jueves, 17 de febrero de 2011

Químicos Modernos: la injusta fisión del átomo y la asociación Hahn-Meitner.

Dahlem, 1913



Hasta 1938 se creía que los elementos con números atómicos superiores a 92 (los elementos transuránidos) podían aparecer cuando se bombardeaban los átomos de uranio con neutrones. Fue la química Ida Noddack la que propuso en 1934 que probablemente ocurriría lo contrario. En 1938, Otto Hahn, Lise Meitner, Fritz Strassmann y Otto Frisch fueron los primeros en demostrar experimentalmente que el átomo de uranio, al ser bombardeado con neutrones, en realidad se fisiona.

Con el doctorado por la Universidad de Marburg (Alemania) en la mano y con la ilusión puesta en ser un químico industrial en una empresa internacional, Otto Hahn viajó a Inglaterra para mejorar su conocimiento del inglés. Para mantenerse mientras estudiaba encontró un trabajo de ayudante en el laboratorio de William Ramsay en el University College (Londres). Hahn sobresalió pronto por su enorme capacidad como científico experimental: su primer gran resultado fue el aislamiento de torio radiactivo. Con el gusto por la investigación básica bien arraigado, Hahn continuó su formación con Ernest Rutherford en Montreal. Finalmente volvió a su Alemania natal para unirse al instituto Emil Fischer de la Universidad de Berlín.

Hahn buscaba un colaborador con el que proseguir sus estudios sobre radioactividad experimental y terminó encontrando a Lise Meitner. Ella había ido a Berlín para asistir a las conferencias sobre física teórica de Max Planck, tras haber terminado su doctorado en la Universidad de Viena en 1905 (dirigido por Ludwig Boltzmann). En el primer año de la asociación Hahn-Meitner los investigadores tuvieron que trabajar en una carpintería en Dahlem dado que la universidad no aceptaba mujeres. En los años siguientes las cosas cambiaron bastante. Para 1912 el grupo de investigación trabajaba en el Sociedad Kaiser Wilhelm, en la que Fritz Haber era director del instituto de química física, Hahn lo era del de radioactividad y, desde 1918, Meitner era jefa del departamento de física de éste. Durante la I Guerra Mundial (1914-1918), Hahn trabajó en el servicio de armas químicas (gases) que dirigía Haber y Meitner fue enfermera voluntaria especializada en rayos X en el ejército austriaco. 

El descubrimiento del neutrón en 1932 por James Chadwick dio un nuevo impulso a los estudios sobre la radioactividad porque esta partícula atómica sin carga podía usarse con éxito para bombardear el núcleo atómico. Meitner, Hahn y un alumno de doctorado de éste, Fritz Strassmann, que trabajaba con los socios desde 1929, estaban enfocados en la identificación de los productos del bombardeo con neutrones y lo patrones de desintegración del uranio, siguiendo el trabajo que Enrico Fermi y su equipo había iniciado en 1934.

En 1938 Meitner tuvo que huir de Berlín ya que la persecución de los judíos era ya abierta. Encontró acogida en el Instituto Nobel de Estocolmo (Suecia). Su sobrino, Otto Frisch, trabajaba cerca, en el instituto de Niels Bohr en Copenhague (Dinamarca). Mientras tanto, Hahn y Strassmann se encontraban con que habían obtenido bario de forma inesperada en sus experimentos, un elemento mucho más ligero que el uranio, e informaron de ello a Meitner. En el número 47 de Angewandte Chemie (1934), Ida Tacke-Noddack (codescubridora del renio y varias veces candidata al Nobel) había escrito en contra de la opinión general: “Es concebible que cuando los núcleos pesados son bombardeados con neutrones estos núcleos puedan descomponerse en varios fragmentos bastante grandes, que son ciertamente isótopos de elementos conocidos, pero no vecinos [en la tabla periódica] de los elementos irradiados”. Meitner y Frisch hicieron cálculos teóricos usando el modelo de Bohr de “gota líquida” (1935) para el núcleo atómico y pudieron confirmar que lo que se había producido era una fisión del núcleo. Pronto quedó claro que el bario estaba entre los isótopos estables producto de la desintegración radioactiva de los elementos transuránidos que se habrían formado tras el bombardeo con neutrones del uranio. Las noticias de la fisión del átomo y sus increíbles posibilidades corrieron como la pólvora y el 2 de agosto de 1939 Albert Einstein escribía su famosa carta al presidente Roosevelt que terminaría dando origen al Proyecto Manhattan.

Hahn, Meitner y Strassmann no intervinieron en la investigación de armas nucleares durante la II Guerra Mundial. Al final de la guerra Hahn se enteraría de tres cosas que lo dejaron pasmado: que le habían concedido el premio Nobel de química de 1944, que no se lo habían concedido a Meitner y que fue el hallazgo de su equipo de 1938 el que había dado comienzo a la creación de la bomba atómica. Hahn llegó a ser director de la Sociedad Max Planck (sucesora de la Kaiser Wilhelm) y un destacado opositor al uso armamentístico de la energía atómica. Meitner se quedó en Suecia investigando. Strassmann dio origen a toda una escuela de químicos nucleares en Maguncia (Alemania). Los tres recibieron el premio Enrico Fermi en 1966.

Esta entrada es una participación de Experientia docet en los carnavales de:
- Física (XVI), organizado por Tecnoloxía
- Química (II), organizado por El busto de Palas.



4 comentarios:

Marina dijo...

Muy buena la entrada! Es muy interesante.. hasta lo compartí por facebook! :-D Un saludo!

Dani dijo...

Lise Meitner discípula de Boltzmann...que dato más interesante. Jamás lo había leído. Meitner se doctoró en 1907 y Boltzmann murió en 1906, con lo que intuyo que conoció al genio de Boltzmann en su época más "oscura".

Un artículo sensacional, César. La serie de Químicos Modernos está sorprendiéndome muy gratamente.
Gracias por escribirla.

Un saludo

César dijo...

Gracias a ambos.

Dani:

No sé cual puede ser tu fuente, pero es errónea.

El "Rigorosen" (defensa de la tesis) fue realizado por Meitner en diciembre de 1905 con Exner (director de la parte experimental) y Boltzmann (director de la teórica) presentes en el tribunal (summa cum laude). La fecha oficial de concesión del doctorado es 1 de febrero de 1906. Boltzmann se colgó el 5 de septiembre de 1906.

Independientemente de lo anterior Lise perteneció durante la carrera al círculo de alumnos internos de Boltzmann, de hecho atesoraba una cantidad importante de apuntes de seminarios de Boltzmann que otros alumnos como Paul Ehrenfest le pedían prestados.

Otto Frisch dijo de su tía: "Boltzmann le dio la visión de la física como una batalla por la verdad última, una visión que nunca perdió" [Ruth Lewin Sime, 1996: Lise Meitner: A Life in Physics (University of California Press)]

Un cordial saludo.

Dani dijo...

Hola César. Soy poco original con mis fuentes:
http://es.wikipedia.org/wiki/Lise_Meitner

Aquí está correctamente datado: http://en.wikipedia.org/wiki/Lise_Meitner

Espero que algún wikipedista lector de este blog lo corrija.

Respecto ala frase que cuentas de Frisch refiriéndose a Boltzmann es, por decirlo de alguna manera...antológica.

Gracias de nuevo.