La Física Nuclear: de dónde venimos y a dónde vamos…

Una breve historia de la física nuclear y sus implicaciones

Daniel Cano Ott

 

En el siglo IV a.C., el filósofo griego Demócrito postuló que no es posible dividir infinitamente la materia en partes cada vez más pequeñas y que existe por tanto un constituyente básico e indivisible de la materia al que llamó átomo (en griego, sin división). La idea de Demócrito permaneció 2400 años en el campo de la especulación hasta que, a principios del siglo XIX, los físicoquímicos John Dalton, Amedeo Avogadro y Michael Faraday la ascendieron, por pura necesidad, al rango de teoría científica que explicara sus observaciones en un marco racional y coherente. Durante las décadas siguientes, se descubrieron la mayoría de los diferentes tipos de átomos (elementos químicos), se estudiaron las leyes que rigen su combinación y se clasificaron sistemáticamente, en lo que hoy se conoce como tabla periódica de los elementos de Menedeleyev.

El siguiente paso fué descubrir las propiedades y estructura del átomo como entidad individual, lo que dió lugar al nacimiento de la Física Atómica. Tales investigaciones condujeron, entre otros, al descubrimiento del electrón en 1897 por Joseph John Thomson, quién imaginó al átomo como una diminuta nube de electrones sobre una esfera de carga positiva. Un año después, el físico francés Henri Becquerel se encontró con un hecho sorprendente: algunos átomos parecían cambiar de una especie a otra, transmutarse espontáneamente. Esta observación fue interpretada acertadamente como que algunos átomos son inestables y supuso el descubrimiento de la radioactividad natural en 1898. Marie y Pierre Curie estudiaron el proceso durante los años siguientes e identificaron varios elementos radioactivos naturales: el Polonio (Po) y el Radio (Ra).

El físico inglés Ernest Rutherford volvió a dar otro salto y se dedicó a investigar las propiedades y naturaleza de las radiaciones: las clasificó en alfa (átomos de helio ionizados), beta (electrones) y gamma (fotones). Tras llegar a una comprensión “satisfactoria” (no por ello totalmente cierta), utilizó las radiaciones naturales como sondas para investigar la estructura de la materia. Bombardeando láminas de oro extremadamente delgadas con partículas alfa descubrió que la mayor parte de ellas atravesaban las láminas sin deflectarse. Midió con acierto que la materia, y por tanto el átomo, está prácticamente “hueca”. Sin embargo, un reducido número de partículas alfa encontraban en su trayectoria algo que las hacía dispersarse [1].  Contrariamente a la teoría atómica de Thomson, vigente en aquellos momentos, el resultado de sus medidas permitió concluir que la masa de la materia debía concentrarse en una región muy reducida en tamaño, a la que llamó núcleo; el átomo pasó pues a entenderse como un sistema solar en miniatura, con un núcleo de carga positiva en el centro haciendo las labores de sol y electrones orbitando a su alrededor como planetas ligados mediante la fuerza de atracción eléctrica.

Las medidas de Rutherford desvelaron una terra incógnita para las mentes de la época y dieron luz a la Física Nuclear, la rama de la física que se encarga de estudiar los núcleos atómicos. En pocos años, se sucedieron importantes descubrimientos y la concepción del mundo subatómico cambió profundamente. Filosóficamente, la Física Cuántica [2], impulsada por Max Planck, Albert Einstein, Niels Bohr y Erwin Schrodinger, entre otros, acabó con el determinismo mecanicista de finales del siglo XIX y proporcionó una visión probabilística del átomo en particular y del mundo microscópico en general. En el campo de la experimentación, el descubrimiento del neutrón (James Chadwick en 1932) tuvo un gran impacto y ayudó a Werner Heisenberg a explicar el núcleo atómico formado por neutrones (sin carga eléctrica) y protones (con carga eléctrica positiva).

