Otto Robert Frisch

Otto Robert Frisch nació en Viena el 1 de octubre de 1904. Mostró un talento precoz por las matemáticas, pero en 1922 ingresó en la Universidad de Viena para estudiar física, ya que tenía la sensación de que una carrera en matemáticas sería demasiado abstracta.

En la década de 1920 los cursos de física austríaca no ofrecían un título de licenciatura, por lo que Frisch se graduó con un Ph.D. en el año 1926. Luego pasó un año en un laboratorio privado que fabricaba dosímetros de rayos X, dispositivos que miden la cantidad de radiación que una persona ha absorbido.

Alemania, 1927-1933

En 1927, Frisch se fue a Berlín para trabajar en el Physikalisch-Technische Reichsanstalt, el laboratorio nacional del gobierno alemán de física. Vivía en el barrio de Dahlem, cerca de su tía Lise Meitner, y fue capaz de asistir a conferencias a cargo de eminentes físicos de la Universidad de Berlín.

En 1930 Frisch abandonó Berlín para trasladarse a Hamburgo. Trabajó como asistente de Otto Stern, quien más tarde recibió, en 1943, el Premio Nobel de Física. Frisch estudió haces moleculares y desarrolló un ‘beam chopper’, un dispositivo que selecciona los átomos de una cierta velocidad haciéndolos pasar a través de discos giratorios con ranuras.

Frisch también se estudió la respuesta de los momentos angulares atómicos y los cambios en los campos magnéticos, la reflexión de haces atómicos en superficies de cristal, y ayudó en el descubrimiento del momento magnético del protón.

En 1933 la Alemania nazi introdujo las leyes raciales que obligó tanto a Frisch como a Stern a salir de Hamburgo. Stern preparó a Frisch para unirse a Patrick Blackett en el Birkbeck College de Londres.

Londres y Dinamarca, 1933-1939

Frisch y otros muchos comenzaron a estudiar la radiactividad artificial que acababa de ser descubierta por Joliot-Curie. Frisch desarrolló un dispositivo para mover rápidamente una muestra de una fuente radiactiva a la vecindad de una cámara de niebla, y la usó para descubrir dos nuevos isótopos radiactivos.

En 1934, Niels Bohr, invitó a Frisch a unirse al Instituto de Física Teórica en Copenhague. Continuó el trabajo que había comenzado en Londres, el descubrimiento de otros dos nuevos isótopos, antes de interesarse por las colisiones entre neutrones y núcleos.

Frisch se involucró con la explicación de la fisión nuclear en 1938, mientras que pasaba la Navidad con su tía Lise Meitner. Ella había recibido una carta de Otto Hahn informando de que una colisión entre los núcleos y neutrones de uranio podría producir bario, un elemento con la mitad de la masa atómica del uranio. Anteriormente se había pensado que estas reacciones sólo generaban productos con aproximadamente la misma masa atómica que los elementos bombardeados.

Frisch y Lise Meitner se dieron cuenta de que el impacto de un neutrón debía haber distorsionado el núcleo de uranio de tal manera que se hacía alargado. Los núcleos contienen protones cuya carga eléctrica positiva trata de repelerse entre sí, pero el núcleo se mantiene unido por una fuerte tensión superficial. Si se prolongaba, las fuerzas eléctricas podría dominarse, permitiendo que el núcleo de partirse en dos. Frisch sugirió el término “fisión” para describir esta división de un núcleo pesado en dos trozos de tamaño aproximadamente igual.

La masa de los dos fragmentos de fisión es ligeramente inferior a la masa del núcleo de uranio. De acuerdo con la ecuación famosa de Einstein, esta masa es igual a la energía adquirida por los fragmentos. Frisch y Meitner calcularon que la energía sería sorprendentemente grande a 200 MeV.

Frisch y Meitner escribieron estas conclusiones en una carta a la revista Nature. Frisch luego hizo un experimento para detectar los fragmentos de fisión, en tan sólo dos días.

