LISE MEITNER E A FISIÓN NUCLEAR

Lise  Meitner naceu en Viena en 1878 no seo dunha familia xudía.  Despois de aprobar un  exame específico realizado ás mulleres para que puidesen acceder á universidade,  logrou entrar e conseguiu estudar baixo a dirección de  Ludwig  Boltzmann. Posteriormente estableceuse en Berlín, onde traballou como profesora de física na universidade da devandita cidade, sendo a primeira muller en obter ese título. En  Berlin pediu permiso a Max  Planck para asistir ás súas clases. Aínda que  Planck sostiña que, por norma xeral, as mulleres non debían acceder á universidade, consideraba oportuno permitírllelo a aquelas que tivesen un talento extraordinario, e non tardou en recoñecerllo a  Lise.

     Formou parte do equipo de investigación de  Otto  Hahn. En 1908  Hahn e  Meitner publicaron varios traballos sobre o  actinio (Ac). Formaron unha parella moi produtiva. A complementariedade dos coñecementos químicos de  Hahn e dos físicos de  Lise posibilitaba a preparación de mostras, a súa medición e interpretación dos resultados. En 1918 mandaron conxuntamente un artigo sobre o descubrimento do  proactinio (Pa) no que consta  Hahn como investigador principal. Esta situación era admitida por  Meitner como fórmula de agradecemento cara a  Hahn e como maneira de compensar a perda de anos de investigación pola súa permanencia na fronte de guerra.  Meitner na década dos 30, detectou por primeira vez un  positrón (a  antipartícula do electrón, que posúe a mesma masa pero carga oposta)
     As dificultades na  Alemaña nazi fixeron que  Lise tivese que escapar. En 1939 saíu clandestinamente nun tren cara a Holanda. Finalmente trasladouse ao instituto de  Manna  Seigbahn situado en Suecia, onde traballou en moi malas condicións. A pesar da distancia, a correspondencia entre  Lise e  Hahn foi moi fluída, e reuníronse varias veces fóra de Alemaña para debater resultados e decidir novos experimentos. En 1902  Hahn e  F.  Strassmann, o seu novo compañeiro de traballo, realizan un experimento que  Lise interpretou como a separación do uranio en dous núcleos menos pesados. Aínda que descoñecían as causas, publicaron os resultados sen ela.  Otto xustificouno por razóns de seguridade, xa que non podía publicar cunha disidente xudía. A pesar diso, é claro que  Lise xunto ao seu sobriño,  O. R.  Frisch,  foron os primeiros en articular e xustificar a fisión nuclear.

    Mediante análises moi coidadosas, atoparon un elemento de número atómico intermedio nunha mostra de uranio bombardeado con neutróns, e puideron deducir que ao bombardear o uranio con neutróns, este capturaba o neutrón e dividíase en dous fragmentos, emitindo unha gran cantidade de enerxía.

     Posteriormente  Otto  Hahn recibiu o Premio Nobel de Química en 1944 polo "seu" descubrimento da fisión nuclear e  Meitner foi completamente ignorada como  co-autora. Uns aseguran que ela por ser xudía debía permanecer nun segundo plano, outros que o seu nome non era moi coñecido no ámbito da ciencia e isto debíase ao seu xénero. Máis tarde, como compensación pola inxustiza cometida ao non ser  correceptora do Nobel, concedéuselle o  premio  Enrico  Fermi. Tamén na súa honra, o elemento de número atómico 109 denomínase  Meitnerio.

A fisión nuclear

    A fisión nuclear supón a división do núcleo dun átomo. Dito núcleo convértese en diversos núcleos cunha masa case igual á metade da masa orixinal. Existe un defecto de masa que se converteu en enerxía e se libera na reacción, segundo a ecuación de Einstein (E= mc2). Nesta ecuación E corresponde á enerxía desprendida,  m á masa da que falamos e  c é unha constante, a da velocidade da luz. A reacción é do tipo:

   

    Pódese apreciar que o núcleo de U-235 se converte noutros dous núcleos de masa intermedia liberando 2  ó 3 neutróns e unha gran cantidade de enerxía. Outro núcleo  fisionable importante é o  plutonio (nos seus varios  isótopos), que se pode obter tamén na fisión do uranio.

