{"id":78595,"date":"2004-11-01T00:00:00","date_gmt":"2004-11-01T00:00:00","guid":{"rendered":"http:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/2004\/11\/01\/otro-punto-de-vista-sobre-la-fusion-atomica\/"},"modified":"2015-03-31T16:49:54","modified_gmt":"2015-03-31T19:49:54","slug":"otro-punto-de-vista-sobre-la-fusion-atomica","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/otro-punto-de-vista-sobre-la-fusion-atomica\/","title":{"rendered":"Otro punto de vista sobre la fusi\u00f3n at\u00f3mica"},"content":{"rendered":"
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eduardo cesar<\/span><\/a> Representaci\u00f3n de una colisi\u00f3n at\u00f3mica: no siempre hay fusi\u00f3neduardo cesar<\/span><\/p><\/div>\n

A menudo la naturaleza revela ser m\u00e1s compleja de lo que los f\u00edsicos querr\u00edan, y los obliga a repensar los modelos creados para explicarla. Un experimento realizado en B\u00e9lgica, que cont\u00f3 con la participaci\u00f3n de una investigadora brasile\u00f1a, despeja una duda que inquiet\u00f3 a los f\u00edsicos durante los \u00faltimos 20 a\u00f1os: si un tipo especial de n\u00facleo at\u00f3mico – con mayor cantidad de part\u00edculas neutras (neutrones), y casi el doble del tama\u00f1o normal – har\u00eda entre diez y cien veces m\u00e1s f\u00e1cil la fusi\u00f3n nuclear. Cuando se produce dicho fen\u00f3meno, los n\u00facleos de dos \u00e1tomos se unen y originan otro m\u00e1s pesado, liberando elevadas cantidades de energ\u00eda.<\/p>\n

Este estudio, probablemente el m\u00e1s completo realizado hasta ahora, revela que al arrojar un n\u00facleo ex\u00f3tico a alt\u00edsima velocidad contra el n\u00facleo de otro \u00e1tomo no se eleva la probabilidad de que ambos se fundan con la colisi\u00f3n. Peor tampoco se reduce. Este s\u00faper topetazo at\u00f3mico genera otra forma de interacci\u00f3n: el n\u00facleo at\u00f3mico com\u00fan recibe de ese tipo de n\u00facleo, denominado ex\u00f3tico, sus neutrones excedentes, que probablemente orbitaban a su alrededor formando una especie de nube, tal como informan los datos publicados el 14 de octubre en\u00a0Nature<\/em>.<\/p>\n

“Este resultado no significa que hemos vuelto a foja cero, sino m\u00e1s bien lo contrario: hemos salido de all\u00ed”, afirma la f\u00edsica Alinka L\u00e9pine-Szily, de la Universidad de S\u00e3o Paulo (USP), coautora del estudio de\u00a0Nature<\/em>. “Los modelos te\u00f3ricos que indicaban una probabilidad mayor de que ocurriera la fusi\u00f3n nuclear en estos casos han de revisarse, ahora con base en informaciones detalladas”. Y aquellos que no son enamorados de la hermosura de la f\u00edsica pueden incluso creer que este descubrimiento no pasa de un detalle. Pero no es as\u00ed. La fusi\u00f3n nuclear es la fuente de energ\u00eda de las estrellas, como el Sol.<\/p>\n

En el interior de las estrellas, la fusi\u00f3n se produce porque la fuerza gravitacional ejerce una presi\u00f3n que aproxima a los n\u00facleos unos a otros. Parte de la energ\u00eda liberada escapa bajo la forma de radiaci\u00f3n y hace posible la vida en la Tierra. Tambi\u00e9n, la fusi\u00f3n de los n\u00facleos at\u00f3micos de elementos qu\u00edmicos m\u00e1s livianos y sencillos – como el hidr\u00f3geno, formado apenas por una part\u00edcula de carga el\u00e9ctrica positiva (un prot\u00f3n) – origina los n\u00facleos de \u00e1tomos mayores y m\u00e1s pesados, a ejemplo del helio, el litio y el carbono.<\/p>\n

El inter\u00e9s por comprender y dominar la fusi\u00f3n nuclear surgi\u00f3 a comienzos del siglo pasado, casi 2.500 a\u00f1os despu\u00e9s de que el fil\u00f3sofo griego Leucipo postulase que la materia estaba constituida por \u00e1tomos. Al final de la d\u00e9cada de 1930, con la Segunda Guerra Mundial a punto de estallar, el f\u00edsico alem\u00e1n Hans Bethe constat\u00f3 que la fusi\u00f3n de los n\u00facleos de dos \u00e1tomos de hidr\u00f3geno liberaba energ\u00eda. En esa \u00e9poca de turbulencia pol\u00edtica e inestabilidad econ\u00f3mica, este fen\u00f3meno f\u00edsico se transform\u00f3 en una posible fuente de energ\u00eda alternativa a la de los combustibles f\u00f3siles – en especial el carb\u00f3n y el petr\u00f3leo.<\/p>\n

