Por qué la Alemania nazi no pudo construir una bomba atómica: la pista de los cubos de uranio

Ocho décadas después, unos pequeños bloques de metal ponen en entredicho el relato del físico tórico Werner Heisenberg. Un nuevo estudio revela que su reactor necesitaba más uranio y agua pesada de los que podía reunir todo el programa nuclear alemán.

Por Enrique Coperías, periodista científico

Los cubos de uranio del programa nuclear nazi han revelado lo lejos que estaba Alemania de construir un reactor operativo. Cortesía: John T. Consoli / Universidad de Maryland.

El reactor B8 de Heisenberg: 664 cubos de uranio en un sótano

En abril de 1945, mientras el régimen nazi se desmoronaba, el físico teórico Werner Heisenberg intentaba conseguir que 664 cubos de uranio mantuvieran una reacción nuclear en un sótano de Haigerloch, en el suroeste de Alemania. Colgados en cadenas y sumergidos en agua pesada, aquellos bloques de cinco centímetros de lado componían el experimento B8, la culminación de años de investigación.

Nunca llegó a funcionar como reactor. Pero el físico, premio Nobel y figura central del programa alemán, dejó después una explicación que alimentó décadas de debate: había faltado relativamente poco uranio.

Ocho décadas más tarde, algunos de esos cubos han contribuido a corregir su relato. Un estudio publicado en la revista PNAS Nexus combina análisis de materiales, documentos históricos y simulaciones para reconstruir el experimento. Mediante análisis de materiales, documentos históricos y simulaciones, sus autores reconstruyen el reactor y concluyen que ni las reservas estimadas de todo el programa habrían permitido sostener la reacción en cadena.

Quién fue Heisenberg

Werner Heisenberg (1901–1976) fue uno de los fundadores de la mecánica cuántica, autor del célebre principio de incertidumbre y premio Nobel de Física de 1932. Durante la Segunda Guerra Mundial se convirtió en una de las principales figuras científicas del Uranverein, el Club del Uranio, que investigaba las aplicaciones de la energía nuclear para la Alemania nazi.

Heisenberg dirigió los experimentos con los que su equipo intentó construir un reactor capaz de mantener una reacción en cadena, una trayectoria que culminó en el citado B8. Los materiales conservados de aquellos ensayos permiten ahora contrastar sus explicaciones de posguerra con las limitaciones reales del proyecto.

El cubo de uranio que llevó a revisar la historia

Una pista apareció de manera insólita en agosto de 2013. Timothy Koeth, investigador de la Universidad de Maryland, en Estados Unidos, estaba corriendo por el campus cuando la responsable de seguridad radiológica le pidió que acudiera a verla. En un aparcamiento, la mujer abrió el maletero y sacó una bolsa de comida. Dentro había un cubo gris, extraordinariamente pesado, envuelto en papel absorbente.

«Sacado del reactor que Hitler intentó construir», decía la nota que lo acompañaba, según cuenta Koeth a la revista Science. La responsable lo había recuperado del cajón de un profesor de Geología fallecido y se lo entregó como regalo de cumpleaños. El objeto acabaría impulsando una investigación que obligó al científico a revisar sus propias ideas.

En los archivos encontró referencias a cientos de cubos de otro equipo alemán que habían circulado por el mercado negro europeo después de la guerra. En 2019, Koeth y su colega Miriam Hiebert defendieron en la revista Physics Today que juntar aquellos recursos podría haber permitido construir un reactor operativo. «Simplemente no lo tenían todo en el mismo sitio», recuerda ahora en Science. El nuevo trabajo cuestiona esa interpretación.

Werner Heisenberg, premio Nobel de Física de 1932 y una de las principales figuras del programa nuclear alemán, dirigió el experimento B8, que nunca logró mantener una reacción nuclear en cadena.

Cómo funcionaba el reactor nuclear alemán

Para entenderlo hay que distinguir un reactor de una bomba atómica. El objetivo inmediato del B8 era mantener una reacción de fisión: cuando se divide un núcleo de uranio, libera neutrones capaces de provocar nuevas divisiones. Si suficientes neutrones desencadenan otras fisiones, el proceso continúa. Si demasiados escapan o son absorbidos sin producirlas, termina apagándose.

