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DESCUBRIMIENTO DE LA FISION NUCLEAR Y LA REACCION EN CADENA
Los fisicos Enrico Fermi, Otto Hahn, Lita Meitner, Robert Frisch y Niels Bohr involucrados en el descubrimiento que puso en manos de la humanidad la mayor fuente de energia jamás conocida hasta entones. Su primera aplicacion
llevará a la fabricación de bombas atómicas. A partir de entonces el potencial destructivo disponible amenaza por primera vez la supervivencia de la especie humana y la estabilidad del planeta.
Imagen: Lise Meitner and Otto Hahn -
Fuente: The Chemical Heritage Foundation
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Experimentos de Enrico Fermi
Hacia 1934 Fermi había comprobado en sus experimentos que los neutrones lentos, que tenían muy poca energía, eran fácilmente absorbidos por los núcleos atómicos: más fácilmente que los neutrones rápidos y desde luego más también que las partículas cargadas. Lo que ocurría a menudo era simplemente que el núcleo absorbía el neutrón. [...]
Hay veces que el isótopo más pesado que se forma por absorción de neutrones es estable, Pero en otras ocasiones es inestable, es decir radiactivo. [...]
Fermi observó varios de estos casos. Tras estudiarlos, tuvo por fuerza que preguntarse qué ocurriría al bombardear uranio con neutrones. Sus isótopos ¿aumentarían también en número atómico -en este caso de 92 a 93? En caso afirmativo la cosa se pondría muy interesante, porque el uranio tenía el número atómico más alto de toda la escala. Nadie había descubierto jamás ninguna muestra del elemento número 93, pero quizá pudiera uno formarlo en el laboratorio.
Así pues, en 1934 Fermi bombardeó uranio con neutrones, con la esperanza de obtener átomos del elemento 93. Hubo absorción de neutrones, y la sustancia formada, fuera lo que fuese, emitió partículas beta, de manera que tenía que tratarse del elemento 93. Sin embargo, lo que allí se emitían eran cuatro clases distintas de partículas beta (diferentes en su contenido energético) y el asunto adquirió un cariz muy enrevesado. Fermi no logró identificar taxativamente la presencia de átomos del elemento 93, ni nadie lo logró tampoco durante varios años.
El descubrimiento de la fisión
[...] Después de publicar el informe de sus trabajos hubo otros físicos que los repitieron, obteniendo también varias partículas beta y siendo asimismo incapaces de determinar qué es lo que estaba ocurriendo allí.
Una manera de abordar el problema consistía en añadir al sistema algún elemento estable que fuese químicamente similar a las minúsculas trazas de isótopos radiactivos que pudieran producirse en el bombardeo del uranio. Posteriormente se podría separar de la mezcla el elemento estable, transportando consigo (o al menos así se esperaba) la traza de radiactividad. El elemento estable sería un portador.
Entre aquellos que estaban trabajando en el problema figuraban Otto Hahn y su colaboradora Lise Meitner, una física austríaca. Uno de los portadores potenciales que añadieron al sistema era el elemento bario, que tiene un número atómico de 56; y comprobaron que una parte considerable de la radiactividad se la llevaba efectivamente consigo este elemento.
La conclusión natural era que los isótopos que producían la radiactividad pertenecían a un elemento químicamente muy similar al bario. Las sospechas recayeron inmediatamente sobre el radio (número atómico 88), que, en lo referente a propiedades químicas, era realmente muy parecido al bario.
Lise Meitner, que era judía, empezó por entonces a tener dificultades para seguir trabajando en Alemania, gobernada en aquella época por el régimen abiertamente anti-semita de los nazis. En marzo de
1938 Alemania ocupó Austria, que se convirtió así en parte del imperio alemán. Meitner perdió la protección de su ciudadanía austríaca y tuvo que huir a Suecia, a la ciudad de Esto-colmo. Hahn se quedó en Alemania y siguió trabajando en el problema con el químico y físico alemán Fritz Strassman.
Aunque el presunto radio, el poseedor de la radiactividad, tenía unas propiedades químicas muy parecidas a las del bario, los dos no eran del todo idénticos. Existían maneras de separarlos, cosa que Hahn y Strassman se afanaron en lograr con el fin de aislar los isótopos radiactivos, concentrarlos y estudiarlos en detalle. Pero una vez tras otra fracasaron en su empeño de separar el bario del presunto radio.
Poco a poco se le fue haciendo claro a Hahn que la imposibilidad de separar el bario de la radiactividad se debía a que los isótopos a los que pertenecía la radiactividad eran tan parecidos al bario que no eran otra cosa que bario. Sin embargo, vaciló en anunciarlo, porque le parecía increíble.
[...]
Mientras Hahn seguía sumido en un mar de dudas, Lise Meitner, tras recibir en Estocolmo los informes del laboratorio de Hahn y después de meditarlo, decidió que, por muy insólita que fuese, sólo había una explicación: el núcleo de uranio se había partido en dos.
En realidad, y pasados los primeros momentos de estupor, la cosa no era tan increíble si uno se paraba a pensar un poco. La fuerza nuclear tiene un alcance tan corto que apenas llega de un lado a otro de un núcleo tan grande como el del uranio. Si se la deja tranquila, cumple bien su cometido la mayor parte del tiempo; pero al entrar un neutrón y aportar una energía suplementaria, podemos imaginar que el núcleo, atravesado por un tren de ondas de choque, se convierte en algo así como una gota líquida pulsante. A veces el núcleo de uranio se recupera, retiene el neutrón y pasa luego a la emisión de una partícula beta. Pero en otras ocasiones se deformará hasta el punto en que la fuerza nuclear no sea ya capaz de mantener su integridad. El núcleo adquiere entonces la forma de unas pesas y la repulsión nuclear electromagnética entre las dos mitades (ambas cargadas positivamente) acaba por escindirlo totalmente.
