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Jun 03, 2023

Cómo el azar científico y un poco de suerte ayudaron a marcar el comienzo de la era nuclear

Experimentos accidentales y encuentros casuales ayudaron a Enrico Fermi a producir el

Experimentos accidentales y encuentros casuales ayudaron a Enrico Fermi a producir el primer reactor nuclear

David N. Schwartz, Zócalo Public Square

El público en general puede ver la empresa científica como racional y metódica, avanzando de manera ordenada y cohesiva. Pero la ciencia se mueve a trompicones, a veces hacia delante ya veces hacia atrás, a veces metódicamente ya veces casi por accidente. El extraordinario papel que juegan el azar y el accidente en el descubrimiento científico se puede ver en la notable carrera de Enrico Fermi, uno de los más grandes físicos del siglo XX. Fermi es conocido principalmente por su trabajo sobre física de neutrones, fisión nuclear y los experimentos que condujeron a la primera bomba atómica.

En octubre de 1934, Fermi dirigía un pequeño equipo en Roma para crear elementos radiactivos bombardeando varios elementos con neutrones, las partículas neutras pesadas que se encuentran en el núcleo de la mayoría de los átomos. Al hacerlo, dividió el átomo de uranio. Pero por una variedad de razones, principalmente relacionadas con las limitaciones de la radioquímica de su equipo, no lo sabía en ese momento. Sin embargo, sus colegas notaron que bombardear un elemento mientras estaba sentado sobre una mesa de madera, sorprendentemente, hizo que ese elemento fuera más radiactivo que cuando estaba sentado sobre una mesa de mármol. No era un resultado que esperaban, y es posible que no lo hayan notado de no haber sido por su curiosidad y capacidad de observación.

Buscando una explicación, le llevaron el fenómeno a Fermi. Fermi lo pensó y concluyó que los núcleos más livianos de hidrógeno y carbono en la mesa de madera actuaron para ralentizar los neutrones, dándoles más tiempo para permanecer dentro del núcleo atómico y dañarlo, de ahí el aumento de la radiactividad. Realizó un experimento de confirmación con un bloque de parafina entre la fuente de neutrones y el objetivo: la parafina tiene mucho hidrógeno y carbono, por lo que es ideal para estos fines.

Es imposible exagerar la importancia de este descubrimiento accidental. El trabajo que Fermi dirigió posteriormente para explotar esta revelación, que culminó con el desarrollo de la primera reacción nuclear en cadena el 2 de diciembre de 1942 en Chicago, se basó por completo en el efecto de "neutrón lento". Los ladrillos de grafito que formaron la estructura de la primera pila atómica sirvieron como moderador para ralentizar los neutrones emitidos por las babosas de uranio incrustadas en toda la pila, aumentando la probabilidad de fisión. No solo todos los reactores nucleares se basan en este efecto; fue un aspecto esencial de la investigación de la fisión que condujo, inexorablemente, al desarrollo de armas nucleares.

La ciencia de Fermi fue guiada por accidente de otras maneras. En primer lugar, el simple accidente de su nacimiento en 1901, que lo llevó a la madurez intelectual en la década de 1920, en un momento en que se abordaban profundos problemas de la teoría cuántica. El gran historiador británico CP Snow escribió una vez sobre Fermi: "Si Fermi hubiera nacido unos años antes, uno bien podría imaginarlo descubriendo el núcleo atómico de Rutherford y luego desarrollando la teoría del átomo de hidrógeno de Bohr. Si esto suena como una hipérbole, cualquier cosa sobre Es probable que Fermi suene como una hipérbole".

Por supuesto, habiendo nacido en 1901, llegó demasiado tarde para contribuir a esos primeros años de la física nuclear. Sin embargo, nació justo a tiempo para contribuir a algunos de los desarrollos más importantes de la teoría cuántica. Los Fermis de hoy, en la medida en que existen, ahora trabajan en equipos de miles de físicos experimentales y teóricos en el CERN, donde se produce la física de partículas de vanguardia, pero donde el alcance de los logros individuales está muy limitado.

En segundo lugar, está su encuentro accidental a los 13 años con un colega de su padre, un hombre llamado Adolfo Amidei, quien entendió que Fermi era un niño prodigio y se encargó de darle al adolescente una educación universitaria en matemáticas y física, la base. sobre el que Fermi construyó su carrera.