    

     Os neutróns liberados poden dar lugar a máis fisións. Desta forma, o número de núcleos  fisionados aumenta en proporción xeométrica dando lugar ao que se denomina reacción en cadea. A enerxía e a radiación liberada en moi pouco espazo de tempo é xigantesca provocando unha gran explosión. Nesta imaxe represéntase a reacción en cadea:

     

     A bomba atómica

     O artigo onde  Lise explica con detalle a fisión nuclear foi publicado na revista  Nature e lanzou á carreira a todos os científicos americanos sobre a posibilidade de construír unha bomba empregando a enerxía de fisión: a bomba atómica. Algúns científicos advertiron a Albert Einstein do perigo de que os alemáns a construísen en primeiro lugar. Einstein escribiulle unha carta ao presidente dos  EE.UU,  Franklin D.  Roosevelt, quen finalmente promoveu a creación o  Proxecto Manhattan. Un proxecto co obxectivo de superar ao proxecto alemán dirixido por  W.  Heisemberg.
     Para a elaboración dunha bomba atómica é necesario que o combustible (p.ex. uranio ou  plutonio) supere una masa crítica, a partir da cal existe un número suficiente de neutróns que dean lugar á reacción en cadea. Por baixo da devandita masa, pérdense moitos neutróns polo que a reacción non chega a producirse.
      No proxecto  Manhatan colaboraron insignes científicos como Robert  Oppenheimer,  Niels  Böhr,  Enrico  Fermi, Ernest Lawrence ou Albert Einstein.  Lise  Meitner foi a única científica que se negou a participar no devandito proxecto, polo que, á parte dos seus logros como muller nesa época, tamén destacou por non perder nunca a súa humanidade. 

 Os traballos para a consecución da primeira bomba nuclear de fisión foron levados a cabo nos Álamos baixo a dirección de  R.   Oppenheimer, e a proba tivo lugar en  Alamogordo (Novo México) o 16 de xullo de 1945. O combustible empregado foi  plutonio-239. Unha bomba atómica de uranio-235 foi lanzada sobre  Hiroshima o 6 de agosto de 1945. O 9 de agosto unha bomba de  plutonio-239 arrasou  Nagasaki. O resto é historia.

Aproveitamento pacífico da enerxía nuclear

     Logo  do final dá segunda guerra mundial, a  sociedade  considerou importante desenvolver un uso pacífico da  enerxía nuclear. Xa en novembro de 1942, E.  Fermi comezou a construción do primeiro reactor nuclear. O Chicago  Pile-1 era unha torre de pastillas de uranio e ladrillos de grafito perfectamente ordenados. O uranio era o combustible e o grafito facía de moderador nuclear. Para manter un control sostido de reacción, por cada 2 ou 3 neutróns postos en liberdade, só a un se lle debe permitir impactar con outro  núcleo de U. Se esta relación é inferior a 1, entón a reacción vai morrer, e se é máis grande vai crecer sen control para dar lugar a unha explosión atómica. Polo tanto, para controlar a cantidade de neutróns libres no espazo de reacción debe estar presente un elemento de absorción de neutróns. Este era o papel do grafito. O 2 de Decembro de 1942 realizouse a demostración do seu funcionamento.
     Hoxe en día os reactores nucleares empregan como combustible uranio enriquecido (uranio no que se aumenta a proporción do  isótopo 235 que é o que sofre a fisión). A maioría dos reactores son controlados por medio de barras de control dun forte material  absorbente, como o  boro ou o  cadmio. O esquema dun reactor responde á seguinte imaxe:

 

     As barras de control son as encargadas de manter a fisión a un nivel axeitado para producir energía que quente o depósito de auga. A calor desprendida converte a auga en vapor a alta presión que move a  turbina producindo electricidade mediante indución electromagnética. É necesaria unha boa refrixeración, polo que as centrais nucleares se atopan próximas ao mar ou grandes ríos.
Como sistema de protección fundamental teñen un gran vaso de formigón que serve de protección en caso de escapes de radioactividade.

Vantaxes e desvantaxes da enerxía de fisión

    Case o 20% da enerxía mundial obtense hoxe en día grazas á fisión nuclear. Nalgúns ámbitos considerana “enerxía limpa” debido a que non produce o tipo de  contaminates que producen os combustibles fósiles. Con todo, as críticas máis feroces vincúlase ao tratamento dos residuos radioactivos que se xeran nas centrais de fisión. Estes residuos conteñen elementos moi radioactivos e cunha vida moi longa. Existe un grave problema co almacenamento dos devanditos residuos, altamente perigosos.

    Outro dos problemas fundamentais é a seguridade. Existe unha probabilidade (aínda que remota) de fallo na central e descontrol do reactor que pode facer imposible evitar que chegue a explotar. O accidente de Chernóbil  foi un accidente nuclear  ocorrido ou 26 de abril de 1986  na central nuclear de Chernóbil, situada  na República Socialista Soviética de  Ucraína. Unha explosión e un incendio lanzaron grandes cantidades de contaminación  radioactiva  á  atmosfera, que se  estendeu sobre gran parte  do oeste de Rusia e Europa.  Foi considerado o peor accidente  nunha central nuclear da historia.
    Dende  entón,  aumentouse  moito a  seguridade  nas  centrais.  Non obstante,  non existe a  seguridade total como  demostra o  máis  recente accidente  na central  xaponesa de  Fukushima.
     O debate sobre a  enrxía nuclear  aínda segue  aberto.

     Infografía: A Enerxía Nuclear