Las dos mitades no son iguales, y el núcleo tampoco se rompe siempre por el mismo sitio, por lo cual hay diversas posibilidades para los fragmentos resultantes (ese era el origen de la confusión). Aun así, una de las formas más comunes de fragmentación era en bario y kriptón. (Sus números atómicos respectivos, 56 y 36, suman 92.)
Meitner y su sobrino, Robert Otto Frisch, que se hallaba a la sazón en Copenhague (Dinamarca), escribieron un artículo en el que sugerían que era este proceso el que realmente estaba ocurriendo. El trabajo fue publicado en enero de 1939. Frisch se lo pasó al físico danés Niels Bohr, con quien estaba trabajando. El biólogo norteamericano William Archibald Arnold, que también estaba trabajando por entonces en Copenhague, propuso llamar fisión a esa fragmentación del núcleo de uranio en dos mitades; era el término que se utilizaba para designar la división de las células vivas. El nombre hizo fortuna.
En enero de 1939, más o menos cuando se publicó el artículo de Meitner y Frisch (en la revista científica "Die Naturwissenschaften"), llegó Bohr a los Estados Unidos para asistir a un congreso cientifico
llevando consigo las noticias referentes a la fisión. Los demás físicos que asistían a la conferencia escucharon las noticias y, en un estado de gran excitación, se pusieron inmediatamente a estudiar el problema. En cuestión de semanas se confirmó una y otra vez la realidad de la fisión del uranio.
[...]
Pronto se comprobó que la fisión del uranio liberaba algo así como diez veces más energía nuclear por núcleo que cualquier otra reacción nuclear de las que se conocían por entonces.
Así y con todo, la cantidad de energía liberada por la fisión del uranio era una fracción minúscula de la energía que exigía la preparación de los neutrones utilizados para provocar la fisión, en el supuesto de que cada neutrón que golpease contra un átomo de uranio provocase una sola fisión de ese átomo. Pero la fisión iba mucho más allá.
La reacción nuclear en cadena
[...] ¿No podría existir algo así como una reacción nuclear en cadena"? ¿Sería posible iniciar una reacción nuclear que produjese algo que iniciara nuevas reacciones, que a su vez produjeran algo que iniciara otras nuevas, y así sucesivamente? [...].
(Ahora), dado que la reacción nuclear se propagaría de un núcleo a otro con intervalos de millonésimas de segundo, en muy poco tiempo habría tantos núcleos desintegrándose que se produciría una enorme explosión. Y ésta sería, con toda seguridad, millones de veces más potente que las explosiones químicas ordinarias con la misma cantidad de material explosivo, pues en estas últimas se utiliza sólo la interacción electromagnética, mientras que las otras aprovechan la interacción nuclear, que es mucho más intensa.
[...]
Pero ¿y la fisión del uranio? La fisión del uranio la iniciaban neutrones lentos. ¿Y si la fisión del uranio, aparte de ser iniciada por un neutrón, produjera a su vez neutrones? Estos neutrones producidos ¿no servirían para iniciar nuevas fisiones, que a su vez producirían nuevos neutrones, y así interminablemente? [...]
El proceso de la fisión del uranio fue estudiado de inmediato con el fin de averiguar si realmente se liberaban neutrones o no, y una serie de físicos, entre ellos (Leo) Szilard, comprobaron que sí.[...]
Szilard, que se había establecido en los Estados Unidos en 1937, entrevio claramente la tremenda fuerza explosiva de algo que verdaderamente había que llamar una bomba nuclear. Y Szilard temía la posibilidad de que Hitler llegara a hacer uso de esa bomba gracias a los trabajos de los científicos nucleares alemanes.[...]
Szilard recabó los servicios de otros dos refugiados húngaros, los físicos Eugene Paul Wigner y Edward Teller, y juntos recurrieron a Einstein, quien también había huido de Alemania a América. (Albert) Einstein era el científico de más prestigio en aquel momento, y se pensó que una carta suya dirigida al Presidente de los Estados Unidos sería lo más persuasivo. Einstein firmó la carta, en la que se explicaba la posibilidad de fabricar una bomba atómica y se urgía a que los Estados Unidos no permitieran que un enemigo potencial se hiciera antes con ella. En gran parte como resultado de esta carta se reunió en los Estados Unidos un gigantesco equipo de investigación, al cual contribuyeron también otros países occidentales y con un solo objetivo: fabricar la bomba nuclear.
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(Fragmentos extractados de la siguiente fuente bibliografica)
Libro: Isaac Asimov - La Historia de la energia nuclear (1985)
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Acerca de Isaac Asimov (1920-1992 )
Reconocido como uno de los precursores y mas emblemáticos escritores del género de ciencia ficción del siglo 20. En el campo de la divulgación científica, su legado no le va en saga. En 1972 obtiene el Premio James T. Grady a la mejor labor de divulgación científica por su Introducción a la Ciencia, y desde entonces su producción ha sido particularmente prolífica y traducida a numerosos idiomas. La Historia de la energia nuclear es solo un ejemplo de ello.
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Hitos históricos de la energia nuclear
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Hacia 1847 ya se conjeturaba acerca del origen de la energia solar dado que siendo aceptado el principio de conservacion de la energia, la edad atribuida al sol y la imposibilidad de explicar sus radiaciones a partir de una simple combustion química debería existir alguna otra fuente de energía inadvertida hasta entonces por la humanidad.
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* Relación de sucesos - ampliar
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