En 1939 estaba claro que la guerra estaba a punto de comenzar, y que Dinamarca se reduciría a las fuerzas alemanas. Frisch anunció a todos sus visitantes ingleses que le gustaría dejar Copenhague, y, finalmente, Mark Oliphant invitó a Frisch a la Universidad de Birmingham.

Inglaterra durante la guerra, 1939-1943

Frisch visitó Birmingham durante el verano, con la intención de regresar a Copenhague para recuperar sus pertenencias, pero la guerra comenzó durante su visita. Dado que Austria había sido anexada, Frisch era ahora un ciudadano alemán, y si corría el riesgo de salir de Inglaterra podrían desautorizar su regreso. Se le dio un nombramiento temporal como ayudante de enseñanza, pero como extranjero no se le permitió participar en la investigación del radar de Oliphant.

Frisch siguió haciendo hincapié en la fisión nuclear. Niels Bohr había observado que la fisión del uranio se debía a un isótopo raro, el uranio-235. Esto era tranquilizador, ya que se sabía que en el proceso de fisión se emiten neutrones secundarios. Si estos neutrones pudieran iniciar otro proceso de fisión, una reacción en cadena podría ocurrir, y la energía liberada podría ser utilizada como una nueva arma devastadora.

Afortunadamente, el descubrimiento de Bohr sugirió que esa reacción en cadena explosiva era imposible con uranio natural. El isótopo uranio-235 fisionable constituye sólo una pequeña proporción del metal, y el número de neutrones emitidos que reaccionan con esta pequeña proporción sería demasiado pequeño para establecer la reacción en cadena.

Frisch creyó la conclusión de Bohr, pero quería estar seguro de que la fisión se debía totalmente al isótopo ligero. Necesitaba comparar las reacciones entre los dos isótopos, por lo que trató de separarlos a través de difusión térmica. No tuvo éxito, pero empezó a preguntarse qué pasaría si el isótopo ligero pudiera separarse en grandes cantidades.

Trabajando con Rudolf Peierls, Frisch estimó la cantidad de uranio-235 puro que sería necesaria para sostener una reacción en cadena. Para su sorpresa, encontraron que la respuesta era alrededor de una libra (menos de medio kilogramo). Esto era mucho más pequeño de lo que esperaban, e hizo que el desarrollo de un arma de fisión se convirtiera en una posibilidad aterradora.

Con la ayuda de Oliphant, Frisch y Peierls informaron de su hallazgo a Henry Tizard, que asesoró al Gobierno sobre los problemas científicos relacionados con la guerra. Este memorándum predijo los efectos de la explosión hasta la lluvia radioactiva, y fue la base del desarrollo del programa nuclear del Reino Unido y del proyecto Manhattan en el que Frisch trabajó como parte de la delegación británica. El trabajo se consideró de particular importancia, por lo que Frisch siguió concentrándose en los problemas relacionados con la energía atómica. Desde Birmingham estaba totalmente ocupado con el trabajo esencial en el radar, por lo que Frisch se trasladó para unirse a James Chadwick en Liverpool en agosto de 1940.

Frisch se mantuvo en el Liverpool hasta finales de 1943. Continuó trabajando con secciones transversales nucleares de interés para una reacción en cadena de uranio, y desarrolló un dispositivo para medir la composición isotópica del uranio basado en su espectro de rayos alfa. Aunque Liverpool sufrió frecuentes ataques aéreos, Frisch continuó trabajando con buen humor, obteniendo el permiso de la estación de policía local para trabajar hasta tarde en su laboratorio.

A finales de 1943 se decidió que la investigación de Gran Bretaña sobre energía atómica se debía combinar con el proyecto de armas atómico de Estados Unidos, y los principales científicos de Gran Bretaña debían trasladarse a los Estados Unidos. Frisch no podía entrar en Estados Unidos como un alemán, por lo que fue nacionalizado a toda prisa como un ciudadano británico.

