William Penney

William George Penney nació en Gibraltar el 24 de junio de 1909, el hijo mayor y único varón de William Alfred Penney, sargento mayor del Cuerpo de Artillería del Ejército Británico que entonces prestaba servicio en el extranjero, y Blanche Evelyn Johnson, que había trabajado como cajera antes de casarse. ^[1] Sus padres se mudaban con frecuencia, pero Penney no siempre los acompañaba. Tras el estallido de la Primera Guerra Mundial, Penney, su madre y sus hermanas se mudaron a Sheerness, Kent, donde él asistió a la escuela primaria. Posteriormente, asistió a una escuela cerca de Colchester y, finalmente, estuvo en la Escuela Técnica Sheerness para chicos desde 1924 hasta 1926, donde demostró talento para la ciencia. Participó en boxeo y atletismo, ganando la 100 yardas (91 m) guion. También jugaba al críquet y era delantero centro en el equipo de fútbol de la escuela. ^[2]

En 1927, la pasión de Penney por la ciencia lo llevó a un laboratorio científico local donde trabajó por 10 chelines a la semana (32 libras en 2025) como asistente de laboratorio. ^[2] Esto le ayudó a obtener una beca del condado de Kent y una beca real para el Royal College of Science (RCS), una facultad constituyente del Imperial College de Londres. Jugaba de delantero centro en el equipo de fútbol de RCS. Se le permitió saltarse el primer año del curso y se graduó en 1929, obteniendo su licenciatura en matemáticas con honores de primera clase a la edad de 20 años. Su talento fue reconocido con el Premio del Gobernador de Matemáticas de la facultad de ciencias. ^[1][3]

A Penney le ofrecieron un puesto de investigación en la Universidad de Londres, donde cursó estudios de doctorado. Pasó un semestre en la Universidad de Groningen en los Países Bajos, ^[3] donde trabajó con Ralph Kronig. Juntos, desarrollaron el modelo de Kronig-Penney, que describía los movimientos de los electrones en campos periódicos. ^[4] Penney recibió su doctorado en filosofía (PhD) en matemáticas en 1931. ^[3] Aceptó una beca del Commonwealth Fund y viajó a los Estados Unidos, donde se convirtió en investigador asociado extranjero en la Universidad de Wisconsin-Madison, donde estudió con John H. Van Vleck y obtuvo una maestría en artes. ^[3] Durante su estancia en Estados Unidos, visitó el laboratorio de Carl Anderson en el Instituto Tecnológico de California y el Laboratorio de Radiación de Ernest Lawrence en la Universidad de California. Fue huésped en el rancho de Robert Oppenheimer en Nuevo México, vio jugar béisbol a Babe Ruth y fue espectador en los Juegos Olímpicos de Los Ángeles de 1932. ^[1]

Al regresar a Inglaterra en 1933, Penney recibió la beca de la Exposición de 1851 para asistir al Trinity College de Cambridge. ^[1] Cambió su carrera matemática por la física y llevó a cabo una investigación exhaustiva y un estudio teórico sobre la estructura de los metales y las propiedades magnéticas de los cristales con John Lennard-Jones. ^[4] En 1935, Penney presentó su tesis final, que contenía el trabajo fundamental sobre las aplicaciones de la mecánica cuántica a la física de los cristales. La Universidad de Cambridge le otorgó un doctorado en 1935 y un doctorado en ciencias en física matemática en 1936. ^[1] En 1936, fue elegido para la beca Stokes en el Pembroke College de Cambridge, pero ese mismo año regresó a Londres y fue nombrado profesor de matemáticas en el Imperial College de Londres, cargo que ocupó desde 1936 hasta 1945. ^[1] El 27 de julio de 1935, Penney se casó con Adele Minnie Elms, una estudiante universitaria de Kent a la que conocía desde sus días en Sheerness. Tuvieron dos hijos, Martin, que nació en 1938, y Christopher, que nació en 1941. ^{[1] [5]}

