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Opinión


24 de enero de 2023

Bombardeo del núcleo atómico


El título del presente artículo que considero llamativo, lo copié literalmente de una de las lecciones de química elemental de mi época de estudiante. Tenía sólo 15 años y hace ya más de medio siglo, pero esa frase ya entonces me llamó la atención. Conservo aún el libro y me servirá de guía principal para elaborar este artículo. Sus autores son  F. Bascones Peña y F. González Pérez. Para entender el contenido de este artículo hay que tener unas nociones básicas de lo que es un átomo y de las partículas que lo forman.

Las palabras “bombardeo” y “atómico”, suenen hoy en día (ya entonces también) a algo fuerte. En efecto hay motivos para pensar que así es, pero vayamos con calma.  La expresión que da título al presente artículo se refiere a la práctica de una labor que es conocida desde los años 30 del pasado siglo XX y que básicamente consiste en romper el núcleo de un átomo. Esa operación da lugar al desprendimiento de cantidades de energía que -por desgracia- se pueden emplear para fabricar las bombas atómicas más simples, pero que supongo también pueden servir para generar energía que aporte bienestar a los humanos. Esta es la cuestión.

Mis conocimientos de química no son muchos, pero basándome en lo que estudie hace ya más de medio siglo, diré que toda la materia conocida está compuesta por átomos (elementos químicos) y a su vez todos los átomos tienen un núcleo compuesto por un número concreto de partículas llamadas protones y neutrones. La suma de ambos da lugar a un número llamado masa atómica. Hay otras más pero las más importantes son los protones y los neutrones.

El núcleo de un átomo tiene casi toda la masa del mismo, pero en torno a ese núcleo hay girando otras partículas llamadas electrones. El número de electrones de un átomo  en principio ha de coincidir al menos en situaciones normales con el de los propones. En la práctica y a grandes rasgos podríamos decir que un átomo tiene una forma similar a la de nuestro Sistema Solar o a la de cualquier otro sistema solar de los conocidos hoy día. El núcleo de un átomo está formado por protones y neutrones y a medida que varía su número un elemento químico se transforma. Los mas de 100 elementos químicos  que constituyen toda la materia conocida en el Universo constan de un número de electrones, que van desde uno sólo (el hidrógeno) hasta más de 100. El fermio tiene 100.  Cuantos más electrones hay en un átomo y por norma general más protones hay en su núcleo y también más neutrones. En principio en un átomo (átomo libre) y por norma general debe haber el mismo número de protones que de electrones, como ya he señalado.

RADIACTIVIDAD NATURAL Y ARTIFICIAL

Desde hace muchas décadas se sabe que el ciertos elementos químicos como el uranio se transformaban en otros de modo natural. Estas transformaciones son debidas a cambios en el núcleo de los átomos. Cambios eso si,  que  a su vez modifican, por lo que entiendo, la corteza del átomo es decir el número de electrones, aunque este punto no lo he visto nítidamente explicado en mi antiguo libro de química. Por ejemplo un átomo de uranio se puede transformar en otro de torio. No obstante esos cambios en el núcleo de los átomos que se producen de modo natural (radiactividad o transmutación atómica natural) dan lugar a otros elementos muy próximos en la conocida como tabla periódica de los elementos. Es  decir hay cambios pequeños en la masa atómica de tales átomos. Pequeños quiere decir que hay variaciones de sólo 4 unidades de masa atómica como máximo en cada paso o del proceso de transmutación atómica.

Quizá debido al afán humano por experimentar y descubrir, en los años 30 del pasado siglo XX se intentó y se logró provocar la  radiactividad o transmutación atómica, de modo artificial. En  consecuencia, se observó que si en el núcleo de aluminio impactaba de modo adecuado (con suficiente energía) una partícula llamada alfa, se obtenía fósforo inicialmente fósforo y el desprendimiento de un neutrón. El fosforo  a su vez  desprendía un electrón ya daba lugar finalmente a la parición de silicio. Este fue un proceso, no natural si no provocado por ciertos experimentos. Nos hallamos pues, insisto, ante la radiactividad artificial. El silicio tiene 14 electrones en su corteza y por tanto 14 protones en su núcleo y un número variable de neutrones. Esto se explica fácilmente si sabemos el número de protones y neutrones del  una partícula alfa. Es el núcleo de un átomo de helio, que tiene dos propones y dos neutrones . Suman 4 entre ambos. En la corteza del  átomo de helio hay dos electrones, que no nos interesan en este caso ,pero que si se hacen constar al señalar las reacciones  o cambios que afectan al núcleo de  los átomos. Asimismo haya que tener en cuenta el número de electrones de la corteza de un átomo de aluminio, fósforo y silíceo.

Todavía estamos hablando de cambios de pequeña cuantía en el núcleo de los átomos, aunque provocados de modo artificial. El proceso de hacer impactar con gran energía determinadas partículas contra el núcleo de un átomo, se conoce  como bombardeo del núcleo de un átomo, en este caso bombardeo del aluminio con partículas llamadas alfa.

La sorpresa llegó también en los años 30 del pasado siglo cuando E. Fermi observó que al bombardear átomos de uranio, no se obtenían otros átomos cercanos al uranio, como podrían ser el torio, actinio, protactinio por ejemplo. Lo que se obtenía es bario y kriptón. Debo señalar que Asimov (“Nueva guía de la ciencia”) al bombardear el núcleo de uranio lo que se logró fue bario y tecnecio. Estas diferencias pueden ser debidas a que el número de protones y neutros que hay en un átomo de uranio es variable. En cualquier caso y lo importante es que cuando se analizó con detalle este fenómeno, se llegó a la conclusión de que bombardeando el núcleo de un átomo de uranio ( u otros como el plutonio) con un neutrón se puede lograr romper en dos el núcleo del átomo de uranio. Esta operación se conoce como la fisión nuclear y tiene la peculiaridad de que da lugar a la liberación de enormes cantidades de energía. Esto fue el principio de la más simple pero temible bomba atómica. El conocimiento del bombardeo del núcleo atómico, es por desgracia la clave que con el paso de los años ha dado pie a otros tipos de bombardeos de los que prefiero no hablar.

La temible pero simple bomba atómica precitada, sirve a su vez como “cerilla”, para hacer explotar otras bombas mucho más potentes, como las bombas de hidrógeno o termonucleares, que por lo que veo en mi libro de química de hace más de 50 años son mucho más horribles y  destructivas que la llamada “simple bomba de fisión”. Las bombas termonucleares o bombas de hidrógeno, supongo que tras más de medio siglo de investigaciones se habrán “mejorado” tanto que las descubiertas en los años 30 del siglo pasado son una “bagatela”. Pero este ya es otro tema.

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Bembibre 13 de enero de 2023//Rogelio Meléndez Tercero

 

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