Historia de la Fisión Nuclear

Fisión Atómica

Es la división de un núcleo pesado como el del Uranio o Plutonio en uno más livianos. El núcleo se parte en dos liberando otros subproductos como más neutrones (que pueden provocar más fisiones), fotones, fragmentos del núcleo, electrones y positrones además de gran cantidad de energía.

Un núcleo pesado con muchos protones tiene una gran repulsión eléctrica por lo que es complicado bombardearlo con otro protón pero, no con neutrones que no tienen carga. Al bombardear el núcleo, la energía nuclear fuerte que mantiene unidos a las partículas en el núcleo, oponiéndose a las repulsiones eléctricas no es suficiente. El núcleo se deforma y se fragmenta liberando gran cantidad de energía.

Lo sorprendente es que los subproductos combinados no contienen la misma masa. Hay masa que se pierde en forma de energía. Como dice la formula de Einstein E = mc2, aunque sea poca masa es mucha energía

Inicio de la física Nuclear

La fisión nuclear fue descubierta por Otto Hahn y Fritz Strassmann durante las Navidades de 1938. La historia del núcleo atómico era bastante reciente. A principios del siglo Rutherford a través de sus experimentos con láminas de oro, descubrió el núcleo atómico, una región central de carga positiva e identificó los protones. En 1913 Bohr propuso su modelo planetario, donde los electrones giran alrededor del núcleo en órbitas de energía específicas.

En 1932 James Chadwick, físico británico que trabajaba en Cambridge, descubrió el neutrón, una partícula sin carga eléctrica que se encuentra en el núcleo del átomo y tiene una masa similar a la del protón. Esto volvía posible una reacción en cadena descontrolada.

Fermi demostró que cuando bombardeamos con neutrones, los elementos más pesados, sus fuerzas eléctricas son mayores, por lo que el núcleo captura al neutrón entrante y el elemento se hace más pesado. El núcleo gana un neutrón pero se vuelve un poco más inestable. Para compensar la inestabilidad, el neutrón se convierte en protón mediante emisión beta.. Se abría la posibilidad de encontrar elementos más allá del uranio, que por un tiempo se pensó que sería el último elemento de la tabla periódica. Además descubrió que para lograr esto se necesitaban usar neutrones lentos

Lise Meitner a la fuga

En esta época, el régimen Nazi llegó a Alemania. Hubo un éxodo masivo de científicos que escapaban del país, principalmente judíos o casados con judíos (como fermi). Entre estos se encontraba Lise Meitner.

Nació en Viena en 1878 en una familia judía de siete hermanos. Sus padres siempre fueron ambiguos en asuntos de fe, por lo que no era una persona religiosa. Se le consideraba una chica estudiosa y con pasión por la ciencia. En 1901 entró en la Universidad de Viena para estudiar Física y Matemáticas. De ahí se mudó a Berlín donde asistió a las clases de nada menos que Max Planck, de quien un año más tarde se convertiría en su ayudante.

En 1907 consiguió trabajo en el Instituto de Física Experimental de Berlín, donde en 1907 conocería a Otto Hahn. Entablaron muy buena relación y formaron una amistad que duraría décadas. Ella se dedicaba a la parte teórica mientras el se encargaba de la parte experimental y realizaron varios descubrimientos, entre ellos el protactinio en 1917.

En 1933 Lise era uno de los profesores que había que despedir. Planck y Hahn intentaron intervenir a su favor pero con poco éxito.

Por estas fechas Max Planck, Werner Heisenberg y Max von Laue, que gozaban de gran prestigio e incluso llegaron a ser galardonados con el Nobel los nombraron candidatos a este premio, también con el objetivo de protegerlos pero otra vez no llegó a nada.

Aún así contaba con cierta ''protección'' al ser austriaca, no se regía con las mismas leyes que a los alemanes pero tras el Anschluss en 1938, donde Austria paso a formar parte de Alemania, Lise Meitner no encontró más protección.

A estas alturas muchos de sus compañeros habían sido despedidos o habían huido. Entre ellos su sobrino Otto Frisch. Incluso Otto Hahn la presionó insistiéndole en que dejara de acudir todos los días al instituto, cosa a la cual no cedió.

Paul Scherrer, físico suizo la invito a un congreso en Zúrich, con el objetivo de que pudiera salir de Alemania. Niels Bohr también le propuso lo mismo pero a Copenhague. A Lise le costaba abandonar Alemania pero con el paso de los días y con el Ministerio de Educación revisando su caso, se le acababan las opciones.

Al final eligió la opción de Bohr ya que el había ayudado a su sobrino y este se encontraba también en Copenhague. Recibió un contratiempo ya que tras la anexión de Austria su pasaporte no tenía validez y le era imposible conseguir el visado. El científico Carl Bosch (premio nobel en 1931) mando una carta al ministro del Interior de nuevo sin éxito.

