lunes, 28 de noviembre de 2016

FREDERICK SODDY

Nobel Química-1921



         Después de estudiar en Oxford, Soddy se marchó a Canadá en el año 1899 y trabajó con Rutherford en la Universidad McGill. Estando allí entre él y Rutherford desarrollaron una teoría que explicaba el fenómeno de la desintegración radiactiva. Ambos sugirieron, al igual que Boltwood, que cada elemento radiactivo, empezando por el uranio o el torio, se desintegra para formar otro elemento al mismo tiempo que emite una partícula subatómica. Este nuevo elemento, a su vez, se vuelve a desintegrar y así sigue la cadena, en cascada, hasta llegar a la formación del plomo.
         Se conocen tres series de desintegraciones consecutivas de este mismo tipo y la existencia de una cuarta, ya que aunque no se da en la naturaleza fue creada en el laboratorio una generación después del trabajo de Soddy.
         En el año 1902 Soddy volvió a Inglaterra para trabajar con Ramsay. Pudo presentar entonces una nueva faceta de la transformación radiactiva, puesto que demostró espectroscópicamente que el helio se formaba en el transcurso de la desintegración del uranio.
         En el proceso de la desintegración radiactiva fueron detectados de cuarenta a cincuenta elementos distintos (como demostraban las diferencias  en cuanto a propiedades radiactivas) y, sin embargo, no había más de diez o doce lugares al final del sistema periódico donde podían colocarse. Ningún químico, se planteaba ni, quería desterrar la tabla de Mendeleiev, tan enormemente útil, a no ser que no quedara más remedio y fuera completamente necesario y demostrado. Por tanto, los químicos se afanaban en buscar algún método para colocar el gran el gran número de elementos intermedios que se habían encontrado.
         Soddy sugirió que los diferentes elementos producidos en las transformaciones radiactivas eran capaces de ocupar el mismo lugar en el sistema periódico, y en 1913 llamó a dichos elementos isótopos, a partir de las palabras griegas <mismo lugar>. Más adelante indicó las posiciones en las cuales se podían encontrar los isótopos elementales, sugiriendo que la emisión de una partícula alfa hace que el elemento que la emita se transforme en un nuevo elemento con un número atómico disminuido en dos unidades. La emisión de una partícula beta aumenta el número atómico en una unidad. De esta manera, todos los elementos radiactivos intermedios podían colocarse en el sistema periódico.
         Durante los años siguientes se puso de manifiesto la teoría de que los isótopos eran realmente versiones de un único elemento químico. Los isótopos diferían en la masa del núcleo y, por tanto, tenían características radiactivas diferentes (puesto que éstas dependen de la naturaleza del núcleo). Por otro lado, todos los isótopos de un cierto elemento tienen el mismo número de electrones en la región externa del átomo y, por tanto, tienen las mismas propiedades químicas (ya que estas dependen del número y de la distribución de los electrones del átomo).
         Para el año 1914 Soddy había demostrado, de manera bastante concluyente, que el plomo era el último elemento estable en el cual se convertían los elementos radiactivos intermedios. (Boltwood había sugerido que esto podía ser así, una década antes.) Resultó que el plomo encontrado en rocas que contenían uranio o torio no tenía el mismo peso atómico que el encontrado en rocas no radiactivas. Esto fue claramente demostrado por T. W. Richards. Las muestras diferentes del plomo eran químicamente iguales, lo que demostraba el hecho de que los isótopos diferían en la masa del átomo, pero no en las propiedades químicas.
         Al cabo de cinco años se demostró la existencia de isótopos en muchos elementos que no eran ni radiactivos ni se habían formado por radiactividad, gracias a J. J. Thomson y más particularmente a Aston.

         Por el descubrimiento de los isótopos, Soddy recibió el premio Nobel de Química de 1921. Dos años antes había aceptado una cátedra en Oxford y allí permaneció hasta el año 1936 que se retiró. Su retiro tuvo lugar a una edad relativamente temprana a causa de la aflicción que le supuso la muerte de su mujer.

lunes, 14 de noviembre de 2016

HIDEKI YUKAWA

Nobel Física-1949


         Yukawa estudió en la Universidad de Kyoto, graduándose en 1929. Realizó sus estudios de posgraduado en la Universidad de Osaka, obteniendo su doctorado allí en 1938, al mismo tiempo que daba clases.
         A mediados de los años treinta Yukawa se dedicó al problema de qué es lo que mantiene unido al núcleo de un átomo. Después del descubrimiento del neutrón de Chadwick en 1932, Heisenberg había establecido que el núcleo atómico debería estar compuesto solo de protones y de neutrones. Si esto ocurría, las únicas cargas eléctricas positivas deberían encontrarse en el núcleo y éstas se transmitirían una fuerte repulsión entre sí, particularmente cuanto más juntas estuvieran dentro del núcleo. Heisenberg había sugerido la existencia de <fuerzas de intercambio> pero no había puntualizado lo que dichas fuerzas pudieran ser.
         Yukawa razonó que las fuerzas electromagnéticas ordinarias estaban relacionadas con la transferencia de fotones y que en el interior del núcleo debería existir una fuerza nuclear relacionada con la transferencia de alguna otra entidad. Dicha fuerza nuclear, si existía, debería ser de muy pequeño alcance, es decir, cubriendo distancias que no sobrepasaran a las del tamaño del núcleo (aproximadamente diez trillonésimas de centímetro), la fuerza debería ser muy poderosa, lo suficiente para vencer la repulsión electromagnética entre los protones del núcleo y, sin embargo, debería disminuir muy rápidamente con la distancia, de modo que ya no pudiera detectarse fuera del núcleo, incluso a la distancia del electrón más cercano.
         Yukawa postuló una teoría por medio de la cual se ponía en evidencia la existencia de dicha fuerza por medio de la transferencia de partículas entre los neutrones y los protones del núcleo. Dichas partículas poseían masa y cuanto menor era la proporción de la fuerza, sería mayor la masa. Una fuerza que se pusiera en evidencia solo en la anchura del núcleo, la masa de la partícula que se transfiere tendría que ser aproximadamente doscientas veces mayor que la del electrón y aproximadamente un noveno de la del protón o la del neutrón.
         En 1935, cuando Yukawa publicó sus teorías, no se conocía ningún tipo de partícula de tamaño intermedio. Sin embargo, al año siguiente, Anderson descubrió una que se llamo mesón. Durante algún tiempo parecía como si la teoría de Yukawa se hubiera confirmado, hasta el punto de postular la existencia de una partícula de tamaño intermedio. (La partícula tenía una vida muy corta, pero la teoría de Yukawa había predicho este fenómeno.)
         Desgraciadamente el mesón de Anderson no interaccionaba con los núcleos atómicos de manera considerable, y la teoría de Yukawa requería dicha interacción. En 1947 se descubrió un segundo mesón ligeramente más pesado, gracias al trabajo de Powell, que cumplía todos los requisitos.
         Se consideró entonces que Yukawa tenía suficientes méritos y en 1949 se le concedió el premio Nobel de física, siendo el primer japonés en recibir un premio Nobel.
         En 1936 Yukawa había predicho también que un núcleo podía absorber uno de los electrones situados en la capa más interna, fenómeno equivalente a la emisión de un positrón. Puesto que los electrones más internos pertenecían a la capa K el proceso se llamó captura K. La predicción se verificó en 1938.

         En 1948 Yukawa, invitado por Oppenheimer, visitó el Institute for Advanced Study en Princeton y posteriormente dio una serie de conferencia en la Universidad de Columbia. En 1953 volvió a la Universidad de Kyoto.