En tercer lugar, está el accidente de su matrimonio con una mujer que amaba tanto a Roma que se negó a mudarse a los Estados Unidos en 1930, cuando Fermi quería hacerlo por primera vez. Si hubiera dejado Roma a principios de la década de 1930, ¿quién sabe si habría hecho su trabajo de neutrones lentos o habría descubierto la fisión?

Tal como estaban las cosas, no sabía que había dividido el átomo de uranio en sus experimentos de 1934 hasta 1939, cuando los científicos alemanes anunciaron que, al replicar el trabajo de Fermi de 1934, concluyeron que había estado creando fisión de uranio. Seguramente el hecho de que usó blindaje de plomo en cada elemento que bombardeó, lo que ocultó el hecho de que el uranio emite un fuerte pulso electromagnético cuando su núcleo se divide, es un hecho fortuito histórico. Si hubiera sabido que estaba dividiendo el átomo de uranio, Italia podría haber desarrollado armas nucleares mucho antes de que comenzara la Segunda Guerra Mundial, con consecuencias totalmente impredecibles.

También está su llegada a la Universidad de Columbia en 1939, posiblemente el accidente más histórico de todos. En Columbia conoció al físico húngaro Leo Szilard, quien tuvo la idea de una reacción nuclear en cadena mucho antes de que se dividiera el átomo de uranio, y quien presionó a Fermi en los experimentos que condujeron a la primera reacción nuclear en cadena sostenida y controlada del mundo. Si Fermi hubiera elegido ir a la Universidad de Michigan en Ann Arbor (donde tenía amigos) en lugar de a Columbia, no se habría encontrado con Szilard. William Lanouette, el biógrafo de Szilard, cree que si los dos hombres no se hubieran conocido en Nueva York en enero de 1939, la historia de la bomba atómica ciertamente habría sido diferente y un éxito oportuno mucho menos seguro. Szilard tuvo la idea de la reacción en cadena; Fermi era la persona más conocedora del mundo sobre cómo los neutrones atraviesan la materia. Entonces, el accidente que los colocó en el mismo lugar al mismo tiempo fue el punto de pivote sobre el cual giró el Proyecto Manhattan.

Por sorprendentes que sean estos eventos y accidentes aleatorios en la carrera de Fermi, la historia de la ciencia abunda en ellos. El descubrimiento del fármaco de quimioterapia cisplatino, el descubrimiento de la radiactividad, el descubrimiento de la radiación cósmica de fondo e incluso el descubrimiento de Viagra fueron hechos por casualidad. Emblemático de este papel descomunal que la casualidad ha jugado en la ciencia es el descubrimiento de la penicilina por Alexander Fleming. El profesor de bacteriología preparó una serie de placas de Petri con colonias bacterianas antes de salir de vacaciones de su laboratorio en el St. Mary's Hospital de Londres en septiembre de 1928. De regreso de las vacaciones, revisó las preparaciones y, para su sorpresa, notó que el moho había infestado una. de ellos. Examinando más a fondo el plato, observó que inmediatamente alrededor de la colonia de moho no crecía ninguna bacteria. Intrigado, comenzó una serie de experimentos y determinó que el moho secretaba una sustancia que mataba las bacterias. Fueron necesarios muchos años de trabajo adicional, pero el resultado, el primer gran antibiótico, ha cambiado la práctica de la medicina por completo y para siempre, salvando innumerables vidas en el camino.

Los descubrimientos accidentales son, por supuesto, la excepción, no la regla. La mayoría de los científicos dedican sus carreras a explorar metódicamente preguntas interesantes en sus respectivos campos y, si tienen suerte, aumentarán la suma de conocimientos a medida que lo hagan. Y algunos de sus descubrimientos sin duda serán geniales. Los descubrimientos de Einstein no fueron accidentales, aunque ayudó que nació en el momento en que nació, no un milenio antes.

David N. Schwartz es el autor de El último hombre que lo sabía todo: la vida y la época de Enrico Fermi, padre de la era nuclear. Su padre, Melvin Schwartz, compartió el Premio Nobel de Física de 1988 por el descubrimiento del neutrino muón.

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