ENRICO FERMI: CÓMO CRISTÓBAL COLÓN DESCUBRIÓ UN

ENRICO FERMI: CÓMO CRISTÓBAL COLÓN DESCUBRIÓ UN NUEVO
MUNDO
Juan Manuel Rivera Juárez – Elva Cabrera Muruato
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http://fisica.uaz.edu.mx/~jmrivera
Enrico Fermi en 1942 en la Universidad de Chicago logró la primera reacción nuclear en
cadena (una reacción controlada) que dio paso a la mas descontrolada de todas: la bomba
atómica.
Pero detrás de estos hechos que lo marcarían para siempre, hay una larga historia de lucha
por descubrir los misteriosos secretos del núcleo atómico, una lucha en la que participaron
muchos otros protagonistas y entre los que no faltó el odio, el amor o la indiferencia.
Fermi se interesó por la física a los 14 años de edad, tras la lectura de un viejo texto escrito
en latín: Elementorum physicae mathematicae, un libro de 900 páginas publicado en 1840
por un jesuita del Colegio Romano. Su historial académico fue excelente, disfrutando de
una gran memoria que le permitía recitar la Divina Comedia de Dante y gran parte de
Aristóteles. Gozaba de una gran facilidad para resolver problemas de física teórica y una
gran capacidad de síntesis. En su juventud Enrico disfrutaba aprendiendo física y
matemáticas, compartiendo sus intereses con su hermano mayor, Giulio.
La muerte de éste en forma repentina, debido a un absceso en la garganta en 1915, perturbó
a Enrico y aumentó su dedicación a los estudios de la ciencia para distraerse. Según su
propio relato, todos los días pasaba delante del hospital donde falleció Giulio hasta que se
hizo insensible a la pena.
Enrico estableció amistad con otro estudiante interesado en la ciencia llamado Enrico
Persico, los dos colaboraron en proyectos científicos tales como la construcción de un
giroscopio, y la medición del campo magnético de la Tierra. El interés de Fermi por la
física aumentó cuando un amigo de su padre le regaló varios libros sobre física y
matemáticas, que leyó con gran avidez.
Fermi ingresó en la Universidad de Pisa en 1922 (donde estudió la carrera de física y se
doctoró al cumplir los 20 años) justo unos meses antes de que Benito Mussolini tomara el
poder en Italia, por aquella época a Enrico le importaba muy poco la política, su único
interés era profundizar en la ciencia. Tomó la decisión de realizar estudios posdoctorales en
Alemania, donde realizo sus investigaciones bajo la supervisión de Max Born (toda una
autoridad en el campo de la mecánica cuántica). Al concluir este periodo de formación
Fermi publicó un trabajo muy original “Un Nuevo Método Estadístico para Predecir el
Comportamiento de los Electrones” y tanto impresionó a la comunidad científica que la
Universidad de Roma le ofreció (sin necesidad de examen de oposición) el cargo de
profesor titular en el departamento de física teórica.
Fermi tenia apenas 25 años cuando empezó a trabajar en la Universidad de Roma
(convirtiendo a esta ciudad en uno de los centros de investigación mas importantes del
mundo), le aposto a la juventud y formó un equipo de trabajo eligiendo a colaboradores de
alrededor de 20 años de edad y con muchas ganas de trabajar (algunos integrantes del grupo
fueron Emilio Segre, Edoardo Amaldi, Oscar D'Agostino, y más tarde Bruno Rossi). Este
grupo realizó proyectos muy importantes en el campo de la física teórica, sin embargo cada
vez se sentían más atraídos por el mundo de la experimentación. Fermi en lo particular
estaba fascinado con el reciente descubrimiento del neutrón y con los trabajos de la pareja
francesa Joliot – Curie (la hija de Pierre y Marie Curie) quienes fueron los primeros en
conseguir radiactividad con métodos artificiales. La pareja descubrió que en el proceso de
bombardeo el átomo absorbía una partícula alfa a la vez que se producían protones y
neutrones, e incluso positrones (la antipartícula del electrón). De esta manera obtuvieron
isótopos radiactivos de elementos que no lo eran y revelaron la posibilidad de aplicar sus
descubrimientos para conseguir cambios químicos en procesos fisiológicos. Sus
suposiciones fueron verificadas posteriormente al detectarse la absorción de yodo
radiactivo por parte de la glándula tiroides (el descubrimiento del neutrón en 1932 por Sir
James Chadwick y del positrón por Carl D. Anderson fueron también consecuencia de las
investigaciones realizadas por el matrimonio). Enrico Fermi se propuso realizar los mismos
experimentos pero con una metodología diferente: en lugar de bombardear elementos con
partículas alfa (como lo hacía la pareja) se propuso ver lo que ocurría si los bombardeaba
con neutrones y descubrió lo que menos esperaba.
Fermi comprendió que el neutrón era el arma perfecta para desentrañar al núcleo atómico,
ya que al no tener carga eléctrica penetraba fácilmente en él. Con un equipo
extremadamente simple Fermi comenzó a bombardear sistemáticamente los elementos de la
tabla periódica, comenzando por el elemento más ligero hasta llegar a los más pesados. En
el proceso Fermi y sus colaboradores analizaban los productos químicos finales del
bombardeo con neutrones (con resultados más o menos previsibles). Cuando por fin
llegaron al uranio (el elemento químico mas pesado conocido) entonces sucedió algo muy
extraño: se encontró que más de un elemento era producido por el bombardeo, y que al
menos uno de los productos radiactivos parecía no ser ninguno de los elementos existentes
en los confines del uranio, se había producido una emisión de sustancias radiactivas que
nadie (ni el propio Fermi) pudo en su momento identificar.
