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Cosmos: Otros Mundos 10 (2020) Los Átomos Radiactivos. Marie Curie. La Radiactividad y la Bomba Atómica.

Creada29-05-2020
Modificada29-05-2020
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Octubre69

Reseña del Documental Historia de Dos Átomos de la serie Cosmos: Otros Mundos

Presentador

Neil deGrasse Tyson

Historia de Dos Átomos

Documental de la serie Cosmos: Otros Mundos (E10, 2020) en el que Neil deGrasse Tyson nos narra las vidas de dos átomos, Uranio y Carbono, a lo largo de la historia del Universo. También nos narra la vida de Marie Curie y sus descubrimientos sobre la radiactividad. Y la fabricación de la Bomba Atómica.

Cuando encendemos una hoguera se produce una reacción química que rompe las moléculas liberando la energía que contienen. Esta energía afecta a las moléculas contiguas, que reaccionan rompiéndose y liberando más energía, en una reacción en cadena.

Mientras haya más moléculas a corta distancia susceptibles de ser rotas, la llama permanecerá encendida.

Desde la prehistoria, la humanidad aprendió que podía alimentar el fuego, aportándole mucho combustible para generar una gran hoguera o un incendio, o aportando sólo lo justo para producir una pequeña llama que iluminase sus cuevas.

Era la Energía Química.

Átomos en el Universo

Cuando se produjo el Big Bang, hace 13'8 Ga, casi toda la materia que se formó estaba en forma de átomos de Hidrógeno. Gigantescas nubes de Hidrógeno llenaban el espacio.

A pesar de su ligereza, los átomos de Hidrógeno ejercen una ligera atracción entre sí, se atraen y se acercan formando zonas en las que la densidad es mayor. Las nubes se separaron entre sí, y formaron concentraciones cada vez más densas. La atracción empujó la materia hacia el centro de las nubes, donde la presión fue aumentando hasta llegar a un punto en que la presión entre los átomos era mayor que la repulsión que los electrones ejercían entre sí. Los núcleos colisionaron, se fusionaron en núcleos más grandes, Cada cuatro átomos de Hidrógeno formaron un núcleo de 2 protones y 2 neutrones. Un átomo de Helio.

En el proceso liberaron gran cantidad de energía en forma de calor y luz.

Había nacido una estrella.

El Crisol de los Elementos

En el núcleo de las estrellas, 700 Millones de Toneladas de Hidrógeno se combinaban cada segundo para producir 695 Millones de Toneladas de Helio, convirtiendo la diferencia en calor y luz.

Con el calor y la presión aumentan las reacciones nucleares y los núcleos de Helio se fusionan para formar núcleos más pesados, como Oxígeno, Carbono, Magnesio o Hierro.

Eventualmente, cuando en el núcleo de la estrella se forma una gigantesca cantidad de Hierro, la estrella estalla y en los instantes de la explosión la cantidad de energía es tanta que se forman átomos más pesados, como el Uranio.

Los átomos expulsados por la explosión son arrojados al espacio, donde flotarán ingrávidos y con el tiempo se unirán a otras nubes, restos de distintas estrellas para formar nuevas condensaciones de gas y polvo. Las más pequeñas se convertirán en planetas. Las más grandes en nuevas estrellas.

Miles de Millones de años después de ser arrojados al espacio por estrellas diferentes, quizás desde extremos opuestos de la Vía Láctea, dos átomos, uno de Carbono y otro de Uranio, se unieron para formar parte de un mismo planeta recién nacido.

La Vida del Carbono

El átomo de Carbono se unió a cuatro átomos de Hidrógeno para formar una molécula de Metano. En su entorno había muchas otras moléculas, de Metano, Amoníaco, vapor de agua  y otras. También se producía mucho calor, y llegaba energía desde distintas fuentes. La molécula de Metano se rompió y el Carbono se combinó con otros átomos para formar otras moléculas distintas. En cada reencarnación el Carbono formaba parte de distintas moléculas, algunas simples, otras bastante complejas.

Algunas moléculas llegaron a ser tan complejas como el ADN, capaz de replicarse, recombinarse, mutar y multiplicarse. Nuestro átomo de Carbono formó parte de algunas de esas moléculas. Cuando las moléculas se rompían nuestro átomo se combinaba en moléculas más simples, y luego volvía a formar parte de moléculas más complejas, componentes de organismos vivos.

En el año 1898, tras mil millones de reencarnaciones, nuestro átomo de Carbono formaba parte de una molécula de ADN en una célula fotosensible de la retina del ojo de una mujer en París.

