Cincuenta años de fisión nuclear

Historia de la Ciencia. Ciencia y Sociedad
Francisco Martínez Navarro
CINCUENTA AÑOS DE FISIÓN NUCLEAR
La historia dramática de la energía atómica
De forma frecuente se considera que la era atómica comenzó en agosto de 1945
con el lanzamiento de las bombas nucleares sobre Hiroshirna y Nagasaki. Los
dramáticos resultados de la explosión provocaron una enorme reacción en el
mundo científico, que suscribió los primeros manifiestos colectivos en contra del
uso de la energía nuclear para la guerra, y la proliferación de multitud de
Asociaciones de Científicos contra la carrera armamentista y por el desarme.
Sin embargo, la era atómica o nuclear, aquella en
la que los hombres aprendieron a extraer la
energía del núcleo atómico, tiene su origen a
principios de siglo, donde el trabajo de un
reducido número de investigadores que
estudiaban las partículas del átomo y su núcleo
desde el punto de vista teórico, sufrió un gran
cambio radical cuando el 22 de diciembre de
1938 se descubrió la fisión nuclear.
El descubrimiento de la fisión nuclear ocupa un
lugar privilegiado en la Historia de la Ciencia.
Ningún otro descubrimiento aislado ha tenido tan
dramáticas consecuencias en tan corto periodo
de tiempo. En cuatro años llegó el primer reactor
nuclear artificial y tres años después la bomba
atómica.
La historia del logro de la fisión nuclear y su
posterior aplicación a las reacciones en cadena,
coincide con el período de dispersión de los
principales científicos europeos a raíz de la
persecución nazi, en las puertas de la segunda
guerra mundial (1939-1945), y está llena de
fuertes controversias e interrogantes éticos
originados por la gran trascendencia social de los
nuevos descubrimientos.
Hoy día, nadie puede desentenderse de la
energía nuclear y de su potencial, ya sea para el
bienestar o para la destrucción total de nuestra
civilización.
Antecedentes: el átomo dividido
Los antiguos griegos consideraron indivisibles los
átomos y hasta principios de este siglo parecía
que efectivamente lo eran. Pero, poco antes de
que finalizara el siglo pasado, comenzaron a
descubrirse ciertos indicios que delataban la
divisibilidad del átomo. Se acumularon toda una
serie de hechos experimentales que pusieron de
manifiesto que el átomo tenia que estar formado
por partículas con carga eléctrica. En 1895 se
produjo el primer descubrimiento de toda una
serie que habría de conducir a la fisión del átomo
y a la transmutación de los elementos. En 1895,
el profesor alemán Wilhelm Roëntgen descubre
los rayos X, estudiando los rayos catódicos,
capaces de atravesar los vestidos, la piel y la
carne, y de proyectar sobre una placa fotográfica
la sombra de los huesos. En 1896 se produce el
paso siguiente en la
fisión del átomo; de forma aún más accidental
que el primero, Henry Becquerel, tratando de
producir los rayos X a partir de sales de uranio
expuestas a la luz solar, pues eran luminiscentes,
descubre la radiactividad. En 1897 Thomson
descubre el electrón, corno componente básico
del átomo y unidad de carga eléctrica negativa.
En 1898 los esposos Curie descubren los
elementos radiactivos Polonio y Radio. En
1902, Rutherford y Soddy anuncian las leyes
de la desintegración radiactiva natural. En
1911 Rutherford propone su modelo nuclear del
átomo y en 1913 Bohr propone su modelo
atómico cuantizado. En 1919 Rutherford realiza la
primera transmutación artificial: tras bombardear
nitrógeno con partículas alfa, obtuvo oxígeno y se
liberaban protones. En 1930 Lawrence construye
un acelerador de partículas (rompe átomos): el
ciclotrón. En 1932 Jarnes Chadwick descubre el
neutrón, como componente universal del núcleo
atómico y Anderson descubre el positrón
predicho teóricamente por Dirac en 1928.. En
1934 Joliot y Curie descubren la Radiactividad
artificial.