El descubrimiento del neutrón y la investigación de sus interacciones con la materia dieron paso al que probablemente sea el hallazgo de la física con mayor impacto social en el siglo XX. En 1938, Lise Meitner, Otto Hahn y Fritz Strassman observaron que los átomos de uranio (símbolo químico U) se separan -fisionan- en dos fragmentos de masas parecidas cuando se bombardean con neutrones. Posteriormente, comprobaron que el proceso de fisión viene acompañado de una emisión de neutrones (2.3 en media para el uranio) y que libera una enorme cantidad de energía. El físico húngaro-estadounidense Leo Szilard fue el primero en darse cuenta de las tremendas implicaciones del hallazgo, pero cuestionó su viabilidad. Enrico Fermi no tardó demasiado en plasmar la simple y brillante idea: aprovechar los neutrones emitidos en una fisión para mantener una reacción en cadena de fisiones y utilizar el proceso como fuente de energía. El concepto se vió materializado en Diciembre de 1942: PILE-1, el primer reactor nuclear del mundo construido por Fermi y colaboradores, entraba en operación en la universidad de Chicago.

En paralelo al uso pacífico de la energía nuclear, algunas mentes fueron fraguando la idea de desarrollar un arma -bomba- que aprovechase tan ingentes cantidades de energía. Corrían tiempos de guerra por Europa, y el temor de muchos científicos refugiados en EEUU a que el régimen nazi desarrollara tal arma con anterioridad les animó a tomar la iniciativa. El horror ante los nazis estaba muy fresco en sus conciencias y consideraron una prioridad absoluta detener a Hitler, a cualquier precio. Albert Einstein, convencido por Leo Szilard y Eugene Wigner, utilizó su imágen pública e influencia y urgió al presidente Roosevelt a adelantarse a los alemanes en la carrera por la bomba. El resultado fue el proyecto Manhattan, que logró su objetivo y condujo a los bombardeos de Hiroshima (“little boy“,  bomba de uranio) y Nagasaki (“fat man“, una bomba de plutonio). Einstein, que nunca pensó que las bombas serían utilizadas en la guerra, se vió muy afectado por la atrocidad aprobada por el presidente Truman (sucesor del fallecido Roosevelt). Cinco meses antes de su muerte, Einstein escribía la siguiente frase: “cometí un gran error en mi vida… cuando firmé la carta para el presidente Roosevelt recomendando el desarrollo de la bomba atómica, pero hubo una cierta justificación – el peligro de que los alemanes la hicieran antes.”

La evolución posterior de la física nuclear ha venido marcada por estos hechos. No importan los tremendos logros conceptuales o lo  beneficiosos que han sido los desarrollos civiles y pacíficos asociados  a ella: la producción de energía, las terapias contra el cáncer, desarrollos tecnológicos como los primeros ordenadores, entre otros. La percepción que la opinión pública tiene de lo “nuclear” es irracionalmente negativa y hará falta tiempo y educación para que adquiera una cierta perspectiva. Es mi intención que la comprensión y exposición correcta de los hechos en esta bitácora nos lleve, sin embargo, a una conclusión bien distinta. Que vivimos en un mundo “nuclear”, rodeado de la radiación natural que contribuyó a nuestro nacimiento como especie (a través de mutaciones); que lo nuclear ha supuesto y supone beneficios netamente positivos para el desarrollo de la humanidad y que seguirá teniendo un papel destacado a la hora de afrontar los serios retos que se le plantean a la humanidad.


[1] El experimento de Rutherford
Enlace 1.
Enlace 2.
[2] Física Cuántica
Enlace 1.
[3] Desarrollo de la bomba atómica
“The making of the atomic bomb”, de Richard Rhodes

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Comentarios

sólo una verdadera revolución interior puede salvar la humanidad!!!´Sólo una verdadera TRANSFORMACION del hombre puede salvar la humanidad que ya de hecho, perdió el hombre. Si no, nos veremos en el agujero negro de Alicia en el País de las Maravillas!!!

sólo una verdadera revolución interior puede salvar la humanidad!!!´Sólo una verdadera TRANSFORMACION del hombre puede salvar la humanidad que ya de hecho, perdió el hombre. Si no, nos veremos en el agujero negro de Alicia en el País de las Maravillas!!!

sólo una verdadera revolución interior puede salvar la humanidad!!!´Sólo una verdadera TRANSFORMACION del hombre puede salvar la humanidad que ya de hecho, perdió el hombre. Si no, nos veremos en el agujero negro de Alicia en el País de las Maravillas!!!