Penney se registró como disponible para realizar trabajos científicos relacionados con la guerra, pero no volvió a saber nada de él durante varios meses después del estallido de la Segunda Guerra Mundial en septiembre de 1939. Fue entonces cuando Geoffrey Taylor se puso en contacto con él. Taylor era un experto en dinámica de fluidos y recibía más preguntas de los departamentos gubernamentales sobre los efectos de las explosiones de las que podía responder. Le preguntó a Penney si podía investigar el comportamiento de una explosión submarina. Penney se convirtió en miembro del Comité de Física de Explosivos (Physex) e informó de sus resultados a otro comité, Undex, que estaba dirigido por el Almirantazgo y estaba interesado en explosiones submarinas como las creadas por minas, torpedos y cargas de profundidad, y sus efectos en los cascos de barcos y submarinos. La mayor parte de los datos sobre explosiones submarinas procedían de la Primera Guerra Mundial. ^[6]

Junto con oficiales ingenieros de la Marina Real, Penney diseñó y supervisó el desarrollo de los rompeolas de Bombardon, estructuras de acero que formaban parte de los puertos Mulberry que se instalaron frente a las playas de Normandía después del desembarco del Día D. Estos rompeolas móviles protegían a las lanchas de desembarco y a las tropas de las olas del Atlántico. El trabajo de Penney consistía en calcular los efectos de las olas sobre los bombardinos y diseñar la disposición más eficiente de los mismos. ^[6]

Proyecto Manhattan

El Acuerdo de Quebec de agosto de 1943 preveía el apoyo británico al Proyecto Manhattan estadounidense, cuyo objetivo era desarrollar bombas atómicas. ^[7] A pesar de las objeciones del Almirantazgo y del Imperial College, Penney fue enviado a unirse al equipo de científicos británicos en el Laboratorio de Los Álamos del Proyecto Manhattan en Nuevo México, donde se requería experiencia en explosiones y sus efectos. ^[8] En Los Álamos, Penney fue reconocido por su talento científico, así como por sus cualidades de liderazgo y su capacidad para trabajar en armonía con los demás. A las pocas semanas de su llegada, se incorporó al grupo central de científicos que tomaban decisiones clave sobre la dirección del programa. ^[9] El general de división Leslie Groves, director del Proyecto Manhattan, escribió posteriormente:

A lo largo del proyecto, las decisiones cruciales se tomaron solo después de una cuidadosa consideración y debate con los hombres que, a mi juicio, podían ofrecer el asesoramiento más acertado. Generalmente, para esta operación, fueron Oppenheimer, John von Neumann, Penney, William Sterling Parsons y Norman F. Ramsey. ^[10]

Una de las tareas de Penney en Los Álamos consistía en predecir los efectos destructivos de la onda expansiva de una bomba atómica. Poco después de su llegada a Los Álamos, dio una charla sobre el tema. Rudolf Peierls, otro científico del Proyecto Manhattan, recordó que:

Poco después de su llegada, dio una charla sobre el efecto de las ondas expansivas en las personas, incluyendo muchos detalles espeluznantes a los que su público estadounidense no estaba acostumbrado. Presentó todo esto con su habitual jovialidad, por lo que durante un tiempo se ganó el apodo de "el asesino sonriente". ^[4]

La esposa de Penney nunca se recuperó de la depresión posparto tras el nacimiento de Christopher y falleció el 18 de abril de 1945. Hizo los arreglos para que Joan Quennell, una enfermera, cuidara de los niños. ^[1][5] Él quería volver a casa, pero Groves le dijo a James Chadwick, el enlace británico con el Proyecto Manhattan en Washington D. C., que Penney era demasiado importante para el proyecto como para ser liberado. El 27 de abril de 1945, Penney viajó a Washington para una reunión de selección de objetivos. Dio consejos sobre la altura de la detonación que garantizaría unos efectos destructivos óptimos, al tiempo que aseguraría que la bola de fuego no tocara la tierra, evitando así la contaminación radiactiva permanente en el suelo. El comité seleccionó cuatro ciudades de una lista de diecisiete. Penney intentó pronosticar las bajas y los efectos de los daños, pero esto fue difícil porque no se conocía la energía exacta de las bombas. ^[11] Esto se respondió con la detonación de prueba Trinity el 16 de julio de 1945. Penney fue asignado como observador en una aeronave, pero el vuelo fue cancelado debido al mal tiempo y no presenció la prueba. ^[12] Cinco días después, Penney hizo una presentación sobre los resultados de la prueba, durante la cual predijo que la bomba arrasaría una ciudad de trescientas o cuatrocientas mil personas. ^[13]

