Lisa Meitner y la fisión nuclear

La ciencia hace a la gente tratar de luchar
desinteresadamente para llegar a la verdad y la objetividad,
enseña a la gente a aceptar la realidad,
con asombro y admiración, por no mencionar
el asombro y alegría que el orden natural
de las cosas produce en el verdadero científico”.
Lisa Meitner

Antes de pasar al tema, es útil dar unas explicaciones o hacer recordar algunos conocimientos que adquirimos cuando estudiábamos química. Lo hacemos para que el contenido del texto sea más comprensible.

Los átomos se componen de:

• NEUTRÓN, Partícula elemental del núcleo del átomo que no tiene carga eléctrica. “el neutrón tiene masa casi igual que la del protón y 2 000 veces mayor que la del electrón; aunque el número de protones para los átomos de un mismo elemento es invariable, puede cambiar el número de neutrones”.

• PROTÓN, Partícula elemental del núcleo del átomo y que tiene carga eléctrica positiva.

• ELECTRÓN, partícula con carga negativa del átomo.

Ahora hablemos de ese elemento que se llama Uranio, químico metálico de color gris plateado, el cual tiene 92 protones y 92 electrones, o sea posición número 92 en la tabla periódica y dentro del grupo de los actínidos, su masa atómica es de 238.02891, pero eso no es absoluto, ya que el uranio natural está formado por tres tipos de isótopos: uranio-238 (238U), uranio-235 (235U) y uranio-234 (234U). De cada gramo de uranio natural el 99,284 % de la masa es uranio-238, el 0,711% uranio-235, y 0,0085% uranio-234.

Un isótopo es un átomo de un mismo elemento, cuyos núcleos tienen una cantidad diferente de neutrones, por lo que su masa atómica es variable. El uranio tiene eso, tres isótopos, uno con masa atómica de 238, otro con 235 y un último con 234. El primero tiene muy poca probabilidad de fisionarse, que es romperse o dividirse su átomo por fisión, o la ruptura o división de su núcleo atómico en dos o más fragmentos de tamaño aproximadamente igual, acompañados de algunos neutrones y de gran cantidad de energía. La fisión siempre desprende energía. El isótopo 235 es el más vulnerable a la fisión, la que se puede provocar bombardeando con neutrones térmicos en un reactor nuclear y así provocar la reacción responsable de la liberación de energía.

El otro elemento de importancia, Plutonio, el que le sigue en la tabla periódica al Uranio, cuyo número atómico es 93, masa atómica 242, metal radiactivo e igualmente de color plateado, muy tóxico debido a su alta radiactividad, que se encuentra en cantidades muy pequeñas en el mineral de uranio extraído, pero que se obtiene artificialmente de la desintegración de neptunio. Plutonio fue descubierto primeramente por los norteamericanos.

Hace unas cuantas décadas había caído en mis manos un libro de un corresponsal americano para asuntos nucleares de la Casa Blanca. El apellido era Lourenz o Laurenz, algo así. El libro, traducido al ruso, relataba cómo se había llegado a crear la bomba atómica y cómo los alemanes, sin ellos proponérselo, habían dado información científica suficiente para que los americanos llegarán al clavo del asunto. Me resultó fascinante, aprendí qué cosa era el Uranio, el agua pesada y otras tantas cosas más formuladas por grandes de la ciencia comenzando por Einstein. En todo ese asunto, un papel importante, también sin proponérselo, lo tuvo la científica Lisa Meitner.

Crear la bomba se dice fácil, pero lograrlo llevó años y trabajo de muchos científicos, y es aquí que el mérito se lo lleva la notable científica austriaca-judía, ya anteriormente mencionada. Ella fue quien en realidad logró interpretar plenamente la llamada fisión nuclear, lo cual originó posteriormente otros desarrollos hasta llegar a comprender como obtener energía a partir del átomo.

Lisa Meitner nació en Viena, Austria, el 7 de noviembre de 1878. Su familia era judía de origen, pero convertida al cristianismo posteriormente. A finales del siglo XIX las mujeres en Austria estaban excluidas legalmente de estudiar en las universidades. Por suerte, había necesidad de poder dar atención médica a la población de Bosnia y Herzogovina, lo que provocó que en 1897 el Gobierno austríaco aprobara que las mujeres cursaran licenciatura de ciencias y letras.

Lisa inició estudios universitarios en 1901 y las clases impartidas por el físico Ludwig Boltzmann le fascinaron. El científico en cuestión se dio a la tarea de fundar una comunidad científica en su centro y al ver el interés de Lisa no dudó en incluirla. La joven estudiante se destacó tempranamente en la universidad. En 1906 logró doctorarse, pero futuro no tenía ninguno en Viena, por lo que se trasladó a Berlín. Ya desde ese entonces deseaba realizar estudios sobre radioactividad.

