La dona de la neteja i els neutrons lents

Després de l’expectació creada per l’anterior història que deixava en l’aire els neutrons lents i la dona de la neteja ve avui el capítol final. Va dedicat, amb tota la meva simpatia, a les dones de la neteja. Gaudiu.

[@more@]

En primer lloc, us recordo que hem de donar molta energia a les partícules carregades (bé sigui hidrogen o partícules alfa) i tenir molta sort perquè impactin en algun nucli del blanc i indueixin reaccions nuclears. Generalitzant aquesta idea, sembla intuïtiu pensar que els neutrons lents o tèrmics haurien de ser inútils per provocar les esmentades reaccions. Però no és així.

Veureu, la força nuclear té un abast molt petit. A la que un neutró passi molt a prop del nucli veurà la força (que recordem és sempre atractiva independentment de la càrrega) i ho atraurà amb molta intensitat. Però l’abast és tan curt que és difícil que passi a la distància idònia d’algun d’ells.

Si a més va massa ràpid, encara que la força nuclear ho tingui al seu abast no tindrà temps per atrapar-lo. El neutró ràpid s’escaparà amb facilitat. No obstant això, si un neutró és lent, podrà romandre pels voltants del nucli més temps i haurà una major probabilitat d’absorció i posterior reacció. Aquesta explicació la va donar Hideki Yukawa l’any 1935 i és tan elegant que el que sembla ara intuïtiu és precisament el contrari, és a dir, que els neutrons lents són més propicis per a les reaccions nuclears.

D’altra banda, si un neutró ràpid xoca amb un nucli massiu poden succeir dues coses: o induir una reacció nuclear o simplement, rebotar igual que ho faria una pilota contra una paret. Els àtoms massius ho són tant que el neutró rebota amb la mateixa energia que amb la qual arriba i el nucli massiu ni s’adona. El neutró incident queda amb la mateixa energia. Només hem aconseguit canviar la direcció o sentit de l’esmentat neutró incident.

Però si un neutró xoca amb un material format per àtoms lleugers, com l’aigua o la parafina, es veurà frenat ja que part de l’energia se la donarà al nucli amb el qual ha rebotat. Després de diversos xocs adquirirà la velocitat pròpia de la temperatura a la qual està el material, per això es diuen "neutrons tèrmics".

Doncs bé, fem història. L’assumpte dels neutrons lents i ràpids era desconegut. Quan es van descobrir els neutrons, a Enrico Fermi no se li va escapar el detall d’utilitzar-los com projectils per induir reaccions nuclears. Dos físics de l’equip de Fermi, Emilio Segré i Eduardo Amoaldi van trobar que al bombardejar alumini amb neutrons no només capturava un neutró, sinó que al fer-ho es tornava radioactiu emetent raigs gamma. Així que detectant la radiació ja tenien resultats positius. Fermi, encantat amb això, va informar en una reunió a Londres.

Segré es va constipar i Amoaldi no va poder reproduïr les observacions originals. Els resultats eren totalment erràtics. Fermi estava molt molest, podia ser que hagués de retractar-se d’allò explicat en aquesta reunió. Bruno Pontecorvo i Amoaldi es van proposar mesurar l’eficàcia dels neutrons utilitzant un patró de plata, emissió de la qual, era més fàcilment mesurable.

Amoaldi explicava que:

"Havia certes taules de fusta prop d’un espectroscopi en una habitació fosca que tenien propietats miraculoses. En elles la plata irradiada guanyava molta més activitat que quan era irradiada sobre una altra taula de marbre a la mateixa habitació."

Com els ajudants havien de corregir exàmens, Fermi, sempre impacient, va decidir continuar pel seu compte. Un dia, sense cap motiu, simplement per provar, en comptes de col·locar una peça de plom davant del blanc va posar parafina. El resultat va ser espectacular. L’activitat de la plata va pujar com l’espuma, tant que Segré va pensar fins i tot que el comptador s’havia espatllat, però no era així.

Fermi es va anar a menjar a casa seva (que feia sempre invariablement amb la seva dona) i va pensar durant tot l’àpat. Sabia perfectament que la parafina estava formada per àtoms lleugers. Si depenia de la fusta o del marbre llavors podia ser que els neutrons fossin frenats pels àtoms lleugers de la parafina i que la fusta també havia de tenir àtoms lleugers. Va provar amb altres elements lleugers corroborant els resultats. Fins i tot va portar tot l’experiment a l’estany del jardí (amb aigua i peixos en el mateix) i va comprovar, efectivament, que l’activitat de la plata augmentava. El vapor d’aigua que emanava de l’estany tenia aquests àtoms lleugers que frenaven els neutrons. Per fi va poder respirar i fer les seves publicacions.

Hans Bethe va arribar a dir que el fenomen del neutró lent no s’hagués descobert si no fos perquè Itàlia és rica en marbre, fins i tot per fer les taules de laboratori o els sòls de l’entrada. Això es va pensar molt temps però es va donar la circumstància que el cuidador del laboratori estava viu encara en 2001 (centenari de Fermi). Aquest home recordava que havia una dona de la neteja que es deia Cesarina Marani que després d’haver netejat el laboratori i haver fregat el vestíbul exterior deixava les galledes d’aigua en aquella habitació sota d’una d’aquelles taules de fusta.

Immediatament, al dir aquest detall, els físics es van adonar que era el vapor d’aigua d’aquestes galledes el que havia frenat els neutrons, el que va obligar a Fermi i ajudants a fer més proves i a trobar l’experiència amb els neutrons lents i el que va obrir un nou capítol al camp de la física nuclear (que més tard va portar a la bomba atòmica). És clar que les investigacions s’haguessin endarrerit si no hagués estat per aquesta circumstància.

Aquesta bona dona, si no el Nobel, mereixeria un monument. Almenys, ha merescut ser la protagonista de la nostra història d’avui, no us sembla?.

Font:

Quant a omalaled

Me llamo Fernando y soy un apasionado de la ciencia y admirador de los científicos y ténicos de todas las épocas. Espero disfrutéis sabiendo un poquito más de ellos.
Aquesta entrada ha esta publicada en General. Afegeix a les adreces d'interès l'enllaç permanent.