FUSIÓN RADIACTIVA

Artistas: elREINA (Leandro Bustamante) y Luc (Lucas Butler)

Marie y Pierre Curie se encuentran en una fusión radiactiva, que los desintegra y los une.

El átomo y la radiactividad

Un elemento es una parte de la materia constituida por átomos de la misma clase y que no puede ser descompuesta en otras sustancias más simples mediante una reacción química. Los átomos de un mismo elemento se caracterizan por tener en su núcleo la misma cantidad de protones. Cualquier ser, vivo o inerte, está constituido por elementos químicos. Por ejemplo, en un celular se pueden encontrar alrededor de 30 elementos distintos, y en el cuerpo humano casi el doble: 59 elementos. Hasta ahora se han descubierto 118 elementos químicos.

¿Cómo se formaron los elementos?

Durante la gran explosión ("Big Bang") se formaron sólo hidrógeno y helio, los elementos más simples. El resto de los elementos se creó más tarde, mediante la fusión nuclear en el interior de las estrellas y las explosiones de las supernovas.

A las temperaturas y presiones extraordinariamente elevadas del centro de una estrella, los núcleos atómicos chocan entre sí y se fusionan, dando lugar a núcleos de mayor peso. Una estrella joven está formada básicamente de átomos de hidrógeno que se fusionan y se convierten en helio. La unión de dos núcleos de helio (cada uno con dos protones y dos neutrones) forma un núcleo de berilio, que tiene cuatro protones y cuatro neutrones.

Más avanzada la vida de la estrella, la temperatura interna se eleva por encima de los 100 millones de grados Kelvin. Sólo entonces surge la posibilidad de que otros núcleos de helio choquen contra los de berilio y se origine carbono. Después, pueden producirse más reacciones, que dan lugar a otros elementos de la tabla periódica.

Cuando en el centro de una estrella se agotan los núcleos que se fusionan, la estrella colapsa bajo su propio peso y si su tamaño es suficiente, provocará uno de los resplandores más espectaculares del universo: una explosión de supernova. Tales cataclismos resultan beneficiosos, ya que las supernovas permiten dispersar los elementos (algunos de ellos originados en las mismas explosiones) por la galaxia, donde darán lugar a nuevas estrellas y también a planetas.

Entender qué es un átomo...

Demócrito, quien nació aproximadamente en el año 470 a.C., fue la primera persona que pensó en el átomo. Conjeturó que la materia de la naturaleza debía de estar formada por partículas muy pequeñas, indivisibles e invisibles, a las que llamó "átomos" y que consideró indestructibles. Esta manera de pensar, que ahora parece de gran actualidad, no trascendió en su época.

Por otro lado, Aristóteles creía que la materia estaba formada por sustancias básicas llamadas "elementos": fuego, aire, tierra y agua, que, a diferencia de los átomos, sí se podían ver y se podían sentir por el tacto. Las ideas de Aristóteles resultaron más intuitivas y parecían más lógicas de acuerdo a la forma de pensar de la época por lo que tuvieron más peso que las de Demócrito y gobernaron el conocimiento sobre la materia por casi 2000 años.

La idea de átomo volvió a aparecer en la comunidad científica europea y a afianzarse cada vez más hasta que Dalton, en 1803 lanzó su teoría atómica de la materia y la demostró con múltiples experimentos. En ella decía que todos los elementos que se conocen están constituidos por átomos y que estos eran lo más pequeño en que se podía dividir la materia.

La radiactividad

A finales del siglo XIX se creía que los átomos eran estables, siempre iguales, inmutables. Se pensaba que cuando un material no recibe influencia externa alguna permanecerá igual a través del tiempo, sus átomos no cambiarán.

Pero, en 1896 Becquerel informó a la comunidad científica un fenómeno que no encajaba con esta idea de la inmutabilidad de los átomos. Becquerel descubrió accidentalmente la existencia de unos rayos desconocidos que provenían de una sal de uranio. Notó que al poner en contacto el compuesto de uranio con una placa fotográfica envuelta en papel opaco, ésta se ennegrecía (se velaba). No podía entrar luz a las placas, y éstas no habían sido calentadas. Tampoco podían haber sido afectadas por algún agente químico. Llegó a la conclusión de que existía "algo" producido o emitido por la sal de uranio, que atravesaba la gruesa protección de las placas fotográficas y generaba una impresión al igual que cuando se sacaba una fotografía exponiéndose a la luz visible. Becquerel llamó a estas estos rayos “emanaciones uránicas” y representó el descubrimiento de la radiactividad.

Cuando Becquerel publicó los resultados de sus investigaciones sobre los rayos provenientes del uranio, los esposos Pierre y Marie Curie se interesaron mucho en este fenómeno tan misterioso. A Marie Curie le interesaba investigar la posible existencia de otro elemento radiactivo (capaz de producir rayos energéticos al igual que el Uranio) en la naturaleza, y lo encontró: el torio. Los esposos Curie decidieron unir sus esfuerzos para investigar el fenómeno que producía las emanaciones de radiaciones de elementos como el uranio y el torio.

Fue así que los Curie descubrieron e identificaron en 1898 dos nuevos elementos radiactivos que llamaron polonio, en honor de la patria de Marie, y radio. A la propiedad que poseen el radio y otros elementos de emitir radiaciones espontáneamente Marie Curie le dio el nombre de radiactividad.

Los científicos no comprendían el origen de las radiaciones emitidas por el uranio y los otros elementos radiactivos. Se dieron cuenta de que la energía se originaba en el átomo y que éste no tenía una estructura sencilla como se pensaba. Posteriormente, los modelos atómicos de Thomson y luego de Rutherford permitieron comprender mejor al átomo y explicar muchas de sus propiedades.

Hoy sabemos que los átomos están compuestos por un núcleo, en el que se encuentran dos tipos de partículas más pequeñas llamadas neutrones y protones. Moviéndose a gran velocidad alrededor del núcleo se encuentran los electrones. Los protones tienen carga positiva, los electrones tienen carga negativa y los neutrones no tienen carga.

En los núcleos, a pesar de la repulsión eléctrica entre los protones (ya que poseen la misma carga) existe una fuerza (fuerza nuclear) que dentro del núcleo atrae a las partículas entre sí. Esta interacción permite que los núcleos se mantengan unidos. Claramente, los neutrones ayudan a esta cohesión ya que separan las cargas positivas. Sin embargo hay núcleos que no logran mantener indefinidamente su cohesión y se desintegran produciendo la emisión de partículas y/o energía. A estos átomos los llamamos radiactivos.

Desde que se descubrió el fenómeno de la radioactividad se ha utilizado en un gran número de aplicaciones técnicas y científicas de gran relevancia en el desarrollo humano como la obtención de energía eléctrica, múltiples procesos médicos de diagnóstico y tratamiento de enfermedades, aplicaciones industriales, la agricultura, la arqueología y la biología.