Hasta puedo coincidir contigo en el fondo de la cuestión, aunque la formularía de una manera un tanto diferente. El reto al que nos enfrentamos es la propia viabilidad de la biosfera. Ya no pertenece al plano de la ciencia ficción, basta con abrir las ventanas y mirar al exterior. Sin embargo, no solo es necesaria una transformación interior del hombre. También hacen falta herramientas de las que no disponemos en estos momentos. Y ahí es dónde entra en juego la ciencia y la tecnología.

Un saludo,

Daniel

NO ENTIENDO NADA DE NADA………………………………………………..expliquen mejor pues…………………………………..jajajajajajajajjaja

qui siera estudiar fisica nuclear pero no se en que universidad esta esa carrera

Estimado José Luis,

¿en qué ciudad y país vives?

Un saludo,

Daniel

me ha parecido realmente interesante tu punto de vista acerca de la realidad de la teoria atomica un tanto cruda pero clara anque seria mejor para el aprendizaje algo un tanto dinamico.. y aun asi seria conveniente preguntamos en que parara todo esto? serie bueno ps que compartieramos ideas y pues de hecho lo he hecho con varias personas q similarmente a ti han hecho aportes por decirlo asi a este tipo de hechos..

gracias por atenderme

fernando

En el futuro creo la salvacion del universo esta en la energia nuclear sostenible y con nuevos procesos para el tratamiento de los residuos

Revolucion

si algun fisico o ingeniero desea intercambiar experiencias y conocimientos en termotecnia (termodinamica o transferencia de calor ) puede contactarse con migo(Inti–@hotmail .com)

Es bueno e interesante la fisica nuclear pero quisiera que la gente que la estudia y la ejerce no la mal utilice,porque es verdad que con los cambios que se esta haciendo puede salvar la humanidad pero,tambien con un cambio puede destruirla automaticamente por decirlo asi,siempre se debe de pensar en el bien

PUES SON UNOS ESTUPIDOS NO SABEN DAR RESPUESTAS PONES A QUE TE INVESTIGUEN D ALGO Y SACAN OTRA COSA QUE NISIQUIERA TIENE QUE VER CON LO QUE TU BUSCAS POR ESO SON UNOS IDIOTAS NO SABEN NADA BABOSOS,PENDEJOS,INVECILES,CARAS DE PERRO CAGADO POR MI CULO BOLA DE BANOSOS BUENO ME VOY Y OJALA SE MUERAN ADIOS INECTOS MALNACIDOS SOY SU ANO PELUDO PUTOS Y DE PUTA COGIDA POR MI ADIOS BESITOS.

espesifiquense mas

tengo una teoria sobre la formula de E=mc2 que es una maquina de experimentos que es circular de forma cilindrica: Pc=v x inf./t x d. ok solo tengo 14

Hola soy un joven chaval de 14 años que me interesa un monton la fisica nuclear , bueno claro que quiero ser fisico nuclear de carrera.

Esta teoria notiene nada que ver con de que venimos

Los agujeros negros se producen por una sencilla razon , cuando una particula subatomica o normal supera la velocidad de la luz pues se rompe el filamento cosmico y entonces se rope la teoria espacio tiempo y entonces se produce un agujero negro

Bueno espero que os haya parecido una teoria coerente

gracias y un abrazo a todos los amantes de la física.

Tengo otra teoria 1h + 1h =2h + 1 positron =1´74mev

QUIEN QUIERA PONERSE EN CONTACTO CON MI GO PARA INTERCAMBIAR IDEAS-JOSELUISROLDAN@HOTMAIL.COM

Hola

yo se la verdad

la creacion

que somos

extraterrestres

planetas

fin de el universo

una pista: fijaros en las estrellas

hola a todos quisiera que me ayuden, soy colombiano y me voy a francia, mi deseo es estudiar fisica nuclear pero no se en donde puedo hacerlo. por favor alguien que me ayude a localizar instituciones en europa (francia preferiblemente) para cursar fisica nuclear. gracias

mi email es eurekajavier@gmail.com espero la ayuda de todos ustedes

jjajajajajajajajajajajajajajajajajajajajajajjajajajajajajjajajajjajjajajajajajjajajajajjajaja

por favor si van a ayudar y dar una respuesta den la completa no hagan pasar tiempo

Es bueno e interesante la fisica nuclear …



La ciencia y la tecnología nuclear han tenido, tienen y tendrán una gran influencia en la sociedad