Al mes siguiente, Penney viajó a la isla de Tinian como parte del Proyecto Alberta, el grupo de científicos y personal militar que ensambló las bombas atómicas. Junto con el capitán de grupo Leonard Cheshire, de la Real Fuerza Aérea (RAF), perteneciente a la Misión Conjunta del Estado Mayor Británico en Washington, representó al Reino Unido. Las autoridades estadounidenses les impidieron observar el bombardeo de Hiroshima, pero, tras una apelación a Chadwick, se les permitió acompañar la segunda misión. El 9 de agosto de 1945, Penney presenció el bombardeo de Nagasaki, mientras volaba con Cheshire en el avión de observación B-29 Big Stink. El Big Stink no logró encontrarse con el bombardero Bockscar, por lo que presenciaron el destello de la detonación de Nagasaki desde el aire a una distancia demasiado grande para fotografiar la bola de fuego y el objetivo estaba oculto por las nubes. ^[14] Como principal experto en los efectos de las explosiones, Penney fue miembro del equipo de científicos y analistas militares que entraron en Hiroshima y Nagasaki tras la rendición japonesa el 15 de agosto de 1945 para evaluar los efectos de las armas nucleares. ^[15]

Penney regresó al Reino Unido en un vuelo civil procedente de Estados Unidos en septiembre de 1945. Trajo consigo objetos de Hiroshima y Nagasaki, y se le cobraron 450 libras (17 000 libras en 2025) por exceso de equipaje. ^[15] Se casó con Joan Quennell el 3 de noviembre de 1945. ^[1] Penney regresó al Imperial College, donde escribió un informe sobre Hiroshima y Nagasaki. Estimó que la bomba lanzada sobre el primero tenía un rendimiento de 10 kilotones y la de la bomba de Nagasaki de unos 30 kilotones. Quería volver a la vida académica y le ofrecieron una cátedra de matemáticas en la Universidad de Oxford. ^[5]

Al final de la guerra, el gobierno británico, ahora bajo el mandato del primer ministro laborista Clement Attlee, creía que Estados Unidos compartiría la tecnología que los líderes británicos consideraban un descubrimiento conjunto según los términos del Acuerdo de Quebec de 1943 y el Acuerdo de Hyde Park de 1944. ^[16] En diciembre de 1945, Attlee ordenó la construcción de una planta atómica para producir plutonio y solicitó un informe que detallara los requisitos para las bombas atómicas de Gran Bretaña. ^[17] El comandante Charles Percy Snow se puso en contacto con Penney y le pidió que asumiera el cargo de superintendente jefe de investigación de armamento (CSAR, llamado "César") en Fort Halstead, en Kent, ya que sospechaba que Gran Bretaña iba a construir su propia bomba atómica y quería que Penney ocupara ese puesto. Como CSAR, era responsable de todo tipo de investigación sobre armamento. ^[18]

En 1946, a petición de Groves y la Armada de los Estados Unidos, Penney regresó a los Estados Unidos, donde se le encomendó la dirección de los estudios de efectos de la explosión para la Operación Crossroads en el atolón Bikini en las Islas Marshall en julio de 1946. ^[17] Él redactó los informes posteriores a la acción sobre los efectos de las dos detonaciones nucleares. Su reputación se vio reforzada aún más cuando, después de que los sofisticados instrumentos de prueba fallaran en el ensayo Able debido a que la bomba no alcanzó el objetivo previsto, pudo determinar la potencia utilizando observaciones de dispositivos sencillos fabricados con latas de gasolina. La segunda prueba, la de Baker, fue una prueba subacuática que impresionó mucho a Penney. Especuló sobre los posibles efectos si una bomba atómica explotara cerca de una ciudad portuaria en el Reino Unido. ^[19]

La aprobación de la Ley McMahon (Ley de Energía Atómica) en agosto de 1946 dejó claro que a Gran Bretaña ya no se le permitiría el acceso a la investigación atómica estadounidense. Penney abandonó los Estados Unidos y regresó al Reino Unido, donde elaboró planes para una sección de armas atómicas en su departamento, presentándolos al Controlador de Producción de Energía Atómica, mariscal de la Real Fuerza Aérea Lord Portal, en noviembre de 1946. ^[20] En enero de 1947, Penney viajó a Estados Unidos para asistir a un simposio sobre las pruebas de Crossroads. Al haber concluido prácticamente todos los demás aspectos de la cooperación atómica entre los países, su papel personal se consideró el de mantener vivo el contacto entre las partes. Regresó al Reino Unido a finales de febrero de 1947. ^[21]