El uranio natural contiene una pequeña proporción de uranio-235, el isótopo que permite sostener esa cadena con neutrones lentos. El agua pesada ayudaba a frenarlos. En ella, el hidrógeno ordinario está sustituido por deuterio, una variante con un neutrón adicional. Además de ralentizar los neutrones, absorbe menos que el agua común. Una capa de grafito alrededor del conjunto devolvía parte de los neutrones hacia el combustible.r.

Un reactor nuclear operativo habría abierto la posibilidad de producir plutonio para un arma, pero alcanzar ese primer hito no equivalía a disponer de una bomba atómica. Habría sido necesario obtener suficiente material y superar otros obstáculos técnicos e industriales. Según explica a Science Malte Göttsche, físico de la Universidad Técnica de Darmstadt y del Instituto de Investigación para la Paz de Fráncfort, esa era la única vía realista para la Alemania de entonces. La alternativa, enriquecer uranio, no había pasado de una investigación limitada.

Cuánto uranio y agua pesada necesitaba el B8

El equipo, con el forense nuclear Patrick Park como primer autor, examinó dos cubos conservados. La densidad de uno reveló porosidad interna; la composición isotópica del otro confirmó que era uranio natural, sin enriquecer. Esos datos, junto con información sobre impurezas, ayudaron a representar el combustible real, en lugar de un metal idealizado. Los investigadores reconstruyeron también la calidad del grafito y la pureza del agua pesada.

Después comprobaron que su modelo reproducía de cerca las mediciones de neutrones realizadas por los alemanes en 1945. Esa concordancia permitió explorar qué cambios habrían hecho funcionar el reactor. Su factor de multiplicación era aproximadamente de 0,94: por cada cien neutrones de fisión de una generación, la siguiente producía unos 94. Para mantener la reacción, debía alcanzar al menos el centenar.

Esa distancia numérica parece pequeña. La distancia material era enorme. Su modelo reprodujo de cerca las mediciones de neutrones realizadas por los alemanes en 1945, lo que permitió explorar qué cambios habrían hecho funcionar el reactor. Su factor de multiplicación de neutrones era aproximadamente 0,94: por cada 100 neutrones de fisión de una generación, la siguiente producía unos 94. Para mantener la reacción, debía alcanzar al menos 100.

Esa distancia numérica parece pequeña. La distancia material era enorme. El estudio compara las existencias con una de las configuraciones capaces de alcanzar la criticidad, o sea, el estado en el que el reactor mantiene por sí solo una reacción nuclear en cadena:

✅ Reactor B8 original: aproximadamente 1,5 toneladas de uranio y 1,5 de agua pesada.

✅ Reservas estimadas de todo el programa alemán: unas 2,6 toneladas de uranio en cubos y 1,9 de agua pesada.

✅ Una configuración viable calculada: unas 3,1 toneladas de uranio y 3,5 de agua pesada.

En ese escenario, el B8 necesitaba aproximadamente el doble de uranio y 2,2 veces su cantidad de agua pesada. Las necesidades superaban en cerca del 20 % las reservas de uranio en cubos del programa y en alrededor del 80 % las de agua pesada.

Tampoco bastaba con añadir combustible sin más. La proporción entre uranio y agua pesada, el tamaño del conjunto y las pérdidas de neutrones condicionaban el resultado. Las simulaciones de 1.222 configuraciones mostraron que reunir los recursos disponibles habría mejorado el rendimiento, pero sin alcanzar una reacción autosostenida.

Réplica del reactor experimental B8 en el museo de Haigerloch. El dispositivo suspendía 664 cubos de uranio en agua pesada, pero nunca logró mantener una reacción nuclear en cadena. Cortesía: LepoRello

Por qué el agua pesada y el grafito limitaron el programa nazi

El agua pesada era un cuello de botella especialmente incómodo. Procedía de las instalaciones de Norsk Hydro, en la Noruega ocupada, cuya producción y transporte sufrieron sabotajes y ataques por parte de los Aliados. El estudio reconstruye las existencias a partir de registros de producción y pérdidas, incluido el hundimiento de una partida en 1944.

