INTRODUCCIÓN

SILVIA BULBULIAN PEDRO BOSCH MELANIA JIMÉNEZ-REYES

De 1896, fecha en la que se descubre la radiactividad, a 1942, cuando Fermi monta la primera pila atómica, un grupo pequeño de investigadores consiguió desentrañar los secretos del átomo, proponer una estructura que lo definiera y crear la tecnología derivada de estos hallazgos. Fueron cuatro escuelas las que protagonizaron tales estudios: un grupo francés (Becquerel, los Curie y los Joliot-Curie), un grupo anglosajón (Chadwick, Rutherford y Thomson), uno italiano (Fermi) y finalmente uno austriaco-alemán (Frisch, Hahn, Meitner y Strassmann). El progreso en el conocimiento fue muy rápido porque los resultados se intercambiaban y se discutían en los congresos en un ambiente totalmente cosmopolita, con el saber como único objetivo.

En la figura 1 intentamos presentar los principales acontecimientos de la historia del átomo en el contexto-mundial del desarrollo de la ciencia y de la tecnología, de las bellas artes, así como los hechos relevantes de la historia del mundo, desde 1890 hasta 1978. Nótense los cúmulos de importantes descubrimientos sobre él átomo en la última década del siglo pasado y en los años 30 del presente y; además, que esa época la vivieron también algunos de los individuos más geniales y temperamentales de la historia: Sarah Bernhardt, Picasso y Stravinski en el arte; Joyce, Valle-Inclán y Verlaine en la literatura; Edison, Einstein y Fleming en la ciencia. Muchos de los más destacados científicos en el campo de la radioactividad fueron víctimas de las circunstancias históricas. Así 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 política de sus países: O. Hahn militó activamente en contra de las armas nucleares y una de las facetas más atractivas de la vida de F. Joliot fue su compromiso político que culminó con la presidencia del Comité de la Paz.

En este libro se narra la biografía de los descubridores de la radiactividad, de la radiactividad artificial, de la estructura del átomo, de las propiedades del neutrón y de la fisión nuclear, es decir, la de los responsables de los cinco peldaños que llevaron a lo que hoy son las ciencias nucleares (véanse figuras 1 y 2). Los descubrimientos quedan ordenados según la cronología de los principales eventos. Por eso, aunque Hahn es más viejo que Rutherford, en vista de que su artículo sobre la fisión 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 visión global el lector sepa ubicar a cada uno de los personajes en su ambiente científico.

Imaginemos, entonces, a Becquerel y a los esposos Curie, a principios de este siglo, en el París de La Belle Époque, observar asombrados que un mineral de uranio emita radiaciones, que fueron identificadas después como partículas cargadas eléctricamente (positivas y negativas), y como radiación electromagnética semejante a la luz visible pero de diferente longitud de onda. Fue entonces cuando se inició una cascada de descubrimientos atropellados que revolucionaron muchos de los conceptos de la física decimonónica. Hubo que elaborar una nueva teoría sobre la estructura de la materia.

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

		Historia del átomo	Ciencia y tecnología	Bellas Artes	Historia del mundo
1970		Ensayos para el control de la fusión nuclear (a partir de 1978)	-Primer hombre en la Luna
					-Movimientos estudiantiles en varios países
				-Cien años de soledad (G. García Márquez)
			Vuelos de los primeros astronáutas		Crisis EUA-Cuba
1960		-Navíos de propulsión nuclear	-Lasér (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 atómicas sobre Hiroshima y Nagasaki
		-La pila atómica (E. Fermi)			Segunda Guerra Mundial
1940				Por quién doblan las campanas (E. Hemingway)
		-La fisión nuclear (O.Hahn y L. Meitner)			Expropiación del petróleo en México
				- Guernica (P. Picasso)	Guerra civil española
				-Bodas de Sangre (F. García Lorca)
		-Radioactividad artificial (F.I. Joliot Curie)
		-El neutrón (J.Chadwick)	-El modelo electrónico de televisión		Guerra cristera en México
1930			La penicilina (A. Fleming)
				-Ulises (J.Joyce)
				-Murales (D.Rivera)
1920		-Transmutación de elementos y el protón (E.Rutherford)
			-Teoría de la relatividad general (A. Einstein)
					-Revolución Rusa
					- Primera Guerra Mundial
1910				-Grupo Jinete Azul	-Empieza la Revolución Mexicana
				-El pájaro de fuego (I.F. Stravinski)	Porfiriato
				-Las señoritas de Aviñon (P. Picasso)
			-Teoría de la relatividad especial (A. Einstein)
		5) Radiaciones alfa y beta (E. Rutherford)	-Vuelo aeronáutico (Hermanos Wright)
		4) Polonio y radio (P. y M. Curie)
1900	5	3) El electrón (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 psicoanálisis (S. Freud)	Nazarín (B. Pérez Galdós)
				-Suite del Cascanueces (P.I. Tchaikovski)	Etapa Porfirista (México)
1890
	Rayos catódicos (G. Crookes, 1879)