El gobierno de Attlee decidió que Gran Bretaña necesitaba la bomba atómica para mantener su estatus de gran potencia. ^[22][23] En palabras del ministro de Asuntos Exteriores, Ernest Bevin: "Tenemos que tener esto aquí, cueste lo que cueste [...] tenemos que poner la maldita bandera británica ondeando encima." ^[24][25] Oficialmente, la decisión de seguir adelante con el proyecto británico de la bomba atómica se tomó en enero de 1947. El gobierno también respaldó la propuesta de Portal de poner a Penney a cargo del esfuerzo de desarrollo de la bomba. ^[26] El proyecto tenía su sede en el Arsenal Real de Woolwich y su nombre en clave era "Investigación de Alto Explosivo" (HER). ^[27] En mayo de 1947, Penney fue nombrado oficialmente para dirigir el proyecto HER. ^[26] Al mes siguiente, comenzó a reunir equipos de científicos e ingenieros para trabajar en las nuevas tecnologías que debían desarrollarse. Reunió a 34 miembros veteranos de su incipiente equipo en la biblioteca del Arsenal Real y dio una charla de dos horas sobre los principios de cómo construir una bomba atómica. ^[27]

A mediados de 1948, quedó claro que la estimación inicial de Penney de que necesitaría 220 empleados estaba muy equivocada, y que necesitaría casi 500. Esto significó no solo tomar personal de otros proyectos, sino desechar algunos por completo. ^[28] En octubre de 1948, presentó una solicitud para desarrollar un sitio nuevo y separado para HER por razones de seguridad, protección y economía. ^[29] Esto fue aprobado, pero se necesitaron otros seis meses para encontrar un sitio adecuado. Se seleccionó una antigua base aérea, RAF Aldermaston. ^[30]

Al mismo tiempo, se decidió separar HER del Centro de Investigación de Armamento (AWRE). Esto dio lugar a una dolorosa batalla burocrática por el personal cuya experiencia era necesaria para la investigación sobre armas nucleares y misiles guiados. Al final, HER conservó a 25 de los 30 empleados clave que AWRE quería. El sitio fue tomado el 1 de abril de 1950. Penney se convirtió en Superintendente Jefe de Investigación de Altos Explosivos (CSHER). ^[31] La primera fase de las obras en Aldermaston se completó en diciembre de 1951, pero el edificio de procesamiento de plutonio no se entregó hasta abril de 1952, el mes en que debía llegar el primer plutonio procedente de Windscale. En el punto álgido de la construcción en 1953, más de 4.000 personas trabajaban en la obra. ^[32] El 3 de octubre de 1952, bajo el nombre en clave "Operación Huracán", el primer dispositivo nuclear británico fue detonado con éxito frente a la costa oeste de Australia, en las islas Monte Bello. ^[33]

El huracán fue tan solo la primera serie de pruebas británicas de armas nucleares en Australia. Para realizar más pruebas se necesitaba un emplazamiento en tierra, por lo que Penney visitó Australia y eligió un emplazamiento en Emu Field, en Australia Meridional, para la serie de pruebas de la Operación Totem en 1953. ^[34] Emu Field resultó ser demasiado remoto, por lo que Penney seleccionó un emplazamiento más accesible en Maralinga. La decisión de desarrollar una bomba de hidrógeno británica significó que se necesitaba con urgencia cierta información científica y Maralinga aún no estaba lista, por lo que se llevó a cabo una segunda serie de pruebas, la Operación Mosaic, en las Islas Monte Bello en 1956. ^[35] Las pruebas subsiguientes de la Operación Buffalo se llevaron a cabo en Maralinga en septiembre y octubre de 1956. ^[36] Penney supervisó personalmente las pruebas del Tótem y del Búfalo. ^[37]