Esto ocurrió en diciembre de 1942, cuando Fermi y sus colaboradores se encontraban en un
obscuro sótano de la Universidad de Chicago (su laboratorio), el grupo llevaba mucho
meses preparándose para aquel momento el que llegó a las 3:45 horas de la tarde, cuando
consiguieron realizar la primera reacción nuclear en cadena, al verificar el fenómeno
comprendieron que poseían un arma de infinito poder y no supieron como reaccionar, la
lógica excitación dio pasó a la incredulidad y también un poco al miedo. Fermi y sus
colaboradores acababan de descubrir un nuevo mundo que para bien o para mal iba a
trastocar el destino del hombre “ el mundo inexplorado de la energía nuclear.
Su desconcierto fue absoluto, ni él mismo sabía (a ciencia cierta) lo que había ocurrido, la
opinión científica generalizada era que había descubierto un nuevo elemento radiactivo, él
sin embargo no lo tenia muy claro (en realidad no se había producido un nuevo elemento
como posteriores análisis lo demostraron: habían dividido los átomos de uranio), y a pesar
de ello aceptó con mucho gusto el Premio Nobel que le otorgaron en 1938 por su
inexplicable aportación, entre otras razones porque le brindaba la oportunidad de viajar a
Suecia para recibir el premio y la posibilidad de abandonar Italia para escapar de la sombra
opresora del régimen fascista de Benito Mussolini. En Estocolmo escandalizó a sus
compatriotas al negarse a saludar con el gesto fascista, en realidad poco le importaba lo que
pensaran, pues había decidido aprovechar la estancia en Suecia para emigrar con su familia
a los Estados Unidos de Norte América.
En una segunda serie de experimentos con bombardeo de neutrones, Fermi y sus
colaboradores descubrieron que haciendo pasar los neutrones a través de otros elementos
(agua o parafina) podían ser frenados y la cantidad de radiactividad artificial que producían
aumentaba en gran medida. En ese momento Fermi y los miembros de su grupo obtuvieron
una patente italiana por este método.
En 1938 un físico alemán Otto Hahn repetía por primera vez los experimentos de Fermi con
la intensión de identificar exactamente lo que había sucedido, para ello (como lo
comentamos en la publicación del jueves 5 de mayo de 2016) contó con la inapreciable
ayuda de Lise Meitner quien fue en definitiva la que encontró la respuesta. El núcleo de
uranio había estallado al tener contacto con el neutrón y al fraccionarse había liberado una
impresionante cantidad de energía, Fermi por consiguiente no había descubierto un nuevo
elemento radiactivo, sino algo de mucho mayor alcance: los secretos hasta entonces
ignorados de la fisión nuclear.
Fermi comprendió lo que eso implicaba, tomo conciencia de que el uranio debidamente
tratado podía transformarse en un arma de poder incalculable y no quiso imaginar las
consecuencias si llegará a caer en manos de la Alemania Nazi, por lo que no quedaba más
remedio que adelantarse a Hitler, por ello escribieron una carta al Presidente de los Estados
Unidos en la que le informaban (por primera vez) de la posibilidad de fabricar una bomba
atómica. Se la entregó personalmente Albert Einstein el 11 de octubre de 1939 y tres años
después en 1942 el Presidente dio el visto bueno para que intentarán producir con la mayor
discreción posible una reacción nuclear en cadena.
El lugar elegido para el proyecto (denominado proyecto Manhattan) fue un sótano de la
Universidad de Chicago cuya ventana al ras del suelo se encuentra hoy pintada de rojo, es
un recordatorio para todos los que pasan por ahí que un día hace más de 50 años el mundo
cambió, ya nada volvió a ser como antes porque el hombre en su insaciable afán de
aprender había descubierto las inmensas posibilidades (buenas y malas) de la energía
nuclear. Con posterioridad se opuso al desarrollo de la bomba de hidrógeno por razones
éticas.
Al finalizar la guerra, cuando la Universidad de Chicago decidió mantener juntos el núcleo
de los científicos que habían trabajado en el desarrollo de la bomba, Fermi se unió al
personal de la recién fundada "Instituto de Estudios Nucleares ". Después de eso, continuó
sus investigaciones sobre el núcleo del átomo, concentrándose en la naturaleza de las
partículas que componen el núcleo. Como ayuda en estas investigación, Fermi fue consultor
en el diseño del sincrociclotrón de la Universidad.
Los fermiones, el Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilab), el elemento químico
Fermio y la Estadística de Fermi-Dirac reciben su nombre en su honor. El Premio
presidencial Enrico Fermi fue establecido en 1956, en recuerdo de sus logros científicos y
su excelencia como científico. El departamento de la Universidad de Chicago en el que
trabajó durante varios años se llama en la actualidad Instituto Enrico Fermi. Así mismo, el
cráter lunar Fermi lleva este nombre en su honor.
El 16 de noviembre de 1954, el presidente Eisenhower y la Comisión de Energía Atómica
decidieron honrar a Enrico Fermi con un premio especial por toda una vida de logros en la
física y, en particular, por su papel vital en el desarrollo de la energía atómica. Poco
después de recibir este honor, Enrico Fermi murió de cáncer a la edad de 53. Esté premio a
partir de 1956 fue instituido como el Premio Presidencial Enrico Fermi, es uno de los
honores de ciencia y tecnología más antiguos y prestigiosos otorgados por el gobierno de
Estados Unidos. Los primeros ganadores del Premio Fermi incluyen a: John von Neumann,
Ernest O. Lawrence, Eugene P. Wigner, Glenn Seaborg I., Hans Bethe, Edward Teller, y J.
Robert Oppenheimer.