuente de energía". En ellos se consolidaban todas las investigaciones y experimentos que había realizado el Comité MAUD. ^[66] El informe comenzaba con una declaración que decía:

Al comienzo de este informe queremos subrayar que nos embarcamos en el proyecto con más escepticismo que fe, aunque pensábamos que era un asunto que debía investigarse. A medida que avanzábamos, nos convencimos cada vez más de que es posible liberar energía atómica en gran escala y de que se pueden elegir las condiciones que la conviertan en un arma de guerra muy poderosa. Ahora hemos llegado a la conclusión de que será posible fabricar una bomba de uranio eficaz que, conteniendo unas 25 libras de material activo, equivaldría en cuanto a efecto destructivo a 1.800 toneladas de TNT y, además, liberaría grandes cantidades de sustancias radiactivas que convertirían los lugares próximos al lugar de explosión de la bomba en peligrosos para la vida humana durante un largo período. ^[67]

El primer informe concluyó que era factible una bomba. La describió con detalles técnicos y brindó propuestas específicas para desarrollarla, incluidas estimaciones de costos. Se estimó que una planta para producir un kilogramo de uranio-235 por día costaría 5 millones de libras y requeriría una gran fuerza laboral calificada que también era necesaria para otras partes del esfuerzo bélico. Podría estar disponible en tan sólo dos años. Se estimó que la cantidad de daños que causaría sería similar a la de la explosión de Halifax en 1917, que había devastado todo en un1/4-milla (0,40 km) de radio. ^[66] El informe advirtió que Alemania había mostrado interés en el agua pesada, y aunque esto no se consideraba útil para una bomba, existía la posibilidad de que Alemania también pudiera estar trabajando en la bomba. ^[68]

El segundo informe fue más breve. Recomendaba que Halban y Kowarski se trasladaran a los Estados Unidos, donde había planes para fabricar agua pesada a gran escala. El plutonio podría ser más adecuado que el uranio-235, y la investigación sobre el plutonio debería continuar en Gran Bretaña. Concluía que la fisión controlada del uranio podría utilizarse para generar energía térmica para su uso en máquinas y proporcionar grandes cantidades de radioisótopos que podrían utilizarse como sustitutos del radio . El agua pesada o posiblemente el grafito podrían servir como moderador de los neutrones rápidos. En conclusión, sin embargo, aunque el reactor nuclear tenía una promesa considerable para futuros usos pacíficos, el comité consideró que no valía la pena considerarlo durante la guerra actual. ^[69]

En respuesta al informe del Comité MAUD, se lanzó un programa de armas nucleares. Para coordinar el esfuerzo, se creó una nueva dirección, con el nombre deliberadamente engañoso de Tube Alloys por motivos de seguridad. Sir John Anderson , el Lord Presidente del Consejo , se convirtió en el ministro responsable, y Wallace Akers de ICI fue nombrado director de Tube Alloys. ^[70] Tube Alloys y el Proyecto Manhattan intercambiaron información, pero inicialmente no combinaron sus esfuerzos, ^[71] aparentemente por preocupaciones sobre la seguridad estadounidense. Irónicamente, era el proyecto británico el que ya había sido infiltrado por espías atómicos para la Unión Soviética. ^[72] El más importante de ellos en ese momento era John Cairncross , miembro de los notorios Cinco de Cambridge , que trabajaba como secretario privado de Lord Hankey , un ministro sin cartera en el Gabinete de Guerra . Cairncross proporcionó a la NKVD información del Comité MAUD. ^[73]

El Reino Unido no tenía la mano de obra ni los recursos de los Estados Unidos, y a pesar de su comienzo temprano y prometedor, Tube Alloys se quedó atrás de su contraparte estadounidense y quedó eclipsada por ella. ^[74] Los británicos consideraron producir una bomba atómica sin la ayuda estadounidense, pero el proyecto habría necesitado una prioridad abrumadora, el costo proyectado era asombroso, la interrupción de otros proyectos en tiempos de guerra era inevitable y era poco probable que estuviera listo a tiempo para afectar el resultado de la guerra en Europa . ^[75]

En la Conferencia de Quebec de agosto de 1943, Churchill y Roosevelt firmaron el Acuerdo de Quebec , que fusionó los dos proyectos nacionales. ^[76] El Acuerdo de Quebec estableció el Comité de Política Combinada y el Fideicomiso de Desarrollo Combinado para coordinar sus esfuerzos. ^[77] El Acuerdo de Hyde Park del 19 de septiembre de 1944 extendió la cooperación comercial y militar al período de posguerra. ^[78]

Una misión británica dirigida por Akers ayudó en el desarrollo de la tecnología de difusión gaseosa en los Laboratorios SAM en Nueva York. ^[79] Otra, encabezada por Oliphant, ayudó con el proceso de separación electromagnética en el Laboratorio de Radiación de Berkeley . ^[80] Cockcroft se convirtió en el director del Laboratorio conjunto británico-canadiense de Montreal . ^[81] Una misión británica al Laboratorio de Los Álamos fue dirigida por Chadwick, y más tarde por Peierls, que incluyó a varios de los científicos más eminentes de Gran Bretaña. ^{[82] [83]} Como jefe general de la Misión Británica, Chadwick forjó una asociación cercana y exitosa, ^[84] y aseguró que la participación británica fuera completa y sincera. ^[85]