Penney era consciente de los problemas de relaciones públicas relacionados con las pruebas y realizó presentaciones claras y concisas a la prensa australiana. Antes de una serie de pruebas, Peter Carrington, alto comisionado del Reino Unido en Australia, describió la presencia de Penney en la prensa: «Sir William Penney se ha labrado en Australia una reputación bastante singular: su aspecto, su evidente sinceridad y honestidad, y la impresión general que da de que preferiría estar trabajando en su jardín —y lo estaría, de no ser por la naturaleza esencial de su trabajo— lo han convertido en una figura pública de cierta importancia a los ojos de los australianos». ^[38][39]

Gran Bretaña sintió la necesidad de desarrollar rápidamente armas de la clase megatón porque parecía que las pruebas atmosféricas pronto podrían ser prohibidas por tratado. Como resultado, el Reino Unido quiso demostrar su capacidad para fabricar armas de la clase megatón sometiéndolas a pruebas antes de que se impusieran prohibiciones legales. El primer ministro, Harold Macmillan, esperaba convencer a Estados Unidos de que modificara la Ley McMahon, que prohibía compartir información incluso con los británicos, demostrando que el Reino Unido tenía la tecnología para fabricar un arma termonuclear (una bomba H), y puso a Penney al frente del desarrollo de dicha bomba. La bomba Orange Herald fue desarrollada y presentada como una bomba termonuclear, cuando en realidad era un arma de fisión potenciada en la que poca energía provenía de la fusión. ^[40] Es poco probable que los informes hayan engañado a los observadores estadounidenses. ^[41] El posterior desarrollo exitoso de armas termonucleares británicas, que coincidió con la crisis del Sputnik, condujo a la enmienda de la Ley McMahon y al restablecimiento de la relación especial nuclear con los Estados Unidos. ^[42]

A finales de la década de 1950, hubo presión nacional e internacional para que se interrumpieran las pruebas nucleares atmosféricas. Penney encabezó la delegación británica en una conferencia convocada en Ginebra el 1 de julio de 1958. Macmillan llevó a Penney como asesor a la conferencia celebrada en Bermudas en diciembre de 1961, donde se reunió con el presidente John F. Kennedy y concluyó el Acuerdo de Nassáu. Penney continuó como asesor del gobierno en materia de control de armas y participó en la discusión preliminar que condujo a la firma del Tratado de Prohibición Parcial de Ensayos Nucleares en Moscú en julio de 1963. ^[43]

El desarrollo nuclear se transfirió del Ministerio de Suministros (MoS) a la recién formada Autoridad de Energía Atómica del Reino Unido (UKAEA). ^[44] Penney se convirtió en miembro de la Junta de la UKAEA en 1954, ^[45] y presidió su investigación oficial sobre el incendio de Windscale en 1957. Cuando Sir John Cockcroft se marchó en 1959 para convertirse en director del Churchill College de Cambridge, Penney le sucedió como miembro responsable de la investigación científica. Se convirtió en vicepresidente en 1961 y en presidente en 1964. ^[38] La UKAEA mantenía una relación de trabajo difícil con la Junta Central de Generación de Electricidad (CEGB). El estilo de gestión de Penney consistía en evitar la confrontación y buscar el consenso siempre que fuera posible, y el papel de la UKAEA en la industria de la energía nuclear era meramente consultivo. Respaldó la decisión de la CEGB de 1966 de desarrollar el reactor avanzado refrigerado por gas. Tomó la decisión de continuar con el reactor rápido prototipo en Dounreay y de modernizar la planta de enriquecimiento de uranio en Capenhurst. ^[46]

Penney fue rector del Imperial College de Londres desde 1967 hasta 1973. El trabajo resultó ser mucho más agotador de lo que había previsto, y no tuvo tiempo para investigar por su cuenta. El sector universitario se había expandido rápidamente en la década de 1960, y había muchas dificultades financieras y de personal que afrontar. Tuvo que lidiar con el descontento tanto del personal como del alumnado. Penney accedió a que hubiera estudiantes observadores en la Junta de Estudios y negoció acuerdos con la Association of University Teachers. El Imperial College ahora tenía acceso directo a la financiación del University Grants Committee y ya no dependía de la Universidad de Londres, pero el dinero seguía escaseando. Una gestión financiera cuidadosa generó un superávit de ingresos sobre gastos. ^[47] La universidad nombró el Laboratorio William Penney en el campus de South Kensington, que abrió sus puertas en 1988, en su honor. ^[48] Fue el primer presidente del Comité Permanente de Seguridad Estructural del Reino Unido desde 1976 hasta 1982. ^[49]