Los Alamos, 1943-1946

A su llegada a los Estados Unidos, Frisch fue asignado al grupo de trabajo de Los Álamos. El Uranio-235 fisionable y el plutonio puro se encontraban ahora en la producción, y Frisch estaba estudiando la multiplicación de neutrones en estos metales, tratando de determinar las cantidades exactas que se necesitan para sostener una reacción en cadena.

Estos experimentos fueron muy peligrosos, ya que un ligero cambio en las posiciones de los metales podría comenzar una reacción en cadena, bañando al experimentador en una dosis letal de radiación. En una ocasión Frisch accidentalmente comenzó como una reacción simplemente inclinándose sobre la muestra – el pequeño número de neutrones que reflejaba su cuerpo fue suficiente para iniciar la reacción – Afortunadamente se dio cuenta de lo que estaba pasando y sacó el material de separación, en el tiempo.

Frisch sugirió otro peligroso experimento, permitiendo al grupo de Los Álamos llegar a lo más cerca del inicio de una explosión atómica sin llegar a ser volado en pedazos. Tomó uranio-235, que en realidad iba a explotar, pero dejó un gran agujero en su centro para que no lo hiciese. La parte que falta, un tapón hecho exactamente de la forma correcta para encajar en el agujero, se redujo luego a través de la muestra. La disposición se convertiría en crítica, pero entonces el tapón caería por el otro lado, y la reacción se disminuiría.

Este experimento tenía que ser aprobado por un comité, y fue apodado el “Experimento del Dragón ‘, cuando Richard Feynman comentó que era “como cosquillas en la cola de un dragón dormido”. Sin embargo, el experimento fue aprobado, y proporcionó información valiosa acerca de las reacciones en cadena.

Cuando la primera bomba atómica fue probada en Trinity, Frisch no pudo encontrar sus gafas oscuras así que tuvo que sentarse de espaldas a la explosión. Él vio la nube de hongo en primer lugar, que parecía “un poco como una fresa”. Cuando la bomba fue lanzada sobre Hiroshima, Frisch estaba preocupado porque la mayoría de sus amigos lo estarían celebrando. Pocos de los científicos de Los Alamos vieron la necesidad de la bomba lanzada sobre Nagasaki.

Harwell y Cambridge, 1946-1972

En 1946, después del final de la guerra, Frisch regresó a Inglaterra para unirse al Atomic Energy Research Establishment, en Harwell. Fue nombrado jefe de la División de Física Nuclear, y utilizó su influencia para crear una atmósfera informal, dejando la mayor parte de la administración a su adjunto, Robert Cockburn.

Mientras que en Harwell, Frisch comenzó a escribir libros dirigidos a divulgar la ciencia. Su libro, “Conozca a los átomos” fue una guía para la física moderna destinado a los miembros interesados del público. En 1947, a Frisch se le ofreció la cátedra de Filosofía Natural Jacksoniana en Cambridge, y elegido para una beca en el Trinity College.

Frisch llegó a Cambridge diez años después de la muerte de Ernest Rutherford, que había construido el Laboratorio Cavendish como un centro mundial de la física nuclear. El nuevo profesor, Lawrence Bragg, estaba interesado en campos muy diferentes, por lo que cuando llegó Frisch la física nuclear en Cambridge estaba en declive.

Como físico nuclear de renombre, Frisch podría haber atraído más fondos y equipos costosos para el grupo de Cambridge. Esto pudo haber impuesto una cierta tensión en el trabajo de Frisch en Cavendish, ya que no estaba interesado en absoluto en la lucha por las subvenciones. La mayor parte de su trabajo se centró en su gran interés en los aparatos e instrumentación.

La mayor parte de su tiempo en Cambridge la empleó en el desarrollo de dispositivos de medición en tierra para su uso con cámaras fotográficas de burbujas.

En 1969 describió ‘Sweepnik’, un rápido dispositivo semi-automático para la medición de trayectorias de partículas ionizadas en una cámara fotográfica. Sweepnik proyecta una línea corta rotatoria de luz a través de la película, ajustando constantemente su posición mediante el uso de espejos y una computadora primitiva. El dispositivo fue un éxito suficiente para lanzarlo al mercado, y Frisch se convirtió en el primer presidente de Laser Scan Ltd., la compañía que  vendió Sweepnik todo el mundo.

