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  • PIONEROS DE LAS CIENCIAS NUCLEARES

    Autor: PEDRO BOSCH / SILVIA BULBULIAN / MARISELA FERNNDEZ / MELANIA JIMNEZ / NURIA SEGOVIA / MARCOS SOLACHE / ARIEL TEJEDA

    COMIT DE SELECCIN

    EDICIONES

    INTRODUCCIN

    I. EL DESCUBRIMIENTO DE LA RADIACTIVIDAD NATURAL

    II. LA ESTRUCTURA DEL TOMO

    III. LA RADIACTIVIDAD ARTIFICIAL

    IV. PROPIEDADES DEL NEUTRN TRMICO

    V. LA FISIN NUCLEAR: OTTO HAHN Y LA ESCUELA ALEMANA

    VI. CONCLUSIN

    APNDICE 1.

    APNDICE 2.

    COLOFN

    CONTRAPORTADA

    http://omega.ilce.edu.mx:3000/sites/ciencia/html/fisica.htm

  • COMIT DE SELECCIN

    Dr. Antonio Alonso

    Dr. Juan Ramn de la Fuente

    Dr. Jorge Flores

    Dr. Leopoldo Garca-Coln

    Dr. Toms Garza

    Dr. Gonzalo Halffter

    Dr. Guillermo Haro

    Dr. Jaime Martuscelli

    Dr. Hctor Nava Jaimes

    Dr. Manuel Peimbert

    Dr. Juan Jos Rivaud

    Dr. Emilio Rosenblueth

    Dr. Jos Sarukhn

    Dr. Guillermo Sobern

    Coordinadora Fundadora:

    Fsica Alejandra Jaidar

    Coordinadora:

    Mara del Carmen Faras

  • EDICIONES

    Primera edicin, 1994

    La Ciencia desde Mxico es proyecto y propiedad de Fondo de Cultura Econmica, al que pertenecen tambin sus derechos. Se publica con los auspicios de la Subsecretara de Educacin Superior e Investigacin Cientfica de la SEP y del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnologa.

    D R. 1993, FONDO DE CULTURA ECONMICA S. A. DE C. V.

    Carretera Picacho-Ajusco, 227; 142OO Mxico, D.F.

    ISBN 968-16-4213-9

    Impreso en Mxico

  • INTRODUCCIN

    SILVIA BULBULIAN

    PEDRO BOSCH

    MELANIA JIMNEZ-REYES

    De 1896, fecha en la que se descubre la radiactividad, a 1942, cuando Fermi monta la primera pila atmica, un grupo pequeo de investigadores consigui desentraar los secretos del tomo, proponer una estructura que lo definiera y crear la tecnologa derivada de estos hallazgos. Fueron cuatro escuelas las que protagonizaron tales estudios: un grupo francs (Becquerel, los Curie y los Joliot-Curie), un grupo anglosajn (Chadwick, Rutherford y Thomson), uno italiano (Fermi) y finalmente uno austriaco-alemn (Frisch, Hahn, Meitner y Strassmann). El progreso en el conocimiento fue muy rpido porque los resultados se intercambian y se discutan en los congresos en un ambiente totalmente cosmopolita; con el saber como nico objetivo.

    En la figura 1 intentamos presentar los principales acontecimientos de la historia del tomo en el contexto-mundial del desarrollo de la ciencia y de la tecnologa, de las bellas artes, as como los hechos relevantes de la historia del mundo, desde 1890 hasta 1978. Ntense los cmulos de importantes descubrimientos sobre l tomo en la ltima dcada del siglo pasado y en los aos 30 del presente y; adems, que esa poca la vivieron tambin algunos de los individuos ms geniales y temperamentales de la historia: Sarah Bernhardt, Picasso y Stravinski en el arte; Joyce, Valle-Incln y Verlaine en la literatura; Edison, Einstein y Fleming en la ciencia. Muchos de los ms destacados cientficos en el campo de la radioactividad fueron vctimas de las circunstancias histricas. As Meitner tuvo que huir de Alemania y Fermi de Italia para refugiarse en Estados Unidos. Algunos de ellos reaccionaron valientemente contra la injusticia y se comprometieron con la vida poltica de sus pases: O. Hahn milit activamente en contra de las armas nucleares y una de las facetas ms atractivas de la vida de F. Joliot fue su compromiso poltico que culmin con la presidencia del Comit de la Paz.

    En este libro se narra la biografa de los descubridores de la radiactividad, de la radiactividad artificial, de la estructura del tomo, de las propiedades del neutrn y de la fisin nuclear, es decir, la de los responsables de los cinco peldaos que llevaron a lo que hoy son las ciencias nucleares (vanse figuras 1 y 2). Los descubrimientos quedan ordenados segn la cronologa de los principales eventos. Por eso, aunque Hahn es ms viejo que Rutherford, en vista de que su artculo sobre la fisin nuclear fue publicado posteriormente, cierra la serie de biografiados.

    Pero antes de entrar en materia es necesario hacer un recuento de los principales acontecimientos de modo que con una visin global el lector sepa ubicar a cada uno de los personajes en su ambiente cientfico.

    Imaginemos, entonces, a Becquerel y a los esposos Curie, a principios de este siglo, en el Pars de La Belle Epoque, observar asombrados que un mineral de uranio emita radiaciones, que fueron identificadas despus como partculas cargadas elctricamente (positivas y negativas), y como radiacin electromagntica semejante a la luz visible pero de diferente longitud de onda. Fue entonces cuando se inici una cascada de descubrimientos atropellados que revolucionaron muchos de los conceptos de la fsica decimonnica. Hubo que elaborar una nueva teora sobre la estructura de la materia.

