Leona Woods, la física que hizo visible lo que ocurría dentro del primer reactor nuclear

El 2 de diciembre de 1942, bajo las gradas del estadio de la Universidad de Chicago, se escribió una de las primeras líneas de la historia de la energía nuclear. Ese día el equipo dirigido por el físico Enrico Fermi consiguió por primera vez mantener una reacción nuclear en cadena de forma sostenida y controlada en el tiempo. El problema, o uno de ellos, era precisamente cómo saber que eso era lo que estaba pasando.

Porque una reacción nuclear en cadena no produce ninguna señal visible. Si el reactor funciona o no depende del comportamiento de los neutrones que se genera en cada fisión de las partículas que hay en su interior. Esos neutrones no tienen carga eléctrica ni emiten ninguna señal que se pueda detectar directamente. Así que había que encontrar la forma o diseñar el instrumental que pudiese medir con precisión qué hacían ahí dentro esos neutrones para avisar del momento en el que la reacción podía mantenerse estable por sí sola. La física Leona Harriet Woods fue fundamental en esa tarea.

Leona Harriet Woods nació el 9 de agosto de 1919 en una granja del pueblo La Grange, en Illinois, Estados Unidos, aunque creció en Chicago. Fue una estudiante brillante y precoz: se graduó del instituto a los 14 años y obtuvo el título de licenciada en Física en la Universidad de Chicago a los 18.

Tras obtener el título se puso en contacto con el Nobel de Física James Franck para pedirle que fuera su tutor de investigación los siguientes años. Él la aceptó pero le hizo una advertencia: siendo él un joven científico había recibido el aviso de que, como científico judío se iba a morir de hambre, y ella era una científica mujer así que ella también, con seguridad, le dijo, se iba a morir de hambre.

Woods se tomó el aviso tan en serio que decidió cambiar de tutor: finalmente obtuvo el doctorado, a los veintitrés años, bajo la dirección de Robert S. Mulliken, que años más tarde recibiría el Premio Nobel de Química. Cuando todavía preparaba su tesis comenzó a colaborar con el grupo de investigación de Fermi en el laboratorio Metalúrgico de la universidad, uno de los centros donde se desarrollaba el Proyecto Manhattan que acabaría dando como resultado la primera bomba atómica.

Cómo medir lo que no se ve

A comienzos de la década de 1940 la física nuclear había demostrado que la fisión del uranio liberaba neutrones capaces de provocar a su vez nuevas fisiones. Si cada generación de neutrones conseguía producir otra nueva generación, la reacción podía sostenerse indefinidamente. El reto consistía en acercarse a ese punto de equilibrio de forma controlada y comprobar en cada momento qué estaba ocurriendo dentro del reactor, ya que si la tasa de fisión era menor la reacción se terminaría extinguiendo, pero si era mayor corría el riesgo de descontrolarse y volverse peligrosa.

Para conseguirlo era necesario medir continuamente el número de neutrones presentes en el interior de la pila de grafito y uranio que constituía el reactor Chicago Pile-1. Woods participó en el diseño, construcción y utilización de detectores de neutrones basados en trifluoruro de boro (BF₃). Estos detectores aprovechaban la capacidad del isótopo boro-10 para capturar neutrones y, al hacerlo, producir partículas cargadas que sí podían registrarse mediante dispositivos eléctricos. De ese modo, un fenómeno invisible se convertía en una señal que se podía medir.

Así, mientras los investigadores de su equipo (todos hombres menos Woods) modificaban poco a poco la configuración del reactor retirando las barras de control, gracias a los detectores basados en BF₃ se podía seguir la evolución del flujo de neutrones. Fermi utilizaba esas medidas para comparar el comportamiento real del reactor con sus cálculos y decidir el siguiente paso. La instrumentación desarrollada por Woods formaba parte de ese sistema de observación que permitió controlar el experimento con la precisión necesaria hasta alcanzar la primera reacción nuclear autosostenida de la historia.

Del primer reactor a los reactores de producción

Tras el éxito de Chicago Pile-1, Woods continuó trabajando dentro del Proyecto Manhattan. Se incorporó a las instalaciones de Hanford, en el estado de Washington, donde se construyeron los primeros reactores destinados a producir plutonio para uso militar.

Fue allí donde participó en uno de los episodios más conocidos de su carrera científica. Poco después de ponerse en funcionamiento, uno de los reactores comenzó a perder potencia de forma inesperada. Tras un periodo de funcionamiento normal, la reacción parecía debilitarse hasta casi detenerse. Woods fue una de las personas que analizaron el problema y contribuyeron a identificar la causa: la acumulación de xenón-135, un producto que se generaba durante el proceso fisión que tenía una enorme capacidad para absorber neutrones, lo que reducía el número de estas partículas disponible para mantener la reacción en cadena. Este fenómeno hoy se conoce como envenenamiento por xenón y forma parte del funcionamiento normal de los reactores nucleares, se tiene en cuenta y se incluyen mecanismos de compensación para que no altere su rendimiento.

Una carrera más allá del Proyecto Manhattan

Finalizada la Segunda Guerra Mundial, Woods continuó desarrollando una intensa carrera científica. Trabajó en la Universidad de Chicago y posteriormente en el Instituto para el Estudio de las Armas Nucleares de la Universidad de Nueva York. Más adelante colaboró con Willard Libby, pionero de la datación mediante carbono-14 y otro de sus colegas que llegaría a ganar un premio Nobel, en este caso de Química. La investigación de ambos se extendió a campos como la química terrestre, la geofísica, la evolución de la atmósfera terrestre y el estudio del clima primitivo de la Tierra.

A lo largo de su trayectoria publicó trabajos en áreas muy diversas, reflejo de una carrera marcada por la dedicación al diseño de instrumental para experimentos y por el interés en comprender procesos físicos de distinta naturaleza. Su experiencia en la medida de fenómenos difíciles de observar hizo que su trayectoria se moviese entre distintas disciplinas donde obtener datos fiables seguía siendo el primer paso para construir conocimiento.

En las últimas décadas de su vida también colaboró con distintos proyectos dedicados a conservar la memoria del Proyecto Manhattan. Sus entrevistas y testimonios constituyen hoy una de las principales fuentes para conocer cómo se desarrolló el trabajo cotidiano en los laboratorios donde nació la energía nuclear controlada.

Leona Woods falleció el 10 de noviembre de 1986.

Referencias

• Leona Woods, Wikipedia
• November 10, 1986: Death of Leona Woods Marshall Libby, APS
• Faith Bennet, Leona Woods Marshall Libby, National Park Service
• Eugenio M. Fernández Aguilar, La mujer del átomo: Leona Woods y el origen del poder nuclear, Muy Interesante, 22 junio 2025
• Kelly Spring, Leona Libby. National Women’s History Museum. National Women’s History Museum, 2017
• Leona Marshall Libby’s Interview, Atomic Heritage Foundation, 12 septiembre 1986
• Leona Marshall Libby, Atomic Heritage Foundation
• Manhattan Project Spotlight: Leona Marshall Libby, Atomic Heritage Foundation