Fisión y fusión nuclear

El físico italoamericano Enrico Fermi (1901-1954) seinteresó por el neutrón, que, al carecer de carga eléctrica, podía utilizarsepara bombardear el núcleo de un átomo sin ser repelido por éste, como sucedíacon los rayos ay los protones. No era necesario producir energía paracomunicársela al neutrón utilizando un acelerador de partículas. Aún más,descubrió que los neutrones que más posibilidades de penetrar en un núcleotenían cran los menos energéticos, es decir, los lentos. Por este motivo, hacíapasar a través de agua o de parafina los neutrones obtenidos mediante lareacción nuclear de Chadwick (ver Reacciones nucleares provocadas), para que,al chocar elásticamente con los átomos de estas sustancias, quedaran frenadoshasta alcanzar la velocidad normal de las moléculas a la temperatura ambiente.Estos neutrones, llamada térmicos, tienen la ventaja de encontrarse en lasproximidades de un determinado núcleo durante una fracción de tiempo mayor quelos neutrones rápidos, lo que resultan más fácilmente absorbidos por él.

Fermi pensó que, al incorporarse un neutrón al núcleo de un átomo, debía de producirse una inestabilidad nuclear que provocaría la emisión de una partícula β, obteniéndose así un átomo de una unidad atómica mayor. En 1934 bombardeó con neutrones lentos uranio -número atómico 92- con el objeto de obtener un elemento transuránico de número atómico 93. El resultado fue confuso, pero creyó que había obtenido un nuevo elemento al que llamó uranio X. Posteriormente, el físico de EE. UU. Edwin Mathison McMillan demostraría que, al bombardear el isotopo 238 del uranio con neutrones rápidos, se produce el elemento de número atómico 93, al que denominó neptunio.

Fisión nuclear

En 1938, el químico físico alemán Orto Hahn (1879-1968)demostró que, al bombardear una muestra de uranio con neutrones térmicos, seobtiene bario radiactivo. Sin embargo, el átomo de bario es mucho más ligeroque el de uranio, lo cual le llevaría a la conclusión de que el átomo de uraniose había partido por la mitad, se había fisionado. Era algo tan increíble queúnicamente se atrevió a comunicarlo a una antigua colega, Lise Meitner, quienpublicó, en 1939, la idea de la fisión, que despertó gran interés entre loscientíficos de la época.

Niels Henrick David Bohr (1885-1962), físico danés, sugirióque el isotopo del unanio-235 era el que experimentaba la fisión.Inmediatamente se comprobó la certeza de esta sugerencia. El físico húngaronacionalizado norteamericano Leo Szilard demostró que, en cada fisión queexperimentaba el átomo de uranio, se liberaban dos o tres neutrones, lo queimplicaba la posibilidad de producir una reacción de fisión nuclear en cadenay, consecuentemente, el desprendimiento de una enorme cantidad de energía. Conestos conocimientos resultó posible la fabricación del arma más devastadora dela historia, la bomba atómica.

Al fisionarse, un núcleo de uranio da lugar a otros dos quecorresponden a isótopos radiactivos, pero no siempre son los mismos. Se expresaun ejemplo de la fisión del uranio-235 en la reacción:

En lugar de bario y criptón pueden aparecer cesio, yodo,xenón, radón, etc. Otro isótopo fisionable que provoca reacciones en cadena esel plaetonio-239.

Fusión nuclear

Es el fenómeno inverso a la fisión. Consiste en la unión denúcleos ligeros para producir núcleos más pesados. Por ejemplo,

Los núcleos únicamente pueden aproximarse para la fusión siposeen la energía suficiente para vencer de repulsión electrostática nuclear.El núcleo del Sol tiene una temperatura de unos 15 millones de grados centígrados.En estas condiciones, los electrones de los átomos escapan de la atracción nuclear.Se forma una mezcla nota de iones nucleares y electrones llena da plasma. En elinterior del plasma, denso y caliente, los núcleos tienen la suficiente energíapara chocar y fusionare.

Las reacciones que se realizan a temperaturas superiores al millónde grados centígrados se llaman termonucleares. Es posible realizar unareacción termonuclear empleando una bomba atómica, a modo de chispas, paraprovocar una reacción de fusión. Es el caso de la bomba de hidrógeno (H), queconsiste, en esencia, en una bomba de fisión rodeada de hidrógeno-2 (deuterio)y litio-6. Las reacciones que tienen lugar son:

y

La energía liberada por una reacción de fusión es menor queen la de fisión, aunque el rendimiento de la reacción es mucho mayor en elprimer caso que en el segundo.

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