La comprensi\u00f3n acerca de c\u00f3mo se comportan las part\u00edculas en el n\u00facleo de los \u00e1tomos dar\u00eda tambi\u00e9n al ser humano un poder de destrucci\u00f3n jam\u00e1s visto, con el uso de la fusi\u00f3n para la producci\u00f3n de poderos\u00edsimas armas nucleares, como la bomba de hidr\u00f3geno o bomba H. En tanto, las bombas at\u00f3micas como aquellas arrojadas sobre Jap\u00f3n, se fabrican con base en un fen\u00f3meno opuesto: la fisi\u00f3n nuclear, que es cuando se rompe un n\u00facleo de \u00e1tomos grandes que libera energ\u00eda. En la bomba H, la uni\u00f3n de los n\u00facleos de deuterio – una forma particular de hidr\u00f3geno cuyo n\u00facleo contiene un prot\u00f3n y un neutr\u00f3n – origina el elemento qu\u00edmico helio, en una transformaci\u00f3n similar a la observada en el interior del Sol. Al combinarse, estos n\u00facleos pierden menos del 1% de su masa, que se transforma en una verdadera monta\u00f1a de energ\u00eda, tal como prev\u00e9 una de las m\u00e1s conocidas ecuaciones de la f\u00edsica desarrollada por Albert Einstein:\u00a0E = mc\u00b2.<\/em> Esta f\u00f3rmula indica que la energ\u00eda (E) producida en una reacci\u00f3n nuclear corresponde a la masa (m) perdida multiplicada por la velocidad de la luz (c) elevada al cuadrado – de all\u00ed su elevado valor.<\/p>\n

Pero no es tan sencillo repetir por estas tierras aquello que sucede en el coraz\u00f3n de las estrellas. En el centro de esos cuerpos celestes la presi\u00f3n gravitacional y las temperaturas son tan elevadas que n\u00facleos at\u00f3micos diferentes se acercan a punto tal de lograr unirse, venciendo a la fuerza de repulsi\u00f3n. Es posible alcanzar de manera artificial temperaturas tan elevadas, pero el consumo de energ\u00eda es tan grande que la fusi\u00f3n se vuelve pr\u00e1cticamente inviable desde el punto de vista econ\u00f3mico – s\u00f3lo para hacerse una idea: es necesario hacer explotar una bomba at\u00f3mica para iniciar la fusi\u00f3n de los n\u00facleos en la bomba H.<\/p>\n

En 1985, el equipo del f\u00edsico Isao Tanihata, del Centro de F\u00edsica Nuclear de Jap\u00f3n, observ\u00f3 que los n\u00facleos ex\u00f3ticos de litio, llamados Litio 11, que contienen ocho part\u00edculas neutras, eran m\u00e1s voluminosos de lo que se esperaba. El motivo de ello es que dos de sus cuatro neutrones excedentes no permanecen cohesionados en el n\u00facleo, sino que forman una nube de neutrones – en la naturaleza, el n\u00facleo del litio contiene \u00fanicamente cuatro neutrones, adem\u00e1s de tres protones. En estos n\u00facleos ex\u00f3ticos, que duran menos de un segundo una vez creados, algunas de estas part\u00edculas neutras permanecen m\u00e1s alejadas, formando una especie de nube o halo, tal como le dicen los f\u00edsicos. Luego se imagin\u00f3 que, al tener menor cohesi\u00f3n, los n\u00facleos ex\u00f3ticos facilitasen la fusi\u00f3n. Asimismo, por tener una masa mayor, cab\u00eda suponer que la fuerza de atracci\u00f3n entre los n\u00facleos pasase a actuar a distancias mayores y, de esta manera, compensase la fuerza que repele a las part\u00edculas de igual carga el\u00e9ctrica positiva, en el caso de los protones de los n\u00facleos at\u00f3micos.<\/p>\n

La paradoja del helio 6
\n<\/strong>Un equipo internacional coordinado por Atsumasa Yoshida, de Jap\u00f3n, y Cosimo Signorini, de Italia, intent\u00f3 comprobar la mayor probabilidad de la fusi\u00f3n de n\u00facleos ex\u00f3ticos, en experimentos con Berilio 11 (con cuatro protones y siete neutrones), pero los resultados fueron negativos. Otro ensayo realizado por James Kolata, de la Universidad Notre Dame, Indiana, Estados Unidos, revel\u00f3 lo contrario: la fusi\u00f3n nuclear ocurr\u00eda m\u00e1s f\u00e1cilmente con el helio 6. Con estos resultados, era imposible arribar a una conclusi\u00f3n. En un intento por quitarse las dudas, Jean Luc Sida, de la Comisi\u00f3n de Energ\u00eda At\u00f3mica de Francia, reuni\u00f3 a un grupo internacional – formado por f\u00edsicos belgas, franceses, italianos, poloneses y brasile\u00f1os – para realizar un experimento m\u00e1s completo y un an\u00e1lisis m\u00e1s detallado que los anteriores.<\/p>\n