Frisch siguió poniendo esfuerzo en la popularización de la ciencia, escribiendo varios libros de éxito.

Retiro en Cambridge, 1972-79

Frisch se retiró de la Universidad en 1972. Después de su jubilación, continuó como presidente de Laser Scan Ltd., aunque en ocasiones se iba a dormir durante las reuniones que encontraba de poco interés.

Frisch era popular y simpático, y disfrutaba haciendo música. Tenía un gran sentido de familia, y en 1948 sus padres se unieron a él en Cambridge. Su tía, Lise Meitner, la co-escritora de la carta a Nature sobre fisión, también se unió a Frisch en Cambridge, cuando ella se retiró de la investigación en Estocolmo. En 1951 se casó con Úrsula Frisch Blau, una artista vienesa. Tuvieron una hija y un hijo.

En 1979 una caída accidental puso a Frisch en el hospital. Poco tiempo después, el 22 de septiembre, murió, una semana antes de su 75 cumpleaños.

Valoración personal

Desde los inicios de su vida, queda patente que Otto Frisch era un apasionado de la física. Examinando su trayectoria se ve que su gran talento siempre iba dirigido exclusivamente hacia temas de su interés, por lo que sus descubrimientos fueron el fruto de un trabajo que fue llevado a cabo debido a su gran implicación en los temas que le atraían.

Desde el punto de vista político y religioso, el hecho de ser judío condicionó totalmente su trayectoria a la hora de pertenecer al bando en el que se gestó el Proyecto Manhattan. A la vista de sus descubrimientos y la forma amable en la que se le describe, no sería descabellado pensar que poco hubiera diferido en sus investigaciones de no haber sido judío, excepto el haber trabajado para el bando contrario. No parece ser que sus investigaciones fueran promovidas por su condición religiosa y/o política. Es probable que Frisch en un principio no fuera consciente de la repercusión que podrían llegar a tener sus descubrimientos y la consiguiente información que aportó para que se iniciara el camino hacia la construcción de la bomba atómica. Más bien parece que se dejara llevar por su afán por descubrir nuevos hallazgos sobre física nuclear, su vocación. No parece que en su mente el objetivo fuera dirigido, ni mucho menos bélico. Algo que llama la atención es que en los momentos más adversos fue cuando tuvo su época más fructífera, debía de trabajar mejor bajo presión y adversidad.

Al margen de su implicación en el transcurso de la guerra, posteriormente siguió investigando en temas de su interés, y es destacable la labor que llevó a cabo para intentar transmitir sus conocimientos al público mediante la publicación de una serie de libros explicativos sobre diversos temas físicos. Cabe destacar una cita suya: “si sólo unos pocos jóvenes se sienten atraídos por la física de uno de mis libros y se convierten en buenos científicos, entonces valió la pena escribir“. Esto pone de manifiesto que su contribución a la sociedad fue meramente vocacional, sin ningún otro interés: ni económico, ni por reconocimiento público; aunque de esto último sí gozaba, siempre sus esfuerzos han estado dirigidos simplemente al “saber”, al amor por lo que hacía, por la física.

Referencias

http://www.100ciaquimica.net/biograf/cientif/F/frisch.htm

http://www-outreach.phy.cam.ac.uk/camphy/sweepnik/sweepnik2_1.htm

http://www-outreach.phy.cam.ac.uk/camphy/physicists/frisch_prelim.htm

http://www.encyclopedia.com/topic/Otto_Robert_Frisch.aspx

Una respuesta a Otto Robert Frisch

  1. Enhorabuena Virginia!!!

    Has realizado un excelente trabajo, combinando la información biográfica con tus valoraciones personales. Es extenso y estámuy bien documentado.

    Te reitero mis felicitaciones por tu trabajo.

    Los profesores de CiCo.

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