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

Desde luego Rutherford se preguntó cómo tanta carga positiva podía acumularse sin repelerse, en un volumen tan pequeño como el núcleo y concluyó que la estabilidad necesitaba la presencia de partículas sin carga pero de masa semejante a la de los protones. Así fue como postuló la existencia de partículas neutras. Once años después (en 1932), su discípulo Chadwick comprobó la existencia de dicha partícula (hoy conocida como neutrón) en el núcleo del átomo. Este descubrimiento fue crucial para los acontecimientos científicos que se siguieron en Europa. En efecto, en 1934, sólo dos años más tarde, los Joliot-Curie probaron la existencia de la radiactividad artificial; en 1939, Hahn propuso la escisión del núcleo, y diez años después del descubrimiento del neutrón, Fermi diseñó en Estados Unidos la primera pila atómica. Luego, en 1945 estallaron las bombas de Hiroshima y de Nagasaki. Así arrancó un campo de la física, el de la física nuclear, cuyas aplicaciones abarcan tanto las reacciones nucleares que se dan en las estrellas como las que se dan en la Planta Nucleoeléctrica de Laguna Verde.

La física nuclear estudia ese minúsculo trozo de materia que es el núcleo atómico. El núcleo es 10 000 veces más pequeño que el átomo en cuyo centro se encuentra. ñLa proporción existente entre el tamaño del núcleo y el del átomo 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 núcleo 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 neutrón carece de carga eléctrica pero el protón tiene una carga positiva de la misma magnitud que el electrón. Cuando el número de electrones es igual al número de protones de la carga del átomo es neutra. Si el número de protones de dos átomos es el mismo pero el número de neutrones es diferente se dice que son isótopos de un elemento. Los isótopos radiactivos se manejan hoy en día en la medicina, la química, la biología, las ciencias del espacio y hasta en la arqueología. En la actualidad se conocen más de 2 600 especies nucleares diferentes. Finalmente, hay que insistir en que las propiedades químicas de un elemento dependen casi por entero del numero y distribución de los electrones de sus átomos.

Figura 2. Lapsos de vida de los científicos más notables de la historia del átomo.

Sigamos, pues, las huellas que los pioneros de la radiactividad dejaron tras de sí en su continuo afán por entender la estructura y las propiedades de la materia. Con ellos tocaremos la retirada ante los callejones sin salida y con ellos nos asombraremos de las maravillas de la Naturaleza. Será difícil no tomar partido en sus querellas científicas y en sus disputas personales, pero revivirlas no solo ilustra la personalidad de cada uno de ellos sino que revela como "se hace la ciencia" y cual es el entorno necesario para que florezca.

Cada capítulo está escrito por especialistas diferentes y es autónomo. Así, cada uno de los temas se puede leer por separado. Esta organización tiene la ventaja de que ciertos conceptos se presentan más de una vez pero se abordan desde puntos de vista tanto históricos como científicos diferentes, de modo que se enriquece el entendimiento de las ciencias nucleares, lo que constituye el objetivo fundamental del libro.