Utilizando el acelerador de part\u00edculas del Centro de Investigaci\u00f3n de Ciclotr\u00f3n de Louvain-la-Neuve, los f\u00edsicos lanzaron n\u00facleos de helio 6 contra n\u00facleos mucho mayores, de uranio 238 fue algo as\u00ed como sacar con una pelotita de tenis a velocidades cercanas a la de la luz contra un bal\u00f3n de f\u00fatbol profesional. Si todo saliera bien y el helio 6 facilitase la fusi\u00f3n completa, habr\u00edan de surgir n\u00facleos de un elemento qu\u00edmico a\u00fan mayor y m\u00e1s pesado: el plutonio 244, con 94 protones y 150 neutrones. Casi inmediatamente despu\u00e9s de la fusi\u00f3n, el plutonio sufrir\u00eda una fisi\u00f3n y se dividir\u00eda en otros dos elementos qu\u00edmicos, emitiendo radiaci\u00f3n. Al mismo tiempo, tal como se verific\u00f3, habr\u00eda emisi\u00f3n de part\u00edculas alfa, formadas por dos protones y dos neutrones, id\u00e9nticos al n\u00facleo de helio 4, caracter\u00edsticas de las reacciones nucleares.<\/p>\n

El an\u00e1lisis inicial de los datos, efectuado por Riccardo Raabe, primer autor del estudio de\u00a0Nature<\/em>, mostr\u00f3 que realmente el helio 6 hab\u00eda provocado un n\u00famero mayor de fisiones que el helio 4. Pero esa era solo una parte de la informaci\u00f3n. Restaba a\u00fan verificar qu\u00e9 hab\u00eda pasado en el comienzo de ese proceso de transformaciones y disparado la fisi\u00f3n – a toda fusi\u00f3n nuclear les sigue una fisi\u00f3n, pero no toda fisi\u00f3n es provocada por la fusi\u00f3n de n\u00facleos at\u00f3micos. Cuando el grupo particip\u00f3 Alinka evalu\u00f3 el camino que las part\u00edculas alfa recorr\u00edan hasta llegar a los detectores y la energ\u00eda con que all\u00ed llegaban, constat\u00f3 que \u00e9stas eran producto de la p\u00e9rdida de dos neutrones del helio 6 – aquellos que formaban el halo – a manos del n\u00facleo de uranio 238, que luego sufr\u00eda la fisi\u00f3n. Estaba entonces claro: en buena parte de las colisiones, en lugar de la fisi\u00f3n se produc\u00eda una transferencia de neutrones.<\/p>\n

Pero, \u00bfy qu\u00e9 sucedi\u00f3 con el helio 6? Durante la transferencia, puede haberse roto y liberado as\u00ed los dos neutrones, que fueron a parar al uranio, para continuar existiendo como helio 4. Alinka pretende ahora profundizar en la propia USP el estudio de esas reacciones que compiten con la fusi\u00f3n. A comienzos de este a\u00f1o empez\u00f3 a funcionar en el Instituto de F\u00edsica un equipo que integra el proyecto Ribras (sigla en ingl\u00e9s para haces de iones radioactivos) capaz de producir haces de n\u00facleos ex\u00f3ticos (lea en<\/em> Pesquisa FAPESP\u00a0n\u00ba 99, de mayo de 2004<\/em>). “Podremos hacer ac\u00e1 aquello que antes solamente era posible hacer en el exterior.”<\/p>\n

El Proyecto<\/strong>
\nEstudio de los n\u00facleos ex\u00f3ticos con haces radioactivos producidos en el laboratorio Pelletron-Linac<\/em>
\nModalidad<\/strong>
\nProyecto Tem\u00e1tico y Pronex
\nCoordinadora<\/strong>
\nAlinka L\u00e9pine-Szily – USP
\nInversi\u00f3n<\/strong>
\nR$ 600.723, 48 (FAPESP y CNPq)<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Un experimento redefine el conocimiento referente a la interacci\u00f3n de los n\u00facleos, de la cual resulta la energ\u00eda del Sol\r\n","protected":false},"author":6,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_exactmetrics_skip_tracking":false,"_exactmetrics_sitenote_active":false,"_exactmetrics_sitenote_note":"","_exactmetrics_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[181],"tags":[],"coauthors":[93],"class_list":["post-78595","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-ciencia-es"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/78595","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/6"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=78595"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/78595\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=78595"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=78595"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=78595"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=78595"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}