El descubrimiento de la fisión nuclear en 1938
El conocimiento del neutrón proporcionó a los
científicos un instrumento para producir
reacciones nucleares. El neutrón no posee carga,
y por lo tanto no experimenta repulsión alguna al
acercarse a un núcleo, aunque éste tiene carga
positiva. Enrico Fermi y sus colaboradores en
Roma se dieron cuenta de esto y bombardearon
prácticamente todos los elementos conocidos con
neutrones,
produciendo
muchas
especies
radiactivas nuevas, que tenían la propiedad de
emitir una partícula beta (electrones), que
aumentaba el número atómico en una unidad. En
1934 Fermi sugirió que mediante la emisión de
una partícula beta se podían obtener,
bombardeando uranio con neutrones, elementos
de número atómico superior a 92 (transuránidos),
pues el uranio era el elemento natural de mayor
número atómico conocido. Así, el grupo de Fermi
encontró un nueva material betarradiante al
bombardear uranio con neutrones.
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de 1942 el gobierno americano se decide por
Muchas experiencias semejantes, realizadas con
poner en marcha el proyecto secreto Manhatan
habilidad y paciencia, condujeron en Berlín a Otto
para la realización de la bomba atómica, con una
Hahn y Fritz Strassman a publicar la víspera de
enorme cantidad de recursos,
Navidad de 1938 que la
dirigidos por el físico nuclear Robert
radiactividad producida en la
Oppenheimer. En diciembre de 1942
reacción de uranio con
Enrico Fermi puso en marcha en la
neutrones es debida al bario
Universidad de Chicago la primera
(de número atómico 56),
reacción nuclear controlada y en
mucho más ligero que el
julio de 1945 ensayan, con éxito, la
uranio, los elementos que se
primera bomba atómica en Álamo
creyeron trans - uránidos
gordo (Nuevo México): fue la
eran isótopos de elementos
primera vez que se vio la tristemente
más ligeros, formados al
familiar bola de fuego y la nube en
romperse el núcleo del
forma de hongo. Poco más tarde, el
uranio.
6 de agosto de 1945, una bomba de
En enero de 1939 Lisa
uranio-235
es
lanzada
sobre
Meitner, del equipo de Otto
Hiroshima (Japón) y 3 días después
Hahn, y que fue forzada por
otra bomba de plutonio es lanzada
el
gobierno
nazi
a
sobre Nagasaki, poniendo fin a la
abandonar Alemania por su
segunda Guerra Mundial.
origen judío, informada de
Los efectos de dicha explosión aún
los experimentos, publica
hoy
los
sufre
la
población
junto con su sobrino Otto
superviviente del holocausto nuclear
Frisch
un
artículo
y constituyen un dramático llamamiento a la
interpretando teóricamente, explicando y dando
conciencia de la humanidad.
nombre al proceso de Fisión Nuclear, por
analogía con la división celular en biología.
La carrera de armamentos y la lucha por la
Informan de las posibilidades de
paz
la fisión como fuente de gran
Tras el holocausto La historia nuclear de los últimos
cuarenta años no puede ser más
energía. Nuevos resultados
nuclear
el
mito
de
la
desoladora. Ni los llamamientos
comenzaron a llover desde
neutralidad de la ciencia de los científicos abrumados por
Copenhague, Cambridge, París,
Berlín, Nueva York, Berkeley.
estallo en mil pedazos. su responsabilidad, ni los intentos
de desviar hacia usos pacíficos
Prácticamente todos los centros
este potencial de muerte (recuerden el manifiesto
de física nuclear del mundo abandonaron todo
de Russsell-Einstein, el manifiesto de Gotinga, el
para dedicando exclusivamente a explorar el
llamamiento de Bohr ante la ONU, el Movimiento
nuevo fenómeno. Estaba a punto de comenzar la
Pugwash, etcétera), no han
segunda guerra mundial y Leo
La lucha contra la carrera detenido una evolución
Szilard, refugiado en Estados
de armamentos y por el macabra que ha llevado a la
Unidos con Fermi, confirma que
se producen neutrones y es
desarme es una carrera de armamentos y al
equilibrio del terror. La bomba
posible una reacción en cadena
asignatura
pendiente
de
de fusión, la mal llamada
explosiva. En octubre de 1939
toda la humanidad. bomba de neutrones (bomba
Einstein escribe al presidente
limpia), los euro mísiles y la
Roosvelt una carta, alertándolo de
guerra de las galaxias, son términos que
la amenaza nuclear de los nazis y animándolo a
conviven con nosotros. ¿Podremos conjurar el
crear un presupuesto especial para investigación
peligro nuclear? La lucha por la Paz sigue siendo
en la posible utilización de la fisión nuclear.
la asignatura pendiente de la Humanidad.