Niels Bohr visitó Berlín y se propuso encontrar a un alojamiento y trabajo en algún lugar de escandinavia pero la cosa se complicaba y a estas alturas técnicos y profesores universitarios ya no podían salir del país por ningún motivo.

Dirk Coster, un físico y amigo de Bohr, había intentado ayudarla a cruzar a Groninga (Países Bajos) y en Junio (todavía estamos en 1938) se presento ante La Haya para mediar personalmente por Lise. Prácticamente a base de amenazas pudo encontrar un trabajo, aunque no remunerado, y recaudar algo de fondos. Por otra parte Bohr puso conseguir un trabajo en el instituto de Manne Siegbahn de Estocolmo (Suecia).

Todavía faltaba salir del país. Las autoridades Neerlandesas autorizaron su entrada en el país y Coster se presentó ese mismo día en Berlín. Al día siguiente ,12 de julio, se presento al trabajo como de costumbre y al salir se marcho a casa de Hahn, donde se quedaría escondida hasta la noche del siguiente día.

La noche del 13 de Julio, Paul Rosbaud (Químico Alemán que se volvería espía británico) la llevó en coche a la estación donde lise presa del pánico y le rogó que volvieran a casa de Hahn. Pero Rosbaud no aceptó. Dirk Coster la estaba aguardando en el tren. Ahora el peligro sería el control de pasaportes de las SS en los trenes que salían del país. Al no ir a la universidad, Kurt Hess, un compañero del instituto, viendo su su ausencia, advertido a las autoridades.

En la frontera, una patrulla de cinco soldados les pidieron la documentación y tras una larga espera les dejaron pasar. Pudo llegar a Groninga, donde zarparía en avión rumbo a Copenhague donde se reunió con Bohr y a los pocos días rumbo a Suecia.

La fisión del Átomo

En diciembre de 1938 Otto Hahn telefoneó a Paul Rosbaud (el espía, que en ese momento controlaba una editorial científica Naturwissenschaften) para hablarle de un artículo que había escrito con Fritz Strassmann. De igual forma escribió una carta a Lise Meitner a Suecia para hablarle de lo que había obtenido.

Para este momento no tenía idea del motivo de sus resultados. Resultó que al bombardear neutrones a uranio 238 no habían encontrado radio, R-230, como esperaban, sino que la señal parecía ser Bario, un elemento mucho más liviano

Lise recibió la carta y al ser las fiestas navideñas también se encontraba su sobrino. Ahora nos parece obvio pensar en lo que sucedió pero en ese entonces se consideraba al núcleo como sumamente estable y al que como mucho se le podían arrancar unas pocas partículas. Lise y su sobrino descartaron esta posibilidad rápidamente pero poco a poco la opción se fue imponiendo. El núcleo atómico podía ser partido en dos. De esta forma describió y explico lo que sucedía en la fisión atómica.

El nombre fue dado por Otto Frisch, su sobrino, al encontrarlo similar a lo que ocurre en la fisión de las células, cuando estas se dividen en dos.

Antes de nada debo aclarar que ellos bombardearon Uranio 238 que es el más común en la naturaleza y que contiene un poco de uranio 235. Este último es el único que puede fisionarse, por lo que la fisión que detectaron era de estos átomos y no del uranio 238 más abundante. Pero esto todavía no lo sabían.

Hahn y Strassmann, aún sin comprender lo que pasaba sabían que su artículo era importante pero Rosbaud quizás con una leve idea de lo que podía implicar influyo en que se publicara cuanto antes. Opto por darlo a conocer a los demás países a sabiendas de que pudiese esconderse el descubrimiento solo a científicos alemanes.

Otro en darse cuenta de las implicaciones fue Leo Szilárd, un físico húngaro, que le dio una epifanía mientras esperaba en un semáforo. Se le ocurrió la idea de una reacción en cadena, al fisionar un átomo con un neutrón, este emitiría más neutrones que harían fisionar más átomos y así sucesivamente. Gracias a Einstein, los físicos sabían que el núcleo del átomo encierra una enorme cantidad de energía y liberada de golpe en una reacción en cadena no controlada daría lugar a un arma devastadora

Bohr era más optimista. Se enteró antes de la publicación gracias a Frisch que trabajaba con el. Comprobó los cálculos y estos eran correctos, no había duda de que había ocurrido la fisión. Negó repetidamente las profundas y graves consecuencias de la fisión nuclear y lo veía más como una buena forma de obtener energía.

Gracias a el se introdujo la idea en EEUU, donde se empezó a repetir el experimento con éxito por todo el país.