La Vida del Uranio

Nacido en la explosión de una estrella ya inexistente, nuestro átomo de Uranio vagó por el espacio durante cientos, quizás miles de millones de años, antes de ser atraído por la gravedad de un planeta recién nacido.

En su origen, la Tierra era un planeta sin corteza y el calor de su formación y el de la continua caída de asteroides mantenía gran parte de la superficie en forma de lava líquida. De haber caído en sus inicios, nuestro átomo de Uranio, más pesado que la lava, se hubiera hundido hacia las profundidades del núcleo de la Tierra.

Llegó cuando la Tierra se había enfriado lo suficiente para formar una corteza sólida, con los materiales más ligeros que habían quedado flotando en la superficie.

El átomo de Uranio se unió a otros muchos átomos formando amalgamas y compuestos. Al ser un átomo tan grande, no tenía la facilidad que tiene el Carbono para formar moléculas y permaneció como un átomo perdido entre billones de otros átomos de silicio, magnesio y óxidos, formando parte de la corteza terrestre.

El interior de la Tierra aún estaba fundido y la rotación del planeta generaba corrientes magmáticas que arrastraban la corteza, fragmentándola en placas tectónicas que se desplazaban entre sí, chocando o separándose en los bordes, formando cordilleras y volcanes.

Algunas placas se volvieron más gruesas y formaron continentes. Las más finas quedaron cubiertas por océanos. Los continentes se desplazaban, se unían elevando gigantescas mesetas y cordillera o se hundían bajo otras placas tectónicas.

La roca de la que formaba parte nuestro átomo de Uranio se hundió hacia el interior de la Tierra, se fundió, volvió a la superficie a través de la lava de uno de sus numerosos volcanes y volvió a formar parte de nuevas rocas. Se combinó con Oxígeno para formar un óxido de Uranio, la Pechblenda. Tras varios viajes parecidos, acabó formando parte de un yacimiento rocoso en un terreno del centro de Europa.

En 1898, unos mineros extrajeron esas rocas y las enviaron a París.

Estrellas en el Cobertizo

Marie Curie llevaba años investigando los Rayos X y las substancias que emitían luz y calor. Con su esposo Pierre Curie montaron un laboratorio en un cobertizo de la Escuela Superior de Física y Química de París.

Allí llevaron varias toneladas de rocas de Pechblenda traídas desde las minas de la República Checa. Durante 3 años las machacaron, desmenuzaron, las fundieron y las mezclaron con ácidos para encontrar la sustancia que hacía que esas rocas recibieran ese curioso nombre (Pechblenda, en alemán, significa Brea Brillante).

En su análisis, los Curie descubrieron que el Uranio que contenían emitía una leve radiación luminosa, pero había otros componentes más intensos.

Descubrió un nuevo elemento, el Radio. Y a su intensa radiación, Marie Curie la denominó Radioactividad.

No sabía lo que era esa radioactividad, pero estaba segura de que no era una reacción química. Más bien sospechaba que era algo que ocurría en el interior de los átomos.

Los Curie a menudo visitaban el cobertizo por la noche, apagaban las lámparas de queroseno y, a oscuras, contemplaban el maravilloso espectáculo de pequeñas luces en el fondo de cientos de probetas que contenían unas pocas partículas de materiales radiactivos.

Por sus descubrimentos, Marie Curie fue galardonada con dos Premios Nobel. También su marido Pierre logró otro Premio Nobel por una investigación independiente, y su hija Irène Joliot-Curie con su marido Frédéric Joliot-Curie.

Antes de dejar este capítulo, quiero recalcar que Marie Curie fue la Primera Mujer que ganó un Premio Nobel y la Primera Persona que consiguió DOS Premios Nobel.

La Concepción de la Bomba Atómica

H. G. Wells fue un escritor, aficionado a la Ciencia, que escribió una extensa obra dedicada a la Ciencia Ficción. Entre ellas una trilogía que acababa con The World Set Free, El Mundo Liberado.

En esta novela, escrita en 1913, Wells anticipa una futura guerra entre Inglaterra y Alemania, en el año 1950, en el que desde aviones militares se lanzan Bombas Atómicas sobre las ciudades enemigas.

Fue el primer escritor que usó esa expresión, Bomba Atómica.

Su libro fue leído por Leó Szilárd, un físico, que quedó impresionado por la descripción de un arma tan terrible y agradeciendo que se tratara de Ciencia Ficción. Poco después, mientras esperaba a pasar un semáforo, se le ocurrió que sí se podría hacer.

Bastaba iniciar una Reacción en Cadena en la que un neutrón, a gran velocidad, rompiese un átomo radiactivo que emitiera DOS neutrones. Éstos afectarían a otros dos átomos que emitirían CUATRO neutrones. Y 8, 16, 32, 64, etc.

