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Tecnología
LA APORTACIÓN DE LA FÍSICA
La Energética - 11ª parte
Fuente: Fernando Alba Andrade
La energía nuclear (continuación)
Detectores de partículas
l chocar una partícula alfa (núcleo de
helio) o un protón (núcleo de hidrógeno) o un electrón, contra una pantalla
fluorescente (como la de un televisor), produce un destello luminoso que puede
observarse con anteojo o microscopio. Este método fue empleado por Thomson en el
descubrimiento del electrón.
El inglés Wilson, asistente de Thomson, encontró que si en una cámara o recipiente que contenga vapores de agua y alcohol se efectúa una expansión por medio de un pistón, se producirán gotitas de agua o alcohol alrededor de los iones existentes. Si colocamos una sustancia radioactiva dentro de la cámara, las partículas alfa emitidas producirán, a lo largo de sus trayectorias, la ionización del gas de la cámara y sus trayectorias se harán visibles por las gotitas que se forman a lo largo de ellas. A este instrumento se le llamó cámara de Wilson y por este descubrimiento recibió su inventor el premio Nobel en 1927.
El alemán Geiger, asistente de Rutherford, inventó en 1913 el contador de radiaciones que lleva su nombre y que consiste en un tubo que contiene un gas especial con dos electrodos sometidos a un alto voltaje o potencial. Al pasar por el contador una partícula ionizante (alfa, beta, gamma, protón), la ionización que producen en el gas es suficiente para producir en éste una avalancha de corriente eléctrica que puede detectarse en una bocina o moviendo la aguja de un medidor eléctrico. Con este aparato se localizaron los depósitos de mineral de uranio.
Las emulsiones fotográficas también detectan partículas ionizantes, porque dejan en la emulsión su trayectoria que puede observarse con la ayuda de un microscopio. Al pasar las radiaciones por algunos materiales transparentes, parte de su energía se transforma en luz, la que puede ser detectada con sensores especiales.
Existen en los países más desarrollados aceleradores de partículas muy poderosas que producen haces de átomos muy ionizados con gran energía, y velocidades que casi igualan la de la luz en el vacío. Si estas partículas se lanzan contra un blanco de peso medio, al chocar se desintegran en un gran número de fragmentos. En la portada se muestran los fragmentos producidos al lanzar un átomo de lantano de alta energía contra un núcleo de lantano en reposo.
El blanco se encuentra dentro de una cámara que contiene un gas que se ilumina a lo largo de las trayectorias de los fragmentos durante una pequeña fracción de segundo, pero que permite tomarles fotografías desde tres direcciones. La existencia de un campo magnético en la cámara produce trayectorias curvas, cuyo radio de curvatura proporciona información sobre la masa y la energía de los pedazos. La luminosidad de la trayectoria aumenta con el peso o tamaño del fragmento.
El descubrimiento del neutrón
En 1930 el físico alemán Walther Bothe observó que al bombardear el elemento berilio con partículas alfa, se producía una extraña radiación que no pudo identificar, pero que al lanzar esa radiación sobre parafina se producían protones.
La explicación de este experimento la dio el físico inglés Jaime Chadwick en 1932, al descubrir que la radiación misteriosa estaba formada por neutrones, partículas sin carga eléctrica que tenían casi la misma masa del protón (unas dos mil veces la masa del electrón).
Al chocar los neutrones, como bolas de billar, contra los núcleos de los átomos de hidrógeno, que son muy abundantes en la parafina, les comunicaba su energía y se emitían los protones.
Werner Heisemberg (alemán) sugirió que todos los átomos de los elementos estaban formados por un núcleo pequeño y pesado, formado por protones y neutrones, a los que rodeaba una nube de electrones (negativos) en igual número al de los protones (positivos) para producir átomos neutros.
El número de protones o de electrones del átomo definía el elemento, uno para el hidrógeno, dos para el helio, hasta llegar a 92 para el uranio. El número de neutrones sólo cambiaba el peso del átomo y así se tenían diferentes isótopos (el mismo lugar en la tabla periódica) de cada elemento.
Los físicos idearon aparatos (espectrómetros magnéticos) para encontrar los isótopos de todos los elementos. El número de partículas en el núcleo (nucleones = protones + neutrones) definió el isótopo de cada elemento. Se encontró el hidrógeno al que se llamó deuterio (un protón y un neutrón) y el hidrógeno al que se llamó tritio (un protón y dos neutrones), y así hasta llegar al uranio (U) con tres isótopos, U234, U235 y U238.
Los científicos no quedaron satisfechos con saber cuántos isótopos de los elementos existían, sino que quisieron transmutar unos en otros, crear nuevos isótopos y también nuevos elementos no existentes en la naturaleza. Para eso inventaron los aceleradores de partículas; emplearon los haces de neutrones y continuaron empleando partículas alfa.
Juan Gockroft
Físico inglés. Inventó, con Ernesto Walton, un acelerador de protones (1932) y con él bombardearon litio, produciendo en la reacción nuclear helio. Esta fue la primera reacción nuclear producida con un acelerador de partículas.
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