Lisa Meitner

Lisa Meitner

En Berlin solició poder asistir a las clases de Max Planck, quien viendo el talento de Lisa, no dudó en concederle el permiso. En ese período conoció al físico Otto Hahn (Hahn significa gallo en alemán y a veces así se le llamaba cariñosamente) y se dispuso a trabajar con él en laboratorio, pero las mujeres no podían allí trabajar, por lo que se le cedió un local en el sótano del instituto para poder trabajar. Ella no podía subir al primer piso donde trabajaba el gallo. Los primeros trabajos de ellos dos fueron sobre el actinio. Hanh tenía más conocimientos de química y Lisa era muy sabia en física. En 1909 publicaron sus tres primeros trabajos, luego tres más y así sucesivamente, buena productividad científica, de cuya investigación se derivó el descubrimiento del protactinio, elemento radiactivo, en 1918.

Hanh y Lisa trabajaron juntos en laboratorio del Instituto de Química Káiser Wilhelm. A la vez fungía como profesora en este centro científico-docente. Toda esta fructífera colaboración quedó detenida cuando Adolf Hitler llegó al poder en 1933. Lisa inicialmente no fue despedida de inmediato, era judía, pero tenía un tremendo prestigio como científica, además no era alemana, sino austríaca. Ella continuó su trabajo como siempre y dedicó atención a los experimentos que el italiano Enrico Fermi realizaba sobre el bombardeo con neutrones de diversos elementos. Chadwick había descubierto el neutrón, lo cual ayudó enormemente a comprender mejor las partículas que se hallaban en el núcleo. Lisa no se quedaba atrás, por primera vez ella detectaba la presencia del positrón, que viene a ser la antipartícula del electrón, que posee la misma masa pero con carga opuesta, y explicó más sobre el espectro beta y gamma y las partículas alfa.

La persecución nazi sobre los judíos llegó a niveles ya intolerables en 1938. Lisa perdió su nacionalidad austríaca, le privaron de su pasaporte, y Mentzel, nuevo jefe del consejo de investigación, exigió al director del Instituto, Hahn en este caso, la expulsión de Lisa del centro, algo que el gallo no pudo evitar. Al principio, cuando esto sucede, uno puede sentirse desorientado. Para suerte de Lisa, sus amistades como Paul Scherrer y el famoso Niels Bohr buscaron formas para que saliera del país. Lisa abandonó Alemania secretamente en 1938, inicialmente viajó a Holanda, luego se trasladó a Estocolmo, Suecia, con la idea de continuar investigaciones en el Instituto de Manne Siegbahn de la Universidad de Estocolmo. Allí laboraba su sobrino, Otto Frisch. El ambiente nuevo laboral en Suecia no fue el mejor, nuevamente se encontró con prohibiciones de género, y los recursos dados para investigar no eran abundantes.

Otto Hahn

Otto Hahn

La comunicación de Hahn con Lisa continuaba, el alemán sabía que Lisa era capaz de interpretar mejor los resultados que él, por lo que no dejaron de escribirse continuamente por vías secretas. Con Hahn laboraba otro físico, Fritz Strassmann. De esta forma y mediante esta colaboración se logró el primer ejemplo de la fisión nuclear. La explicación del fenómeno corrió de la mano de Lisa. Hahn publicó sus resultados en 1939, en la revista Nature. Lisa no fue siquiera mencionada en dicho trabajo, todo eso a pesar que fue Lisa, quien explicó todo el fenómeno e introdujo por primera vez el término de fisión nuclear. De hecho al realizarse la fisión nuclear se liberaba una cantidad de energía enorme, según relataba el mismo Hahn. Por su parte Lisa alababa los logros de Hahn y Strassman: “”Otto Hahn y Fritz Strassmann fueron capaces de descubrir la fisión nuclear usando una química excepcional, una química fantásticamente buena, que estaba muy por delante de lo que nadie más era capaz en ese momento. Los estadounidenses aprendieron a hacerlo más tarde. Pero en ese momento, en 1938, Otto Hahn y Strassmann eran en realidad los únicos que podían hacerlo. Nadie realmente pensaba sobre la fisión antes de su descubrimiento.” Toda esta declaración, a pesar de la molestia de ser excluida como autora de la publicación. Ella mantuvo su relación científica con Hahn, y le aclaraba dudas que pudiera tener.

La fisión nuclear del uranio 235 provoca la llamada reacción en cadena y libera a su vez una elevada cantidad de energía, la que puede usarse con fines pacíficos, por ejemplo: suministro de energía en ciudades e industrias, o para componer la llamada bomba atómica. Los expertos nazis trataron de elaborar un explosivo haciendo uso de la susodicha fisión, pero como ya dijimos, no todo isótopo de uranio responde igual al bombardeo con neutrones. Había que enriquecer el uranio, en este caso lograr que el isótopo 235 predominara en un 90%.