Como las reacciones atómicas son rapidísimas, en cuestión de centésimas de segundo se producirían miles de millones de rupturas atómicas, liberando de forma explosiva una cantidad de energía mayor que la de cualquier explosivo químico jamás fabricado o imaginado.

Historia de Tres Cartas

A lo largo de la historia, todos los militares han querido disponer de las armas más poderosas para vencer al enemigo. En la prehistoria esas armas eran de corto alcance, para matar al enemigo había que estar cerca.

Con las armas de largo alcance, como flechas y catapultas, los soldados podían matar más enemigos desde la distancia. La tecnología de las armas de guerra era cada vez más avanzada y el número de muertos era mayor en cada contienda.

Durante la Segunda Guerra Mundial los países en conflicto intentaron desarrollar armas cada vez más poderosas, intentando superar a las de los enemigos.

Algunos científicos imaginaron que las armas atómicas podían ser las que inclinaran la victoria al primero que las consiguieran, y unos por patriotismo, otros por temor a que fueran sus enemigos los primeros, intentaron convencer a los dirigentes de sus países.

El día del cumpleaños de Hitler, el alemán Paul Harteck le escribió una carta explicándole el poder que tendría un arma que fisionara átomos radiactivos en una reacción en cadena.

En Alemania habían trabajado algunos de los mejores científicos capaces de llevar a cabo la tarea, pero cuando Hitler llegó al poder hizo que todos los judíos y liberales fueran despedidos. La mayoría emigró a otros países donde siguieron sus investigaciones.

Ante el temor de que los alemanes pudieran conseguir armas atómicas con las que pudieran ganar la guerra, Leo Szilar, junto al físico Edward Teller, visitaron a Albert Einstein, el científico más respetado de la época, para pedirle su firma en una carta enviada por varios científicos al presidente Franklin D. Roosevelt conminándole a desarrollar armas atómicas antes que los alemanes.

Einstein dudó en firmar la carta, pero lo hizo. Años más tarde afirmaba que si hubiera sabido que los alemanes no conseguirían la Bomba Atómica, no la hubiera firmado.

Roosevelt les hizo caso, y bajo la dirección de Robert Oppenheimer se creó un campamento secreto de investigación para ejecutar el Proyecto Manhattan, que culminó con la creación de tres Bombas Atómicas. En él trabajaron las mentes más brillantes de la física, algunos, judíos alemanes o de otros países europeos huidos de la Alemania nazi. Sólo dos de los científicos del Proyecto Manhattan eran de USA.

Los científicos que quedaron en Alemania intentaron fabricar la Bomba Atómica, pero no pudieron fabricarla antes del fin de la guerra. Sencillamente, con la huida de gran cantidad de científicos del régimen nazi, los que quedaron allí carecían de la genialidad que les pudiera hacer ganar la carrera de la Bomba Atómica.

También en Rusia, el físico Gueorgui Fliórov llevaba tiempo estudiando la posibilidad de fabricar una Bomba Atómica. Escribió un artículo sobre sus progresos en una revista científica. Normalmente los científicos de la misma rama solían comentar los artículos nuevos, aportando nuevas ideas o refutaciones de las teorías, pero Fliorov no recibió ninguna respuesta. Al principio se desanimó, pero luego observó que desde hacía varios meses no se había publicado ningún nuevo artículo sobre el tema, lo que le llevó a la conclusión de que en realidad estaban trabajando en secreto.

En Abril de 1942 escribió una carta a Stalin en la que le informaba de este extraño silencio y de sus sospechas. Inmersa en la guerra contra Alemania, Rusia no disponía de recursos suficientes para desarrollar un arma atómica, pero la carta de Fliorov encendió la mecha que años después de la guerra haría estallar la bomba rusa.

Cuando el Proyecto Manhattan consiguió detonar la primera Bomba Atómica en Los Álamos, la guerra ya había terminado en Europa, pero no en el Pacífico. El presidente Truman hizo que se lanzaran las dos siguientes sobre las ciudades japonesas de Hiroshima y Nagasaki. Tres días después los japoneses se rindieron.

Tras el fin de la guerra, Oppenheimer manifestó al presidente Truman los remordimientos que le producía el hecho de que el fruto de su trabajo hubiera provocado tantas muertes. Truman le despreció por ello. Cuando en USA se inició la Caza de Brujas contra los simpatizantes del comunismo soviético, Edward Teller difundió unas insinuaciones y sospechas que acabaron con la carrera científica de Oppenheimer.