    Enterado de los experimentos de los franceses, Thomson, en Inglaterra, propuso la siguiente estructura para el tomo: una esfera compacta cargada positivamente pero que contena cargas negativas en su interior, para que la carga total fuese neutra. Este modelo dur poco ya que muy pronto Rutherford, alumno de Thomson, logr demostrar que mediante experimentos sencillos que el tomo es casi hueco, excepto por un pequesimo espacio ocupado por un ncleo pesado formado por partculas positivas (hoy conocidas como protones). La neutralidad del tomo se consigue, en el modelo de Rutherford, con electrones que se mueven a distancias enormes alrededor del ncleo, tal y como lo hacen los planetas alrededor del Sol. Aunque el modelo de Rutherford se ha perfeccionado, el concepto de un tomo constituido por un ncleo denso y positivo rodeado de electrones en movimiento no ha cambiado.

  • Historia del tomo Ciencia y tecnologa Bellas Artes Historia del mundo

    1970 Ensayos para el control de la fusin nuclear (a partir de 1978)

    -Primer hombre en la Luna

    -Movimientos estudiantiles en varios pases

    -Cien aos de soledad (G. Garca Mrquez)

    Vuelos de los primeros astronutas

    Crisis EUA-Cuba

    1960 -Navos de propulsin nuclear

    -Lasr (C.H. Townes)-El Laberito de la soledad (O.Paz)

    -Primera central nuclear

    -Bomba-Modelo del ADN (J.W. Watson y F.Crick)

    Murales (R. Tamayo)

    1950

    -La vida de Galileo (B. Brecht)

    -Bombas atmicas sobre Hiroshima y Nagasaki

    -La pila atmica (E. Fermi)

    Segunda Guerra Mundial

    1940 Por quin doblan las campanas (E. Hemingway)

    -La fisin nuclear (O.Hahn y L. Meitner)

    Expropicacin del petrleo en Mxico

    - Guernica (P. Picasso)Guerra civil espaola

    -Bodas de Sangre (F. Garca Lorca)

    -Radioactividad artificial (F.I. Joliot Curie)

    -El neutrn (J.Chadwick)-El modelo electtrnico de televisin

    Guerra cristera en Mxico

    1930 La penicilina (A. Fleming)

    -Ulises (J.Joyce)

    -Murales (D.Rivera)

    1920 -Transmutacin de elementos y el protn (E.Rutherford)

    -Teora de la relatividad general (A. Einstein)

    -Revolucin Rusa

  • - Primera Guerra Mundial

    1910 -Grupo Jinete Azul-Empieza la Revolucin Mexicana

    -El pjaro de fuego (I.F. Stravinski)

    Porfiriato

    -Las seoritas de Avion (P. Picasso)

    -Teora de la relatividad especial (A. Einstein)

    5) Radiaciones alfa y beta (E. Rutherford)

    -Vuelo aeronutico (Hermanos Wright)

    4) Polonio y radio (P. y M. Curie)

    1900 5 3) El electrn (J.J. Thomson)

    4 3

    2) Radioactividad natural (A.E. Becquerel)

    - Ondas de radio (G. Marconi)

    Independencia de Cuba

    2 1

    1) Rayos X (C.C. Roentgen)

    -El psicoanlisis (S. Freud)Nazarn (B. Prez Galds)

    -Suite del Cascanueces (P.I. Tchaikovski)

    Etapa Porfirista (Mxico)

    1890

    Rayos catdicos (G. Crookes, 1879)

    Figura 1. Los principales acontecimientos de la historia del tomo, dentro del contexto mundial.

    Desde luego Rutherford se pregunt como tanta carga positiva poda acumularse sin repelerse, en un volumen tan pequeo como el ncleo y concluy que la estabilidad necesitaba la presencia de partculas sin carga pero de masa semejante a la de los protones. As fue como postul la existencia de partculas neutras. Once aos despus (en 1932), su discpulo, Chadwick comprob la existencia de dicha partcula (hoy conocida como neutrn) en el ncleo del tomo. Este descubrimiento fue crucial para los acontecimientos cientficos que se siguieron en Europa. En efecto, en 1934, solo dos aos ms tarde, los Joliot-Curie probaron la existencia de la radiactividad artificial; en 1939, Hahn propuso la escisin del ncleo, y diez aos despus del descubrimiento del neutrn, Fermi dise en Estados Unidos la primera pila atmica. Luego, en 1945 estallaron las bombas de Hiroshima y de Nagasaki. As arranc un campo de la fsica, el de la fsica nuclear, cuyas aplicaciones abarcan tanto las reacciones nucleares que se dan en las estrellas como las que se dan en la Planta Nucleoelctrica de Laguna Verde.

    La fsica nuclear estudia ese minsculo trozo de materia que es el ncleo atmico. El ncleo es 10 000 veces ms pequeo que el tomo en cuyo centro se encuentra. La proporcin existente entre el tamao del ncleo y el del tomo es la misma que entre una bellota y una casa! Sin embargo, a pesar de la evidente dificultad de estos estudios, hoy sabemos que el ncleo esta constituido por neutrones y protones, tal y como la de los protones es de 1 840 veces mayor que la de dos electrones. Desde luego, el neutrn carece de carga elctrica pero el protn tiene una carga positiva de la misma magnitud que el electrn. Cuando el nmero de electrones es igual al nmero de pro