Esquema de control de los neutrones liberados en la fisión en cadena

Esquema de control de los neutrones liberados en la fisión en cadena

Para poder producir la fisión se puede usar el isótopo Plutonio 239, el cual es raro y se produce en reactores nucleares a partir del Uranio 238, para lo cual se captura un neutrón que se convierte en Neptunio 239 y este a su vez rápidamente se convierte en Plutonio 239. La fisión termina en dos núcleos que producen entre 2 y 3 neutrones. Los alemanes habían llegado a descubrir el Plutonio, pero más tarde que sus enemigos norteamericanos, de ahí que la tecnología norteamericana haya llegado primero a realizar la bomba atómica. Al parecer los alemanes tampoco dominaban el uso de agua pesada, que es agua con el hidrógeno reemplazado por deuterio (2H). La fisión del Uranio 235 es factible con neutrones de baja velocidad. Usualmente estos neutrones en la fisión muestran una alta velocidad, y eso previene que otros núcleos de Uranio235 sean capturados y fisionados. El agua pesada es el remedio para reducir la velocidad de los neutrones, ya que parte de la energía de estos quedan atrapadas por las moléculas del agua pesada.

Los norteamericanos, convencidos que la bomba atómica estaba a la mano, habían insistido en disponer de la experiencia de Lisa para tal empeño. La invitaron a viajar de Suecia a EEUU para trabajar en el denominado proyecto Manhattan, pero la destacada científica claramente les respondió que no quería saber de bombas.

Con todo bombo y platillo, Hahn recibió el premio Nobel de química en 1944 y la que en realidad había descubierto el fenómeno de la fisión nuclear ni siquiera fue mencionada. Detrás de esa decisión estaba la presencia de Siegbahn, director del laboratorio sueco, donde Lisa trabajara y que le hiciera la vida difícil a la gran científica.

En 1945 los aliados tomaron Berlín y detuvieron a todo el personal que trabajaba en el proyecto Urano. Fueron llevados a Inglaterra y allí sometidos a interrogatorio permanente, pues los locales tenían micrófonos por doquier. Allí todo el mundo echó las culpas del experimento de la fisión nuclear a Hahn, quien realmente reconocía lo realizado, pero que creía que no se había dado antes porque Lisa entorpecía esta investigación, algo realmente dudoso. Para colmo, cuando Hahn fue a recoger su Nobel en 1947, él no fue capaz ni en un instante de hablar de la importancia decisiva de la colaboración con Lisa Meitner. La científica, muy dolida por lo sucedido, decidió nunca más cruzar palabra escrita u oral con Hahn.

No obstante a todas estas miserias que sabemos existe en el mundo de la ciencia, la envidia y hasta el complejo de inferioridad, Lisa visitó EEUU y fue declarada la mujer del año en 1946. Luego recibió otros premios como el de la ciudad de Viena a la ciencia en 1947, la medalla Max Planck en 1949, el premio Otto Hanh en 1955, la medalla Wilhelm Exner en 1960, la medalla Dorothea Schlözer de Göttingen en 1962 y muchos galardones más. En 1966 Hahn, Lisa y Strassman recibieron el premio Enrico Fermi. Hahn intentó que a Lisa no se le concediera dicho premio, por suerte Strassman fue de un parecer contrario.

Lisa falleció el 27 de octubre de 1968 en Cambridge, Inglaterra, tenía entonces 90 años. Ella como Marie Curie han pasado a la historia como ejemplos de personas dedicadas a la ciencia y ejemplos de mujeres que con su actitud demuestran que el género no impide el desarrollo intelectual.

Bibliografía consultada

Alpoma. 2005.Silencio sobre Lisa Meitner.. Tecnología obsoleta. http://www.alpoma.net/tecob/?p=262

Anon. Propiedades químicas del Uranio – Efectos del Uranio sobre la salud – Efectos ambientales del Uranio. Lentech. http://www.lenntech.es/periodica/elementos/u.htm

Anon. Biografía Otto Hahn. Wikipedia, https://es.wikipedia.org/wiki/Otto_Hahn

Anon. Lise Meitner: una física que nunca perdió su humanidad. Los mundos de Brana. https://losmundosdebrana.wordpress.com/2015/04/13/lise-meitner-una-fisica-que-nunca-perdio-su-humanidad/

García Maia. 2012. Lise Meitner, la científica que descubrió la fisión nuclear. Pikara, 22 mayo. http://www.pikaramagazine.com/2012/05/lise-meitner-la-cientifica-que-descubrio-la-fision-nuclear-eva-y-la-manzana-de-newton/

Rowlatt Justin. 2014. El uranio: el elemento más polémico. BBC 2 noviembre 2014 http://www.bbc.com/mundo/noticias/2014/11/141031_finde_uranio_quimico_polemico_finde_ac

Villatoro Manuel P. 2015. El misterio de la bomba atómica que quisieron fabricar los científicos nazis. ABC ciencia, 2 de marzo. http://www.abc.es/ciencia/20150302/abci-bomba-atomica-nazi-hitler-201502241728.html

Escrito por Ricardo Labrada (12 febrero de 2016)

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Un pensamiento en “Lisa Meitner y la fisión nuclear

  1. Interesante descripción de cómo se llegó a la bomba atómica. Sabemos cómo fue la de los americanos. La de los rusos, alguien sabrá? creo que la primera prueba de los soviéticos fue en 1949. Habría que preguntar cómo.

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