La importancia de los núcleos

Se cumplen ahora 80 años del descubrimiento de la energía nuclear

«El alquimista», de David Teniers el Joven (1610-1690). Museo del Prado
«El alquimista», de David Teniers el Joven (1610-1690). Museo del Prado

Los alquimistas querían realizar la transmutación, transformar el plomo en oro. Buscando ese empeño, como también el de obtener un elixir que otorgara la eterna juventud, recorrieron un camino de experimentación en el que hasta el siglo XVIII dejaron numerosos descubrimientos para la química, inventando aparatos y perfeccionando técnicas de laboratorio. Lo que ellos no sabían es que la transformación de plomo en oro, de un elemento cualquiera en otro, es imposible por métodos químicos. Lo que no sabían es que en las reacciones químicas hay cambios en la superficie de los átomos, pero nunca en lo profundo, en el núcleo, que es donde radica su identidad. Pero eso lo sabemos ahora. No puede cambiarse la identidad sin cambiar el núcleo.

El núcleo de los átomos fue descubierto en 1911. Haciendo llegar partículas radiactivas a una lámina delgada de oro, Ernest Rutherford tuvo que proponer un modelo sorprendente, que afirmaba que la materia está prácticamente vacía. Imaginó que los átomos tienen toda su masa concentrada en un lugar muy pequeño, el núcleo, que además tiene una carga eléctrica positiva que está neutralizada por los electrones que hay moviéndose como locos a su alrededor. Sabemos que un átomo es de plomo porque tiene una carga nuclear de 82, y es de oro cuando su carga nuclear es 79. Cada núcleo alberga así la identidad del átomo. Pero luego vimos que el núcleo también puede alterarse. En 1919 el mismo Rutherford fue el primero en lograr convertir nitrógeno en oxígeno mediante el bombardeo con partículas alfa. Había logrado una transmutación.

Total, que a comienzos de los años 30 del pasado siglo las investigaciones sobre radiactividad y el núcleo de los átomos causaban furor entre físicos y químicos. Enrico Fermi utilizó los novedosos neutrones (partículas sin carga eléctrica) como proyectil idóneo para bombardear núcleos atómicos. La idea era que el núcleo podía absorber el neutrón, dando lugar a un elemento más pesado y volviéndose radiactivo en muchas ocasiones. Así se pensaba obtener hasta átomos más grandes que el uranio. Pero entonces llegaría la sorpresa. Otto Hahn y Lise Meitner trabajaban en Berlín estudiando la interacción de neutrones con núcleos de uranio, y cuando entre los productos de esa reacción nuclear se encontró bario, Lise indicó que eso probaba que el núcleo se había partido en dos. Increíble, pero cierto. Pronto también se descubrió que en ese proceso, que podía tener lugar en cadena, se desprendía gran cantidad de energía. En diciembre de 1938, hace 80 años, habían descubierto la energía nuclear.

Y hace hoy 50 años, el 12 de diciembre de 1968, España inauguró la primera central eléctrica que funcionaba con energía nuclear. Estaba situada a orillas del Tajo, en Almonacid de Zorita (Guadalajara), y con su reactor de agua a presión (PWR) tenía una potencia instalada de 160 MW. Funcionó durante 38 años a pleno rendimiento, hasta que en 2006 se decretó el cese definitivo de su actividad. Hoy tenemos en España cinco centrales nucleares en funcionamiento, y en 2017 esa fue en nuestro país la segunda fuente de energía (22,4 %), tras las renovables (33,7 %).

P. S. Los núcleos atómicos son, quizás, los más pequeños que imaginamos; pero en esta página, con las actividades, también pensamos en otros núcleos.

ipse dixit

El primer núcleo de la sociedad es el matrimonio; el siguiente los hijos y después la familia

Marco Tulio Cicerón (106-43 a. C.)

Cuando hayamos comprendido cómo está construido el núcleo de los átomos habremos desvelado el más grande de los secretos, salvo la vida

Ernest Rutherford (1871-1937)

Debíamos distinguir el núcleo de la verdad. Solo las preguntas que se refieren a la esencia de las cosas tienen sentido

Mies van der Rohe (1886-1969)

El miembro del núcleo revolucionario tiene que ser el ejemplo de todos los demás

Fidel Castro (1926-2016)

El núcleo de la moral es la buena voluntad, que se distingue del mero cumplimiento de los deberes

Leo Strauss (1899-1973)

El hierro de ese meteorito y el hierro de la sangre tienen un origen común en el núcleo de una estrella

Neil DeGrasse Tyson (1958-)

actividades

1 Núcleo celular. También está relacionado con la identidad, pues contiene la mayor parte del material genético, en forma de moléculas de ADN. El núcleo garantiza la integridad de los genes y regula su expresión, es la central controladora de la célula. Al organizar las cadenas de ADN en cromosomas se facilita la división celular. Haz una exposición de fotografías donde se vea el núcleo celular. ¿Qué orgánulos hay en su interior?

2 Núcleo de población. El Instituto Nacional de Estadística considera «núcleo de población» a un conjunto de al menos diez edificaciones, o menos si la población que las habita supera las 50 personas. La distancia máxima de un edificio para considerarse integrado en el núcleo es de 200 metros, sin contar los terrenos ocupados por instalaciones públicas o industriales. ¿A qué núcleo pertenece tu domicilio? ¿Y tu colegio o instituto? Dibuja un mapa donde aparezcan esos dos edificios.

3 Núcleo de la Tierra. Los geólogos se imaginan el interior de nuestro planeta tras realizar numerosos análisis y ensayos, y haciendo comparaciones con meteoritos. Haz un esquema gráfico del modelo actual del interior terrestre. ¿Qué tamaño tiene el núcleo? Haz una lista de las características más relevantes que tiene. ¿Qué te parece más sorprendente, su temperatura, su presión, su composición?

4 Esta pieza de grafito forma parte de la exposición que el Muncyt dedica al siglo XX. Perteneció al reactor construido en la Universidad de Chicago en 1942, donde tuvo lugar por primera vez una reacción nuclear controlada. Visita la sede coruñesa del Museo Nacional de Ciencia y Tecnología, y en esa sala selecciona las piezas:

  • Que ya habías visto anteriormente
  • Que te resultan más sorprendentes
  • Que consideras forman parte del núcleo, o la esencia, del siglo XX

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