Años más tarde, también Rusia consiguió desarrollar una Bomba Atómica, pero la carrera seguía en marcha. En USA, Edward Teller se había puesto al frente de un nuevo proyecto para crear una bomba mucho más potente, la Bomba Nuclear o Bomba de Hidrógeno. Una bomba en la que se reproducía el proceso del interior del Sol: fusionar cuatro átomos de Hidrógeno en uno de Helio y generando una gran cantidad de energía sobrante. La Bomba H era tan potente, que para encenderla se tenía que detonar como chispa una Bomba Atómica.

Las tres cartas enviadas por científicos a los dirigentes de sus países iniciaron una carrera que abocaron el mundo a una situación cada vez más peligrosa.

Historia de un Prisionero

En 1902, en la colonia francesa de la Martinica, Louis-Auguste Cyparis entró en un bar, y tras una pelea apuñaló a un amigo.

La policía le detuvo y le encerró en una celda medio subterránea de gruesos muros y con techo abovedado.

El 8 de Mayo, durante el desayuno, el volcán del Monte Pelée entró en erupción.

Desde hacía varias semanas se habían producido temblores y humaredas, nada que pareciera demasiado importante, pero algunos de los 28.000 habitantes de la ciudad de Saint-Pierre (Martinica) empezaron a trasladarse más lejos del volcán, incluso a salir de la isla.

Cuando se produjo la Erupción del monte Pelée de 1902, una nube de gases y polvo de cenizas a más de mil grados se expandió a más de 600 Km/h arrasando la ciudad y todos sus habitantes.

Sólo dos personas sobrevivieron a la catástrofe, una de ellas Cyparis, cuya celda, con un único ventanuco orientado en dirección opuesta al volcán, le había protegido de los más intensos calores del flujo. A pesar de todo los muros se calentaron tanto que sufrió quemaduras en casi todo su cuerpo.

La verdad, esta historia es muy buena y merece ser conocida, os recomiendo que leáis los enlaces añadidos, pero no parece que tenga nada que ver con el tema del resto del documental.

A no ser que se quiera hacer una comparación con los posibles efectos de una bomba atómica en una ciudad, o se nos quiera advertir de los peligros de no hacer caso de los avisos de la Naturaleza.

Muerte de un Átomo

Desintegración del UranioUn día, mientras Marie Curie trabajaba en su laboratorio, un átomo de Uranio se desintegró convirtiéndose en un átomo de Torio y una partícula Alfa. La partícula Alfa salió disparada a gran velocidad y, de todas las direcciones posibles, fue a entrar en el ojo de la científica, entró en la retina, atravesó la pared de una célula y golpeó el núcleo de un átomo de Carbono que formaba parte de una molécula de ADN.

La cadena de ADN se rompió, y las reacciones químicas hicieron que el hueco se llenara con otros átomos, diferentes de los anteriores, provocando una mutación genética.

No fue esta la única ocasión. A lo largo de su vida, de su trabajo con  Rayos X y materiales radiactivos, Marie Curie había sido bombardeada por billones de partículas Alfa y otras radiaciones ionizantes que habían destruido un número cada vez mayor de sus células. Durante años sintió una quemazón en los dedos, los más expuestos y afectados por la radiación, pero los daños eran generales en todos los órganos de su cuerpo.

Y muchas células no habían muerto, sino que se habían convertido en cancerígenas.

Marie Curie murió en 1934, víctima de la radiactividad, y en la Biblioteca de Francia se conserva parte de su legado. Cuadernos de anotaciones, prendas de vestir, instrumental y un cuaderno de recetas de cocina.

Están en el sótano de la biblioteca, lejos del público, encerrados en cajas de plomo, y sólo pueden contemplarse con trajes antirradiaciones.

Por la noche brillan en la oscuridad.

En mi opinión

Como en casi toda esta serie, el documental se centra más en la Historia de grandes científicos que en la Ciencia que descubrieron, pero no está de más conocer estas historias.

La historia de los dos átomos me ha parecido sumamente interesante, y me he permitido reseñarlas algo más extensamente de como se hace en el documental.

Supongo que el título está inspirado en la novela Historia de dos Ciudades, obra escrita en 1859 por Charles Dickens, uno de los primeros autores serios que leí, a los 9 años. Aunque los argumentos no tienen mucho que ver.

Y la falta de información sobre por qué se produce la desintegración nuclear me ha llevado a escribir un nuevo artículo: La Media Vida de los Átomos. Espero que os resulte interesante.

Por lo demás, es un documental bastante bueno y recomiendo que lo veáis.

Ver Ficha de Historia de Dos Átomos de la serie Cosmos: Otros Mundos

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