Marie Curie y Pierre Curie 

El 18 de julio de 1898, en la Escuela de Física y Química de París, Pierre Curie, y su esposa, Marie, presentaron una importante Memoria en la Academia francesa de Ciencias. En ella recogieron especialmente las experiencias de Marie, que en su tesis doctoral estudiaba específicamente los llamados “rayos de Becquerel” (radiaciones de naturaleza desconocida, emitidas espontáneamente por algunos metales como el uranio). Esta investigación dio pie al descubrimiento de un metal desconocido, al que decidieron llamar “polonio”, basándose en el nombre del país de origen de Marie.

Marie Curie. Foto: Henri Manuel

En el campo teórico, los progresos en el estudio de la radiactividad, conseguidos gracias al talento y a los esfuerzos de Henri Becquerel y del matrimonio Curie, hicieron posibles los trabajos posteriores de Rutherford, Geiger, Soddy y Villardy para identificar las radiaciones alfa, beta y gamma producidas espontáneamente en los cuerpos radiactivos; y muy pronto la concepción de los modelos atómicos, las teorías atómicas de De Broglie y Schrodinger y la decisiva fisión del núcleo del uranio por Otto Hahn y Fritz Strassman en el año 1939.

En realidad, los químicos descubrieron que aunque las sustancias diferían entre sí por su radiactividad, algunas tenían propiedades químicas idénticas. Por ejemplo, ya en 1.907 los químicos americanos Herbert Newby McCoy y W. H. Ross descubrieron que el radio-torio (uno entre los varios productos de la desintegración del torio) mostraba el mismo comportamiento químico que el torio, y el radio D, el mismo que el plomo, tanto que a veces era llamado radio-plomo. De todo lo cual se infirió que tales sustancias eran en realidad variedades de mismo elemento: el radio-torio, una forma de torio; el radioplomo, un miembro de una familia de plomos; y así sucesivamente.

Torio

En 1.913, Soddy esclareció esta idea y le dio más amplitud. Demostró que cuando un átomo emitía una partícula alfa, se transformaba en un elemento que ocupaba dos lugares más abajo en la lista de elementos, y que cuando emitía una partícula beta, ocupaba, después de su transformación, el lugar inmediatamente superior. Con arreglo a tal norma, el radiotorio descendía en la tabla hasta el lugar del torio, y lo mismo ocurría con las sustancias denominadas uranio X y uranio Y, es decir, que los tres serían variedades del elemento 90. Así mismo, el radio D, el radio B, el torio B y el actinio B compartirían el lugar del plomo como variedades del elemento 82.

Soddy dio el nombre de isótopos (del griego iso y topos, “el mismo lugar”) a todos los miembros de una familia de sustancias que ocupaban el mismo lugar en la tabla periódica. En 1.921 se le concedió el premio Nobel de Química.

El modelo protón-electrón del núcleo concordó perfectamente con la teoría de Soddy sobre los isótopos. Al retirar una partícula alfa de un núcleo, se reducía en dos unidades la carga positiva de dicho núcleo, exactamente lo que necesitaba para bajar dos lugares en la tabla periódica. Por otra parte, cuando el núcleo expulsaba un electrón (partícula beta), quedaba sin neutralizar un protón adicional, y ello incrementaba en una unidad la carga positiva del núcleo, lo cual era como agregar una unidad al número atómico, y por tanto, el elemento pasaba a ocupar la posición inmediatamente superior en la tabla periódica de los elementos. ¡Maravilloso!

Desintegración Alfa y desintegración Beta

¿Cómo se explica que cuando el torio se descompone en radio-torio después de sufrir no una, sino tres desintegraciones, el producto siga siendo torio? Pues bien, en este proceso el átomo de torio pierde una partícula alfa, luego una partícula beta, y más tarde una segunda partícula beta. Si aceptamos la teoría sobre el bloque constitutivo de los protones, ello significa que el átomo ha perdido cuatro electrones (dos de ellos contenidos presuntamente en la partícula alfa) y cuatro protones. (La situación actual difiere bastante de este cuadro, aunque en cierto modo, esto no afecta al resultado).

El núcleo de torio constaba inicialmente (según se suponía) de 232 protones y 142 electrones. Al haber perdido cuatro protones y otros cuatro electrones, quedaba reducido a 228 protones y 138 electrones. No obstante, conservaba todavía el número atómico 90, es decir, el mismo de antes.

Así pues, el radio-torio, a semejanza del torio, posee 90 electrones planetarios, que giran alrededor del núcleo. Puesto que las propiedades químicas de un átomo están sujetas al número de sus electrones planetarios, el torio y el radio-torio tienen el mismo comportamiento químico, sea cual fuere su diferencia en peso atómico (232 y 228 respectivamente).

Geoquímica isotópica del plomo

Los isótopos de un elemento se identifican por su peso atómico, o número másico. Así, el torio corriente se denomina torio 232, y el radiotorio, torio 228. Los isótopos radiactivos del plomo se distinguen también por estas denominaciones: plomo 210 (radio D), plomo 214 (radio B), plomo 212 (torio B) y plomo 211 (actinio B).

