Fissió nuclear

A primera vista, si només tinguéssim en compte la força
electromagnètica, els nuclis atòmics (i l’Univers) no haurien
d’existir. Com és possible que una pila de protons tots amb ells amb
càrrega positiva no surtin disparats? potser no senten repulsió
elèctrica?

[@more@]

El que passa és que existeix una altra força que només actua en distàncies molt petites (de la mida del nucli atòmic, de l’ordre de 10-15m) i que és una força d’atracció que es diu força nuclear fort. El protó d’un nucli veu d’una banda una atracció degut a la força nuclear fort i una repulsió de la força electromagnètica. En el balanç guanya, de moment, la nuclear fort.

Si un nucli es deformés encara que fora només lleugerament, el balanç entre aquestes dues forces pot canviar. En algun punt podria fins i tot arribar a guanyar la força elèctrica i alguna part del nucli sortiria disparada. Això succeeix en la desintegració o radiació alfa, en la que s’expulsen 2 protons i 2 neutrons. Però pot donar-se un altre fenomen.

Ja us vaig parlar de còm Enrico Fermi va bombardejar urani amb neutrons lents per intentar obtenir elements transuránics. Per què l’urani? Doncs perque era l’element més pesat que coneixien els químics. Fermi va pensar que havia obtingut algun d’ells, però al probar de separar-los per les seves característiques químiques no va trobar el que pretenia, sinó que va trobar elements ja coneguts.

El mateix li va succeir a Otto Hahn, premi Nobel de química en 1944. Estava encantat de poder estudiar tots aquests elements nous que suposava s’havien format i és que als químics els encanta això de separar elements i estudiar-los. A l’analitzar els esmentats elements resultants va trobar diferents varietats d’elements més lleugers que l’urani ja coneguts i un d’aquests productes resultants es comportava exactament igual que el bari.

Vegem, Hahn havia afegit bari als elements que pensava s’havien format perquè esperava trobar radi. Resulta que el bari i el radi pertanyen a la mateixa columna de la taula periòdica i s’assemblen molt químicament; així que algunes tècniques que s’utilitzen per separar bari i radi són idèntiques. El bari i el radi es poden separar però, en un pas posterior. Hahn va pensar fer això mateix i no va poder fer aquest últim pas. L’element resultant no va poder separar-lo químicament del bari que prèviament havia afegit. En altres paraules: era bari.

I quin problema hi ha? Doncs per que us feu una idea: l’urani té 92 protons, el bombardegem i en lloc de trobar elements amb 93 protons ens trobem amb un de 56. Mai s’havia vist un canvi d’aquest tipus en un nucli. S’havien observat partícules alfa que haguessin significat trobar l ‘element 90 o 88. Però un 56? És com si donem un cop suau a una enorme roca amb una pedreta i en comptes de rebotar o unir-se, l’enorme roca es trenca a trossos.

Hahn va escriure una carta a Lise Meitner (de qui Einstein deia que era la Madame Curie alemanya), que en aquests moments estava a Suècia, explicant aquests resultats. Al costat del seu nebot, Otto Frisch, va llegir i rellegir la carta de Hahn. Frisch va dir que podia tractar-se d’un error però Meitner ho va descartar d’entrada. No podia ser un error. Meitner havia treballat molts anys amb Hahn i opinava que era massa bon químic per cometre un error d’aquest tipus. Però si tenia raó còm podia formar-se un element molt més petit? podria ser que el nucli d’urani s’hagués trencat en dos trossos? Aquell matí van sortir a passejar i es van asseure en el tronc d’un arbre. Van fer càlculs sobre un tros de paper.

Si realment havia succeït això, els nuclis resultants adquiririen molta energia en forma de velocitat, ja que càrregues iguals es repel·leixen i aquests nous nuclis tenien molta càrrega. Van calcular que l’esmentada energia dels fragments resultants havia de ser d’uns 200 MeV. Ara bé, el problema és: d’on sortia aquesta energia? Meitner recordava de memòria les masses de tots els elements implicats (!) i resulta que els nous components tenien, sumant les seves masses, la de l’urani menys 1/5 de la massa d’un protó. I quant és això en energia? Amb la fórmula d’Einstein E=mc2 sortia exactament 200 MeV.

Això no podia ser una casualitat. L’urani s’havia trencat i havia perdut massa alliberant energia tal com descrivia l’equació d’Einstein.

Amb aquests resultats, Otto Frisch se’n va anar a veure a Niels Bohr que no tenia molt temps, doncs estava a punt de sortir per a EUA. Tot i així li va dir que era important i ho va rebre al seu despatx. No van fer falta moltes explicacions. Van bastar unes paraules perquè Bohr es portés la mà al front:

– Però què ximples hem estat! Quina meravella! Clar! Ha de ser així! Heu escrit ja un article?

Frisch va contestar que no i Bohr va prometre no parlar del tema fins que es publiqués. I així se’n va anar a embarcar. Frisch va parlar amb un biòleg americà i li va preguntar com es deia el procés en el qual una cèl·lula es dividia en dos. La resposta va ser "fissió". Així que va nomenar a aquell procés "fissió nuclear".

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.

Una resposta a Fissió nuclear

  1. omalaled diu:

    Gràcies, Mankel. Efectivament, utilitzo un traductor que va força bé que està al blog en castellà. El link és aquest .

    Poses el texte, selecciones les llegües entre les que traduïr i zas!. Després faig una correcció, perquè sempre hi ha errors i expresions intraduïbles del tipus “Deu n’hi do” o d’altres.

    Salut!

Els comentaris estan tancats.