En respuesta a la carta de Einstein-Szilard de 1939 , el presidente Franklin D. Roosevelt había creado un Comité Asesor sobre Uranio en octubre de 1939, presidido por Lyman Briggs . La investigación se centró en la fisión lenta para la producción de energía, pero con un creciente interés en la separación de isótopos. En junio de 1941, Roosevelt creó la Oficina de Investigación y Desarrollo Científico (OSRD), con Vannevar Bush como su director, personalmente responsable ante el presidente. ^[86] El Comité de Uranio se convirtió en la Sección de Uranio de la OSRD, que pronto pasó a llamarse Sección S-1 por razones de seguridad. ^{[87] [88]}

Bush contrató a Arthur Compton , ganador del Premio Nobel, y a la Academia Nacional de Ciencias . Su informe se publicó el 17 de mayo de 1941. Respaldaba un esfuerzo más fuerte, pero no abordaba el diseño o la fabricación de una bomba en ningún detalle. ^[89] La información del Comité MAUD provino de científicos británicos que viajaron a los Estados Unidos, en particular la Misión Tizard , y de observadores estadounidenses en las reuniones del Comité MAUD en abril y julio de 1941. ^[90] Cockcroft, que formaba parte de la Misión Tizard, informó que el proyecto estadounidense iba a la zaga del británico y no avanzaba tan rápido. ^[91]

Gran Bretaña estaba en guerra y consideraba urgente la fabricación de una bomba atómica, pero Estados Unidos todavía no estaba en guerra. Fue Oliphant quien impulsó el programa estadounidense. Voló a Estados Unidos a finales de agosto de 1941, aparentemente para hablar del programa de radar, pero en realidad para averiguar por qué Estados Unidos ignoraba las conclusiones del Comité MAUD. ^[92] Oliphant informó: "Las actas y los informes habían sido enviados a Lyman Briggs, que era el director del Comité del Uranio, y nos sorprendió no recibir prácticamente ningún comentario. Visité a Briggs en Washington, sólo para descubrir que este hombre inarticulado y poco impresionante había guardado los informes en su caja fuerte y no se los había mostrado a los miembros de su comité. Me quedé asombrado y angustiado". ^[93]

Oliphant se reunió con la Sección S-1. Samuel K. Allison era un nuevo miembro del comité, un físico experimental y un protegido de Compton en la Universidad de Chicago . Oliphant "llegó a una reunión", recordó Allison, "y dijo 'bomba' en términos muy claros. Nos dijo que debíamos concentrar todos los esfuerzos en la bomba y que no teníamos derecho a trabajar en plantas de energía ni en nada más que en la bomba. La bomba costaría 25 millones de dólares, dijo, y Gran Bretaña no tenía el dinero ni la mano de obra, así que dependía de nosotros". ^[94]

Oliphant visitó entonces a su amigo Ernest Lawrence , un premio Nobel estadounidense, para explicarle la urgencia. Lawrence se puso en contacto con Compton y James B. Conant , quienes recibieron una copia del Informe final de MAUD de Thomson el 3 de octubre de 1941. Harold Urey , también ganador del Premio Nobel, y George B. Pegram fueron enviados al Reino Unido para obtener más información. ^[95] En enero de 1942, la OSRD recibió la autorización para participar en grandes proyectos de ingeniería además de investigación. ^[96] Sin la ayuda del Comité MAUD, el Proyecto Manhattan habría comenzado meses después. En cambio, pudieron comenzar a pensar en cómo crear una bomba, no en si era posible. ^[97] Gowing señaló que "los eventos que cambian una escala de tiempo en solo unos pocos meses pueden, sin embargo, cambiar la historia". ^[98] El 16 de julio de 1945, el Proyecto Manhattan detonó la primera bomba atómica en la prueba nuclear Trinity . ^[99]

La Unión Soviética recibió detalles de la investigación británica de sus espías atómicos Klaus Fuchs , Engelbert Broda y Cairncross. Lavrentiy Beria , el jefe de la NKVD, entregó un informe al Secretario General del Partido Comunista de la Unión Soviética , Joseph Stalin , en marzo de 1942 que incluía los informes de la MAUD y otros documentos británicos pasados ​​por Cairncross. ^[100] En 1943, la NKVD obtuvo una copia del informe final del Comité MAUD. Esto llevó a Stalin a ordenar el inicio de un programa soviético, aunque tenía recursos muy limitados. Ígor Kurchátov fue nombrado director del naciente programa más tarde ese año. ^[101] Seis años después, el 29 de agosto de 1949, la Unión Soviética probó una bomba atómica. ^[102]

• El informe de la MAUD