Historia de la fisión nuclear o de cómo la fisión cambió la historia

Esta semana cuento con la colaboración de María Monasor. Efectivamente, la coincidencia en apellidos no es casual: somos primas.

María lleva años trabajando en el mundo de la Astrofísica. Comenzó especializándose en ese campo durante sus estudios de Física en la Universidad Complutense de Madrid. Durante su doctorado estudió los rayos cósmicos de ultra-alta energía. Más tarde, ya en 2009, cruzó el charco y se instaló en el Departamento de Astronomía y Astrofísica de la Universidad de Chicago, donde ha continuado con la misma línea de investigación pero centrándose más en el desarrollo de nuevas técnicas de detección. Además, durante todos estos años ha sido miembro del experimento Pierre Auger, un detector de rayos cósmicos de ultra-alta energía construido en Argentina, así que en este tiempo se ha hecho muy amiga de los aviones.

En esta ocasión, María nos habla de los descubrimientos que dieron lugar a la aparición de la energía nuclear, acercándonos un poco más a un tema que encontramos muy a menudo en los medios de información.

María en Chicago, la ciudad del viento.

Hay pocos avances científicos que hayan derivado en tanta controversia ética y moral a nivel mundial, por sus inmediatas aplicaciones en fines no pacíficos, como el descubrimiento de la energía nuclear.

En los albores de la Segunda Guerra Mundial (1938) dos científicos alemanes, OttoHahn y Fritz Strassman, descubrieron, como pasa muchas veces en ciencia, un poco por casualidad, que al bombardear átomos de uranio con neutrones se producían elementos mucho más ligeros, aproximadamente con la mitad de masa del uranio – el uranio cuenta con unos 238 protones y neutrones mientras que el bario, uno de los productos observados, cuenta con sólo 144 – . El resultado era sorprendente porque hasta entonces sólo se conocía el fenómeno por el que los átomos perdían como mucho un par de neutrones y protones para dar lugar a otros átomos, fenómeno que estos científicos estaban investigando. Dije por casualidad pero normalmente el que encuentra es porque está buscando.

Lise Meitner, antigua colaboradora de Hahn y Strassman en Alemania obligada a exiliarse a Suecia por su raíces judías, interpretó junto con Otto Frisch el proceso como una división del átomo de uranio y acuño el término de fisión por su similitud con la fisión celular. Al sumar las masas de los productos resultantes, Meitner se dio cuenta de que el resultado no alcanzaba la masa del uranio. Haciendo uso de la famosa ecuación de Einsteinpara expresar la conversión de masa en energía (E=mc2), Meitner aportó la primera confirmación de ésta la teoría 33 años después de su postulación, y desentrañó el mecanismo que muchos científicos perseguían: extraer la energía contenida en un átomo.

La fisión del uranio también produce algún que otro neutrón que podría, a su vez, dar lugar a más fisiones. De este modo, no escapó de la atención de los científicos la posibilidad de una reacción en cadena que produjese enormes cantidades de energía si se disponía de la suficiente cantidad de uranio en las condiciones propicias. El descubrimiento, sin embargo, también quitó el sueño a muchos; la creación de una nueva arma de consecuencias devastadoras era ahora una realidad.

Es por eso que, nada más conocer la noticia, Albert Einstein escribió una carta al presidente de los Estados Unidos Franklin Roosevelt – de la que luego se arrepintió amargamente por el catastrófico impacto que tuvo en la población civil – alertando de la inminente creación de una bomba extremadamente poderosa. En la carta Einstein sugería la necesidad de formar y subvencionar un grupo de científicos que consiguiesen crear una bomba atómica antes que la peligrosa Alemania Nazi. Así fue como nació el proyecto de alto secreto Manhattanque condujo a la creación de la primera bomba atómica.

En 1942, como parte de este proyecto, Leo Szilard y Enrico Fermi construyeron el primer reactor nuclear de la historia con el objetivo de generar la primera reacción en cadena. Para la ubicación del experimento eligieron una cancha justo debajo del antiguo estadio deportivo de la Universidad de Chicago. El reactor consistía básicamente en un entramado de uranio y grafito – el grafito hace que los neutrones adquieran la velocidad óptima para inducir la fisión – y unas barras de “control hechas de cadmio, elemento capaz de absorber neutrones, que servirían para controlar la fisión. Pongo control entre comillas porque en una instalación sin ningún tipo de protección contra posibles fugas radiactivas, el que la reacción no se les fuese de las manos dependió de la confianza absoluta de Fermi en la fiabilidad de sus cálculos. No es en vano que Fermi es considerado uno de los físicos más brillantes.

La primera reacción en cadena auto-mantenida se llevó a cabo con éxito el 2 de diciembre de 1942 abriendo paso a la era de la energía nuclear. Después de esto y con el afán de mantener el secretismo de la operación, el proyecto Manhattan se trasladó al recién creado laboratorio nacional de Los Álamos, en una zona aislada del estado Nuevo México. Allí nacieron Little Boyy Fat Man, las dos bombas atómicas que serían posteriormente lanzadas contra las ciudades de Hiroshima y Nagasaki.

Después de la guerra, los objetivos se centraron en la utilización de la energía nuclear para fines pacíficos y fue así como surgieron los primeros reactores nucleares capaces de producir energía para abastecer a la población. La industria nuclear creció a pasos de gigante pero al mismo tiempo también han crecido con ella las preocupaciones por la seguridad de los reactores, los residuos y la proliferación de armas nucleares asociada a la evolución tecnológica.

Aún cuando estos temores están completamente fundados debido a dramáticos accidentes de centrales nucleares y a la constante amenaza de una guerra nuclear, no resulta fácil desterrar la energía nuclear. Se trata de la única fuente de energía limpia conocida – limpia en términos energéticos significa que no contribuye al calentamiento global ya que no produce CO– que contribuye de forma significante al abastecimiento mundial. Nuevas ideas como pequeños reactores modulares que serían más seguros y producirían menos residuos, o una futura fusión nuclear eficiente – en la que los átomos se unirían para producir energía – son alternativas que están siendo estudiadas, pero esto lo dejamos para otra ocasión.


María Monasor.

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