Penney fue nombrado miembro de la Royal Society en 1946. Fue su tesorero de 1956 a 1960 y vicepresidente de 1958 a 1969. ^[45] Se convirtió en miembro de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos en 1962, ^[50] miembro de la Real Sociedad de Edimburgo en 1970, ^[51] y miembro de la Sociedad Filosófica Estadounidense en 1973. ^[52] Recibió la Medalla Wilhelm Exner en 1967. ^[53] Entre los honores que recibió en 1969 se encontraban la Medalla Rumford de la Royal Society, la Medalla y el Premio Glazebrook del Instituto de Física y la Medalla James Alfred Ewing de la Institución de Ingenieros Civiles, y al año siguiente se le otorgó la Medalla de Oro Kelvin. ^[51] Fue galardonado con un doctorado honoris causa por la Universidad de Melbourne en 1956, la Universidad de Durham en 1957, la Universidad de Oxford en 1959, la Universidad de Bath en 1966 y la Universidad de Reading en 1970. ^[51] Por sus servicios a los Estados Unidos, fue condecorado con la Medalla de la Libertad en 1946. ^[54] Penney fue nombrado oficial de la Orden del Imperio Británico en 1946, ^[55] y ascendido a Caballero Comendador de la orden en 1952. ^[56] Fue nombrado par vitalicio, adoptando el título de Barón Penney, de East Hendred en el Condado Real de Berkshire el 7 de julio de 1967, ^[57] y fue condecorado con la Orden del Mérito en 1969. ^[58] Como par vitalicio, tenía derecho a ocupar un escaño en la Cámara de los Lores, pero solo lo hizo doce veces entre 1967 y 1973, y votó a favor de solo tres proyectos de ley: uno sobre sanciones a Rodesia en 1968, otro sobre una enmienda al proyecto de ley de redistribución en 1969 y otro sobre la adhesión del Reino Unido a las Comunidades Europeas en 1970. ^[37]

Años más tarde admitió tener reservas sobre su trabajo, pero sentía que era necesario. Cuando fue interrogado de forma contundente por la Comisión Real McClelland, que investigaba los programas de pruebas en Monte Bello y Maralinga en 1985, reconoció que al menos una de las doce pruebas había generado niveles de lluvia radiactiva peligrosos. Sin embargo, sostuvo que se tomaron las precauciones debidas y que las pruebas se ajustaron a las normas de seguridad internacionalmente aceptadas de la época. ^[38] Jim McClelland aceptó en general la opinión de Penney, pero las pruebas anecdóticas que demostraban lo contrario recibieron amplia cobertura en la prensa. Al promover una visión más nacionalista australiana, vigente entonces en el gobierno de Bob Hawke, McClelland también había identificado a los "villanos" en las anteriores administraciones australianas y británicas. Como testigo de alto rango, Penney soportó la peor parte de las acusaciones, y su salud se vio gravemente afectada por la experiencia. Le diagnosticaron cáncer en 1991 y murió el 3 de marzo de 1991 en su casa en el pueblo de East Hendred, a los 81 años. ^[1][59] Quemó sus documentos personales antes de morir. ^[48]

En el obituario de Penney publicado en el New York Times, se le reconoció como el "padre de la bomba británica". ^[60] The Guardian lo describió como su "luz guía" y se dijo que su liderazgo científico y administrativo fue crucial para su creación exitosa y oportuna. ^[61] Su liderazgo del equipo que detonó la primera bomba de hidrógeno británica en la Isla de Navidad fue fundamental para restablecer el intercambio de tecnología nuclear entre Gran Bretaña y Estados Unidos en 1958, ^[40] y se le atribuyó un papel destacado en las negociaciones que llevaron al Tratado de Prohibición Parcial de Ensayos Nucleares en 1963. ^[62] Su modelo de Kronig-Penney para el comportamiento de un electrón en un potencial periódico todavía se enseña y se utiliza hoy en día en la física del estado sólido y se utiliza para explicar el origen de las brechas de banda. ^[63]