La realización de la bomba atómica
La segunda parte de esta historia tiene lugar en
Los Álamos (EEUU) (1943-1945), donde después
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Documento: "Carta de Einstein al presidente Roosevelt"
F.D. Roosvelt. Presidente de los Estados Unidos. Casa Blanca, Washington D.C.
Señor: Recientemente ha llegado a mi conocimiento la versión manuscrita de algunos trabajos de E. Fermi y
L. Szilard que hacen concebir la esperanza de que el elemento Uranio pueda ser convertido en una nueva e
importante fuente de energía en un futuro inmediato. Algunos aspectos de la situación actual parecen
obligar a la Administración a una gran vigilancia y, si es necesario a una rápida acción. Considero, por lo
tanto, que mi deber es
llamarle la atención sobre los siguientes
hechos y recomendaciones.
En los cuatro últimos meses,
Szilard en los Estados Unidos
viablede
producir
gran masa de uranio; con
de energía y de nuevos
que
todo
ello
puede
la obra de Joliot en Francia y de Fermi y
ha demostrado la posibilidad - muy
reacciones nucleares en cadena, en una
ellas se generarían grandes cantidades
elementos radiactivos. Parece seguro
conseguirse en un futuro inmediato.
Este
nuevo
fenómeno
es concebible - aunque no
bombas
extremadamente
de
estas
bombas,
un puerto, podría destruir
alrededores. Puede ocurrir
demasiado pesadas para
permitiría la construcción de bombas y
tan seguro- que podrían construirse
poderosas, de un nuevo tipo. Una sola
transportada en un barco, o lanzada en
todo el puerto y una gran parte de sus
sin embargo, que estas bombas sean
poderlas transportar por aire.
Estados Unidos dispone de
minerales de uranio muy pobres y en
cantidades moderadas. Hay buenos yacimientos en el Canadá y en la ex - Checoslovaquia; pero los
yacimientos de uranio más importantes se encuentran en el Congo Belga.
En vista de esta situación, quizá considere usted deseable establecer un contacto permanente entre la
Administración y el grupo de físicos dedicados a los problemas de la reacción en cadena en los Estados
Unidos. Una de las formas posibles de esta relación podría consistir en que Usted, nombrase para
encargarse de ella a una persona que goce de su confianza y que pueda actuar de manera oficiosa. Su
tarea comprendería los siguientes extremos:
1. Relacionarse con los diversos departamentos gubernamentales, mantenerles informados de la evolución
de las investigaciones y hacer recomendaciones para la acción del gobierno, con particular atención al
problema de asegurar un suministro continuo de mineral de uranio a los Estados Unidos.
2. Acelerar el trabajo experimental, que se realiza actualmente dentro de los límites de los presupuestos de
los laboratorios universitarios; para ello habría que suministrar recursos económicos, si fuese necesario,
estableciendo contacto con personas privadas deseosas de contribuir a esta causa y obteniendo quizá, la
colaboración de laboratorios industriales dotados del equipo necesario.
Sé que Alemania ha prohibido la venta del uranio de las minas checoslovacas, sometidas actualmente a su
control. Esta medida puede explicarse, quizá, porque el hijo del secretario de Estado alemán, von
Weizsäcker , trabaja en la Kaiser - Wilhelm - Gesellschaft de Berlín, donde están repitiendo actualmente
algunos de los experimentos norteamericanos sobre el Uranio.
Su affmo. s.s. A. Einstein
(enviada el 12 de octubre de 1939)
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Francisco Martínez Navarro
Llamamiento de Estocolmo
"Imaginar la inmensa economía que representaría para todos los pueblos, en primer
lugar el cese de la carrera de armamentos, más tarde la supresión de estos, la
aceleración de amplios intercambios económicos y
todas las realizaciones
prodigiosas que proporcionarían una ciencia y una técnica puestas al servicio del
hombre. ...
La admirable serie de descubrimientos científicos iniciados al principio del siglo XX
por Henri Becquerel, Pierre y Marie Curie., da como resultado que la especie
humana ve cernirse sobre ella la amenaza de destrucción por la bomba de
hidrógeno. Esto constituye una advertencia grave para todos y especialmente para
los científicos. ...
Pero los científicos adquieren día a día mayor sentido de su responsabilidad social.
No deben permitir que una mala organización social deje que los resultado de sus
trabajos se utilicen para fines egoístas o nocivos.
Los científicos y los técnicos no forman parte de una pequeña elite desligada de las
contingencias prácticas. Deben, como ciudadanos de la gran comunidad de los
trabajadores, militar con estos para asegurar una plena utilización de la ciencia con
vistas a la paz y el bienestar de los hombres.