Trasladar suministros entre laboratorios alemanes no resolvía esa escasez.

Quedaba una alternativa discutida entre los historiadores: sustituir el agua pesada por grafito, como hicieron los estadounidenses. Pero este material también puede contener impurezas que capturan neutrones. Una de las más problemáticas es el boro: cantidades diminutas bastan para perjudicar la reacción.

El grafito alemán se fabricaba con coque metalúrgico, derivado del carbón y más cargado de impurezas. Los estadounidenses dispusieron de coque de petróleo excepcionalmente pobre en boro, decisivo para sus primeros reactores. Al incorporar la contaminación estimada del material alemán, las simulaciones descartaron que pudiera sostener un reactor con el uranio disponible. Cambiar de moderador tampoco ofrecía una salida.

Qué demuestra el estudio y qué no sabemos sobre Heisenberg

Göttsche, que no participó en la investigación, considera convincente la convergencia de pruebas. «Ofrece una imagen coherente entre las pruebas medidas, los resultados simulados y lo que contienen los archivos», ha declarado en Science. Persisten incertidumbres históricas: no se conoce con exactitud cuándo cambió la pureza del agua pesada y parte de la composición del grafito debe inferirse. Los autores examinan esos límites, pero sus resultados contradicen la idea de un fracaso por un pequeño déficit de combustible.

Los cálculos tampoco resuelven si Heisenberg quiso frenar deliberadamente el proyecto para impedir que Hitler consiguiera un arma nuclear. Tras la derrota, el físico sugirió que la reticencia a ayudar al régimen había contribuido al fracaso. Koeth dice a Science que no ha encontrado pruebas de esa contención: «No he visto nada que respalde ese relato, salvo algunas sugerencias convenientes posteriores».

Los cubos permiten medir capacidades materiales, no intenciones. Su historia devuelve el debate a un terreno verificable: qué podía construir Alemania con lo que tenía. El temor a una bomba atómica nazi ayudó a impulsar el Proyecto Manhattan, el programa secreto liderado por Estados Unidos, con colaboración británica y canadiense, para desarrollar las primeras bombas atómicas durante la Segunda Guerra Mundial. Impulsado en parte por el temor a que la Alemania nazi consiguiera ese armamento, produjo las bombas lanzadas sobre Hiroshima y Nagasaki en 1945.

Estas reliquias cúbicas muestran ahora lo lejos que estaba el último reactor alemán de dar siquiera el primer paso.▪️(2-ocubre-2026)

• Fuente: Patrick J. Park, Brittany Robertson, Miriam E. Hiebert, Jason Zhao, Ciara B. Sivels, Timothy W. Koeth. Nuclear archaeology reassesses Heisenberg’s last reactor experiment. PNAS Nexus (2026). DOI: https://doi.org/10.1093/pnasnexus/pgag282

⏱️ LO MÁS IMPORTANTE DEL ESTUDIO, EN 30 SEGUNDOS

• Qué se investigó: el reactor B8 de Heisenberg, mediante análisis de dos cubos de uranio, archivos históricos y simulaciones.
• Cuánto material faltaba: una configuración viable necesitaba unas 3,1 toneladas de uranio y 3,5 de agua pesada, frente a las aproximadamente 1,5 de cada material utilizadas.
• Reunir las reservas no bastaba: los recursos estimados de todo el programa nuclear alemán seguían siendo insuficientes.
• El grafito tampoco resolvía el problema: sus impurezas de boro absorbían neutrones y dificultaban mantener la reacción.
• Un reactor no equivalía a una bomba: hacerlo funcionar habría sido solo un primer paso hacia la producción de plutonio.
• Las intenciones quedan abiertas: el estudio no permite determinar si Heisenberg frenó deliberadamente el proyecto.

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