Fisión nuclear (2): el núcleo se parte en dos

Experientia docet El núcleo Artículo 33 de 38

Otto Hahn y Lise Meitner.

En los experimentos con el bombardeo de uranio con neutrones se encontraron muchas periodos de semidesintegración radiactiva diferentes para la radiación procedente del objetivo, pero los intentos de identificar estos periodos de semidesintegración con elementos concretos solo llevaron a una confusión enorme.

La razón de la confusión se encontró a finales de 1938 cuando Otto Hahn y Fritz Strassmann, dos químicos, demostraron definitivamente que uno de los supuestos elementos transuránidos tenía las propiedades químicas de un isótopo de bario (bario-139), con un periodo de semidesintegración de 86 minutos. Otro nucleido resultante del bombardeo de neutrones de uranio se identificó como lantano-140, con un periodo de semidesintegración de 40 horas.

La producción de los núclidos bario-139 y lantano-140 a partir del uranio, un nucleido con número atómico 92 y una masa atómica promedio de 238, requería un tipo desconocido de reacción nuclear, en la que el núcleo pesado se divide casi por la mitad. Hasta ese momento nadie sospechaba que pudiese existir algo así.

Sin embargo, estos dos nucleidos no podían ser dos mitades, ya que la suma de sus números atómicos y masas excedía a las del uranio. Quizás el bario y el lantano fueran cada uno solo uno de los dos productos de dos procesos de división diferentes del uranio. Si unos procesos de escisión así tenían lugar realmente, también debería ser posible encontrar “la otra mitad” de cada escisión, es decir, encontrar otros dos nucleidos con masas entre 90 y 100 y números atómicos de aproximadamente 35.

De hecho, Hahn y Strassmann pudieron encontrar en el material objetivo un isótopo radiactivo de estroncio (Z=38) y uno de itrio (Z=39) que cumplían estas condiciones, así como isótopos de criptón (Z=36) y xenón (Z=54). A partir de la evidencia química quedaba claro que el núcleo de uranio, cuando se bombardea con neutrones, puede dividirse en dos núcleos de masa atómica intermedia.

Aunque Hahn y Strassmann demostraron que sí aparecían isótopos de masa intermedia, dudaron a la hora de afirmar que el núcleo de uranio podía dividirse, una idea demasiado revolucionaria. En su informe al respecto, fechado el 9 de enero de 1939, dijeron:

Sobre la base de estos experimentos presentados brevemente, debemos, como químicos, realmente cambiar el nombre del esquema ofrecido anteriormente y colocar los símbolos Ba, La, Ce en lugar de Ra, Ac, Th. Como químicos nucleares con estrechos vínculos con la física, no podemos decidir dar un paso tan contrario a toda la experiencia existente en la física nuclear. Después de todo, una serie de extrañas coincidencias pueden haber conducido, quizás, a estos resultados.

Uno de los posibles procesos de fisión nuclear del uranio-235. Fuente: Wikimedia Commons

El paso que Hahn y Strassmann, como químicos, no se atrevieron a dar fue entendido como lógicamente necesario y dado por dos físicos, Lise Meitner y su sobrino Otto R. Frisch, el 16 de enero de 1939, ambos entonces exiliados en Suecia, forzados por la situación de Alemania. Sugirieron que el neutrón incidente provoca una desintegración del núcleo de uranio en «dos núcleos de aproximadamente el mismo tamaño», un proceso que llamaron fisión nuclear por analogía con la división biológica, o fisión, de una célula viva en dos partes.

Al comparar la baja energía de enlace promedio por nucleón del uranio con la energía de enlace promedio por nucleón más alta de los productos, predijeron que los fragmentos tendrían una energía cinética alta como resultado del exceso de energía emitida en el proceso de fisión. Esto pronto se comprobaría experimentalmente.

Sobre el autor: César Tomé López es divulgador científico y editor de Mapping Ignorance

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