Exigimos la prohibición absoluta de las armas de agresión y exterminación masiva
de los pueblos. Exigimos el establecimiento de un riguroso control internacional para
asegurar la aplicación de esta medida de prohibición.
Consideraríamos criminal al primer gobierno que utilizara el arma atómica contar
otro país cualquiera.
Nosotros, los partidarios de la paz, continuaremos nuestra obra de propagación de
la verdad, de llamamiento a la razón y a la acción, sin descuidar ningún factor
favorable, venga de donde venga, pero sin ceder a ninguna amenaza, a ningún
chantaje.
Queremos que todos los pueblos del mundo puedan beneficiarse en paz de los
medios cada vez más poderosos con que todos podemos utilizar las fuerzas de la
naturaleza y, si algunos se envanecen de poder y quieren dominar al mundo porque
se creen en posesión de los procedimientos más eficaces para la destrucción de la
vida, deben saber y persuadirse que la multitud creciente de partidarios de la paz
arruinara su criminal empresa y los hará desaparecer para siempre".
Fréderic Joliot Curie (1950)
Adaptado del Llamamiento de Estocolmo contra las armas atómicas. Parte del discurso de
apertura de la 3ª sesión del Comité del Congreso Mundial de los partidarios de la Paz,
celebrado en Estocolmo en 1950. Varios Autores (1972). Madrid: Anagrama.
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GUÍA DE ACTIVIDADES AL LLAMAMIENTO DE ESTOCOLMO
(Fréderic Joliot Curie)
A.1. ¿Cómo se puede obtener grandes cantidades de energía del núcleo atómico?
A.2. ¿Crees que la Ciencia es neutral?
A.3. ¿Es responsable el científico de la inadecuada utilización de sus
descubrimientos?
A.4. Elabora un resumen biográfico de Fréderic Joliot Curie en el que se destaquen
los aspectos históricos, sociales, políticos y culturales de la sociedad de sus época..
A.5. Realiza una pequeña investigación en la que relaciones científicos agrupaciones
de científicos y organizaciones internacionales que destaquen en la lucha por la paz
y el desarme.
A.6. Comenta la frase: " Si quieres la paz prepárate para la guerra"
A.7. ¿Crees necesaria la inversión de enormes presupuestos para fines militares?
A.8. Señala las aplicaciones que conozcas de las reacciones nucleares.
A.9. Explica las diferencias entre la fusión y la fisión nuclear ¿Cómo se produce tan
elevada cantidad de energía en estos procesos?
A.10. ¿Cuáles serían las consecuencias de una guerra mundial nuclear?
¿Sobreviviría la especie humana?
A.11. Las centrales nucleares, ¿son necesarias?, ¿cómo funcionan?, ¿son seguras?
A.12. Valora críticamente sopesando aspectos positivos y negativos, el papel jugado
por la ciencia en la historia de la humanidad?
A.13. Comenta brevemente hasta que punto existe " la neutralidad de la ciencia" y "
la responsabilidad del científico". "Se pueden y se deben limitar los avances
científicos."
A.14. ¿Quiénes deben decidir en materia de inversiones y en fijar los temas y las
prioridades en la investigación científica?
A.15. ¿Deben existir temas cuyo conocimiento científico sea declarado secreto y
materia reservada? En su caso ¿Cuáles? ¿Por qué?
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Francisco Martínez Navarro
Documento: "El manifiesto de Russell - Einstein
Ante la trágica situación que enfrenta la humanidad, creemos necesario que los científicos deben reunirse en una
conferencia, para valorar los peligros crecientes que se desprenden del desarrollo de las armas de destrucción masiva,
y para discutir una resolución redactada en el espíritu del borrador que se adjunta a ésta.
No hablamos en esta ocasión como miembros de tal o cuál nación, continente o credo, sino como seres humanos,
miembros de la especie humana, cuya supervivencia ya está puesta en duda. El mundo esta lleno de conflictos y, por
encima de todos los conflictos menores, está la titánica lucha entre el comunismo y el anticomunismo.
Casi todas las personas políticamente conscientes están sensibilizadas con respecto a alguno de estos conflictos. Pero
es necesario que nos desprendamos de percepciones parciales, para considerarnos miembros de una especie biológica
que ha tenido una extraordinaria historia y cuya desaparición no es deseada por ninguno de nosotros.