En realidad el universo , el cosmos, cada uno lo llama de una forma procede de la colisión de dos átomos que crearon toda la materia existente del universo pero los científicos se preguntan por qué esos dos átomos colisionaron y de dónde venian. Ningún ser a sido capaz de comprender cómo dos átomos y creo que nadie sera capaz de ello.Yo estoy de acuerdo con lo de que el mundo dejará de existir cuando halla una implosion por que el universo en realidad es una esfera perfecta por eso es infinito por que si no dirijiéramos a un punto en línea recta en realidad estariamos dando vueltas al universo; por eso el universo dejará de existir el dia en que esta esfera implosione y deje de existir todo.Ahora estamos en el periodo de expansión del universo, para que os hagais una idea es como un gobo que vamos inflando y este se va expandiendo hasta que no podamos mas y lo vallamos desinchando y se contraera hasta que quede reducido , esto mismo pasa con el universo; asique tranquilos que a nuestro universo todavía le quedan muchos miles de millones de vida.Aunque si nosotros somos la única forma de vida en el universo , la vida del universo sera destruida dentro de cinco mil millones de años por que según investigaciones el sol se esta enfriando , clara prueba de ello son las manchas solares , y entonces este nuestro sol se ira apagando hasta que nosotros no podamos vivir por la escasez de oxígeno.

Bueno gracias a todo el mundo por haber leído mi pequeña redaccion sobre por que y para que sirve la vida y recuerdo:SI ALGUIEN QUIERE PONERSE EN CONTACTO CONMIGO QUE ME ENVÍE UN CORREO A ESTA DIRECCIÓN:JOSELUISROLDAN@HOTMAIL.COM (CUANDO ME MANDEIS EL CORREO PONER MI DIRECCIÓN EN MINÚSCULAS)

por el amor de un electron y un positron juntos en una armonía caótica ya denle punto a esto.

Deberián de intentar seguir estudiando y tratar con contactos del CERN para poder practicar ahi.

Saludos…

FÍSICA NUCLEAR

TENGAN UN POCO MÁS DE RESPETO AL ESCRIBIR,NO LE ENSEÑARON LO QUE ES LA EDUCACIÓN.

que importante podria ser para la salud de todos los seres vivos si dedicaran mas tiempo y dinero al conocimiento y funcionamiento de la aplicacion de la fisica nuclear en la salud fue una de las cosas que yo quice hacer pero por razones economicas no me fue posible ya no me es facil por la edad y la salud pero esta es la clave para salir adelante a muchas enfermedades desconocidas aun en la actualidad que DIOS ilumine nuestros cientificos, por el bien de la humanidad

Me pregunto si un bombardeo de nitrogeno liquido lograria enfriar un reactor en proceso de fusion

manuel, habría que ver si logra llegar al reactor antes de evaporarse y tener algún efecto, no?
Y a qué distancia del reactor la arrojamos?
Y qué hay de las reacciones con los demás gases en la planta?
Y si llega y congela las tuberías de enfriamiento?
Y si la expansión por congelación las rompe y queda la k… con la nube radioactiva incrementada con la evaporación del N2?
Y qué cantidad necesitamos como mínimo?
Y como lo llevamos?

José Luis oíste pajaros pero sabes donde el sol no se va a enfriar hombre.. el sol empezara a crecer cuando empiece a acabara su energía (hidrógeno)y empezara a crecer asta que alcance la órbita de la tierra y nos abrasara.. después se contraerá

el universo lo mas probable es que se vaya enfriando poco a poco asta que se queme la ultima estrella eso es una teoría de las muchas que existen otra es la implosión etc..

el big bang fue un punto muy pequeño que estallo.. se sabe por que viendo el universo con distintos aparatos viajamos en el tiempo hacia atrás, aun quedan remanentes (vestigios) de esa explosión

El átomo es un ente másico, pero el fotón no tiene masa solo transmite energía. Un átomo puede recibir un fotón, que se sumará a su energía interna, y emitir otro fotón para volver a su propia estabilidad energética, el átomo no viaja a la velocidad de la luz es el fotón

einstein predijo que si tupiéramos un telescopio infinito..nos veríamos la espalda.

los agujeros negros..se forman con estrellas con una masa 40 veces la del sol cuando acaban todo su combustible y solo queda hierro su gravedad es tal que implosiona y se crea un agujero negro que traga incluso la luz..

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