lunes, 1 de febrero de 2016

ENRICO FERMI

Nobel Física-1938






         Fermi recibió su doctorado en la Universidad de Pisa en 1922, justo unos meses antes de que Benito Mussolini subiera al poder en Italia. A partir de entonces, Fermi realizó trabajos posdoctorales en Alemania bajo la supervisión de Born, pero volvió a Italia en 1924 y en 1926 fue nombrado profesor de física en la Universidad de Roma.
         En cuanto Chadwick descubrió el neutrón en 1932, Fermi empezó a interesarse inmediatamente por dicha partícula. Las partículas neutras eran su fuerte, puesto que fue él el que dio el nombre de neutrino a la partícula postulada por Pauli. Fermi prosiguió sus trabajos para desarrollar algunos principios matemáticos relacionados con la emisión del neutrino.
         La importancia del neutrón era tal que gracias a él se podían iniciar muchos tipos nuevos de reacciones nucleares. Por un lado, la falta de carga del neutrón era la consecuencia de que el núcleo atómico, positivamente cargado, no lo repeliera como ocurría con las partículas alfa y los protones, ambos también cargados positivamente. Por esta razón cuando se “bombardeaba” un núcleo atómico con neutrones no era necesario producir grandes energías para comunicárselas al neutrón, utilizando aceleradores de partículas como los construidos por Cockcroft, Van de Graaff y Lawrence. De hecho, los neutrones tenían más efecto cuando poseían menos energía (cuando eran más “lentos”).
         Fermi descubrió esto cuando se dio cuenta de que los neutrones producían efectos particularmente grandes, al iniciar las reacciones nucleares, cuando se les hacía pasar previamente a través de una capa de agua o de parafina. Los átomos ligeros de dichos compuestos absorbían parte de la energía de los neutrones en alas colisiones que sufrían y los “frenaban” hasta el punto en que se terminaban moviendo a la velocidad normal de las moléculas a la temperatura ambiente. Dichos “neutrones lentos” permanecían en las inmediaciones de un cierto núcleo durante una fracción de segundo más que los “rápidos” y eran absorbidos más fácilmente.
         Cuando un neutrón es absorbido por el núcleo de un cierto átomo el nuevo núcleo emite de vez en cuando una partícula beta y se convierte en el átomo del elemento siguiente superior. A Fermi se le ocurrió, por lo tanto, bombardear uranio con neutrones, decisión decisiva a la postre, con la idea de formar un elemento artificial situado por encima del uranio en el sistema periódico. Esto ocurrió en el año 1934 (no se conocía en la naturaleza este elemento transuranio, situado por encima del uranio). Fermi pensó durante algún tiempo que había obtenido realmente su nuevo elemento, y lo llamo uranio X.
         De hecho, Fermi tenía razón hasta cierto punto, como demostraría McMillan cinco años después. Sin embargo, en lo principal estaba equivocado. Cuando Hahn investigó el problema descubrió eventualmente que Fermi tenía entre manos algo mucho más importante de lo que él había sospechado. Estaba, sin saberlo, jugando con la fisión del uranio. A pesar de todo, por su trabajo sobre el bombardeo con neutrones y principalmente con neutrones lentos recibió el premio Nobel de física de 1938, meses antes de que Meitner revelara el secreto de la fisión.
         Sin embargo la vida se hacia cada vez más difícil para la familia. Fermi era antifascista y en la ceremonia de entrega del premio Nobel no apareció vestido con el uniforme fascista ni saludo como ellos. Ambas cosas habrían sido absurdas y fuera de lugar, pero la censurada prensa italiana creyó conveniente castigar a Fermi por tales omisiones. Además, la señora Fermi era judía y cuando la influencia de Hitler empezó a notarse en Italia se promulgaron leyes antisemitas. Desde Estocolmo, donde Fermi recogió el premio Nobel, él y su familia, se embarcaron para los Estados Unidos, donde permanecieron para siempre.
         Una vez en América, Fermi y otros, como Szilard, empezaron a preguntarse si en la fisión del uranio los neutrones emitidos podrían producir la fisión de otros átomos de uranio que a su vez produjeran más neutrones y más fisiones. Una reacción nuclear en cadena de este tipo produciría cantidades ingentes de energía en una fracción de segundo, todo ello a partir de un neutrón que podía suministrarse de las fuentes existentes en el aire gracias a los rayos cósmicos.
         Cuando se decidió establecer el Maniatan Engineer District para tratar de construir una estructura en la cual se pudiera producir una reacción en cadena semejante a la anteriormente citada, Fermi fue nombrado director del proyecto. Después de Peral Hatbour, Fermi era un “enemigo aliado” (no obtuvo la ciudadanía americana hasta 1945) pero las ideas sanas prevalecieron y este pequeño problema no interfirió en su trabajo.
         El uranio y el óxido de uranio aparecían almacenados en combinación con los bloques de grafito. Este último material servía para “frenar” a los neutrones y los convertía en “lentos”, con velocidades adecuadas para que fueran fácilmente absorbidos por el uranio de modo que se indujera la fisión de manera sencilla. (Los descubrimientos de Fermi de la década anterior pagaron su precio aquí). La estructura construida se llamo pila atómica, puesto que los bloques de grafito se apilaban uno encima de otro, además porque la palabra pila no insinuaba la naturaleza del trabajo. Fue el primer reactor nuclear que utilizó el término correcto.
         La pila atómica resultó ser un éxito. Contenía barras de cadmio que absorbían los neutrones hasta el momento en el que la fisión tuviera que iniciarse. Este momento llegó a las 15:45 del 2 de diciembre de 1942 en la Squash Court de la Universidad de Chicago, cuando las barras de cadmio se retiraron la reacción en cadena se automantuvo y la era atómica empezó. El acontecimiento fue anunciado (entre los que estaban al corriente del secreto) por un telegrama enviado por Compton, en el que se leía: <El navegante italiano a llegado al nuevo mundo>. Y, realmente, Fermi había realizado una hazaña tan sobrecogedora como la de otro navegante cuatro siglos y medio antes, Colón. Hazaña con un potencial no previsto ni imaginado, tanto para el bien como para el mal.
         Poco después de dos años y medio dichas reacciones de fisión se dispusieron de tal manera que podían producir violentas explosiones, que culminaron con el lanzamiento de dos bombas sobre las ciudades japonesas y el final de la Segunda Guerra Mundial.
         Cuatro años después, la Unión Soviética, bajo la dirección de Kurchatov repitió la hazaña americana y el espectro de la guerra nuclear se cernió sobre la aterrorizada humanidad.
         En 1945 Fermi aceptó un puesto de profesor en el Institute for Nuclear Studies. Murió de cáncer en 1954 y el elemento de número atómico 100, que se formó artificialmente al año siguiente, recibió el nombre de fermio en su honor.
         Fermi vivió lo suficiente para ver el desarrollo llevado a cabo por Teller y otros de un arma nuclear todavía mucho mayor y mortal que la bomba de fisión. Al igual que Oppenheimer, Fermi se opuso al desarrollo de la bomba H (o bomba de hidrógeno o de fusión),  a pesar de que anteriormente había aprobado el uso de la bomba de fisión en el Japón, durante la guerra. No llegó a vivir lo suficiente para ver como Rickower y Hinton aplicaron su reactor nuclear a otra serie de aplicaciones distintas de las bombas.


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