Hemos de aprender a pensar de una nueva forma. Tenemos que aprender a preguntarnos, no que medidas hay que
tomar para que el grupo que preferimos obtenga la victoria militar, porque este tipo de medidas ya no existen, sino
qué medidas hay que tomar para prevenir la conflagración militar, cuyo resultado sería desastroso para cualquiera de
las partes.
La opinión pública, e incluso muchas personas con puestos de autoridad, no saben aún lo que sería una guerra donde
se usaran armas nucleares. Todavía se piensa en términos de destrucción de ciudades. Se entiende que las nuevas
bombas son más potentes que las viejas, y que mientras una bomba A pudo destruir Hiroshima, una bomba H podría
destruir ciudades tan grandes como Londres, Nueva York o Moscú.
No cabe duda de que una guerra en la que se usaran estas bombas H supondría la destrucción de estas grandes
ciudades. Pero esto sería uno de los desastres menores que deberíamos afrontar. Si todos los habitantes de Londres,
Nueva York o Moscú fuesen exterminados, el mundo podría, en cuestión de algunos siglos, recuperarse del golpe. Pero
sabemos, especialmente tras las pruebas nucleares de Bikini, que las bombas atómicas pueden extender gradualmente
la destrucción sobre un área muy superior a la inicialmente supuesta.
Se sabe de fuentes muy fiables, que es perfectamente posible fabricar una bomba que sea unas 2.500 veces más
potente que la que destruyo Hiroshima. Tal bomba, si estallara sobre la superficie terrestre o debajo del agua, emitiría
partículas radioactivas hacia las capas más altas del aire, que luego descenderían sobre el suelo en forma de lluvia o
polvo mortal. Fue precisamente este polvo el que contagió a los pescadores japoneses y a al pesca capturada por ellos.
Lo cierto es que nadie sabe con certeza hasta dónde podría extenderse la difusión de esas mortíferas partículas
radioactivas, pero las fuentes más rigurosas son unánimes al afirmar que es muy posible que una guerra a base de
bombas H signifique la muerte universal, una muerte que solo sería súbita para una minoría y que para la mayoría
restante, representaría una lenta tortura de enfermedades y desintegración... Hemos comprobado que las personas
que más saben son las más pesimistas. Este es pues el interrogante que planteamos, espantoso, terrible e ineludible:
¿desaparecerá la raza humana o la humanidad renunciará a la guerra? Mucha gente no acepta tal alternativa, porque
le parece muy difícil que se consiga desterrar la guerra. La supresión de la guerra exigiría desagradables limitaciones
de la soberanía nacional... La gente apenas puede imaginarse que ellos mismos individualmente, y las personas a las
que quieren, están en inminente peligro de perecer angustiosamente....
Ante nosotros está, si lo escogemos, un continuo progreso en términos de felicidad, conocimiento y sabiduría.
¿Escogeremos la muerte como alternativa, sólo porque somos incapaces de suprimir nuestras querellas?
Hacemos, como seres humanos, un llamamiento a los seres humanos: Recuerda que eres humano y olvida el resto. Si
los hombres obramos así, se abrirá ante nosotros el camino hacia un nuevo paraíso, en caso contrario, quedará con
nosotros el peligro de la muerte universal.
Resolución del Congreso:
Invitamos a este Congreso a los científicos del mundo y al público en general, a suscribir la siguiente resolución:
"Ante el hecho de que en toda futura guerra mundial se emplearán con certeza las armas nucleares, y de que
tales armas amenazan la existencia misma de la humanidad, hacemos un llamamiento a los gobiernos de todo el
mundo, para que entiendan, y lo reconozcan públicamente, que sus propósitos ya no pueden lograrse mediante
una guerra mundial y, consecuentemente, para que resuelvan por medios pacíficos cualquier contenciosos que
exista entre ellos".
Profesor Bertrand Russell y Profesor Albert Einstein (Premio Nobel de Física) Abril 1955
Profesor Max Born (Profesor de física teórica en Berlín, Francfort, Göttingen y Edimburgo; premio Nobel de Física)
Profesor P.W. Bridgman (Profesor de física teórica, Universidad de Harvard; premio Nobel de Física)
Profesor L. Infeld (Profesor de física teórica de Varsovia)
Profesor F. Joliot Curie (Profesor de física en el Collège de France; Premio Nobel en química)
Profesor Linus Pauling(Profesor de química, Instituto de Tecnología de California; premio Nobel de química)
Profesor Hideki Yukawa (Profesor de física teórica. Universidad de Kyoto; premio Nobel de Física)...