Se descubrió que la noción de isótopo podía aplicarse indistintamente tanto a los elementos estables como a los radiactivos. Por ejemplo, se comprobó que las tres series radiactivas anteriormente mencionadas terminaban en tres formas distintas de plomo. La serie del uranio acababa en plomo 206, la del torio en plomo 208 y la del actinio en plomo 207. cada uno de estos era un isótopo estable y corriente del plomo, pero los tres plomos diferían por su peso atómico.

Mediante un dispositivo inventado por cierto ayudante de J. J. Thomson, llamado Francis William Aston, se demostró la existencia de los isótopos estables. En 1.919, Thomson, empleando la versión primitiva de aquel artilugio, demostró que el neón estaba constituido por dos variedades de átomos: una cuyo número de masa era 20, y otra con 22. El neón 20 era el isótopo común; el neón 22 lo acompañaba en la proporción de un átomo cada diez. Más tarde se descubrió un tercer isótopo, el neón 21, cuyo porcentaje en el neón atmosférico era de un átomo por cada 400.

Entonces fue posible, al fin, razonar el peso atómico fraccionario de los elementos. El peso atómico del neón (20, 183) representaba el peso conjunto de los tres isótopos, de pesos diferentes, que integraban el elemento en su estado natural. Cada átomo individual tenía un número másico entero, pero el promedio de sus masas (el peso atómico) era un número fraccionario.

Aston procedió a mostrar que varios elementos estables comunes eran, en realidad, mezclas de isótopos. Descubrió que el cloro, con un peso atómico fraccionario de 35’453, estaba constituido por el cloro 35 y el cloro 37, en la proporción de cuatro a uno. En 1.922 se le otorgó el premio Nobel de Química.

En el discurso pronunciado al recibir el premio, Aston predijo la posibilidad de aprovechar la energía almacenada en el núcleo atómico, vislumbrando ya las futuras y nefastas bombas y centrales nucleares. Allá por 1.935, el físico canadiense Arthur Jeffrey Dempster empleó el instrumento de Aston para avanzar sensiblemente en esa dirección; demostró que 993 de cada 1.000 átomos de uranio eran de uranio 238 (no válido para combustible nuclear). Y muy pronto se haría evidente el profundo significado de tal descubrimiento.

Así, después de estar siguiendo huellas falsas durante un siglo, se reivindicó definitivamente la teoría de Prout. Los elementos estaban constituidos por bloques estructurales uniformes; si no átomos de hidrógeno, sí, por lo menos, unidades con masa de hidrógeno.

¿Qué no será capaz de inventar el hombre para descubrir los misterios de la naturaleza?

              Rutherford

Ha pasado mucho tiempo desde que Rutherford identificara la primera partícula nuclear (la partícula alfa). El camino ha sido largo y muy duro, con muchos intentos fallidos antes de ir consiguiendo los triunfos (los únicos que suenan), y muchos han sido los nombres que contribuyen para conseguir llegar al conocimiento del átomo y del núcleo actual; los electrones circulando alrededor del núcleo, en sus diferentes niveles, con un núcleo compuesto de protones y neutrones que, a su vez, son constituidos por los quarks allí confinados por los gluones, las partículas mediadoras de la fuerza nuclear fuerte. Pero, ¿Qué habrá más allá de los quarks?, ¿las supercuerdas vibrantes? Algún día se sabrá.

Emilio Silvera V.

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Confirman que la antimateria cae, como la materia, a causa de la gravedad. Resultan ser la misma cosa con cargas diferentes. Si se encuentran se destruyen.

El trabajo descarta por completo una supuesta ‘repulsión gravitacional’ como explicación a la práctica ausencia de antimateria en el Universo

El LHC da una nueva ventaja a la materia sobre la anti-materia. Es la cuarta partícula en la que se observa esa diferencia, una discrepancia que nos ha permitido existir a nosotros y a todo lo que hay en el Cosmos.

                             Son iguales pero diferentes

En la eterna guerra que la materia libra con la antimateria desde el origen mismo del Universo, nosotros, la materia, tenemos un nuevo, pequeño e inesperado aliado. Se trata de una pequeña partícula, el bosón B0s, que se ha atrevido, al parecer, a violar la sagrada ley de la paridad CP, esa que exige que por cada partícula de materia que se genera en el Cosmos se genere también una de antimateria. Lo malo es que, si esa ley se hubiera cumplido a rajatabla, ni nosotros ni todas las galaxias que existen estaríamos aquí, ya que la materia y la antimateria se aniquilan mutuamente cuando entran en contacto. El hecho de que ahí fuera solo veamos materia nos dice que, de algún modo, nosotros, la materia, logramos imponernos y sobrevivir. Cómo, es una cuestión sin resolver. Ahora, en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC), un grupo de investigadores acaba de descubrir al que pudo ser uno de nuestros aliados. Sólo conocíamos tres, pero son demasiado pequeños para una tarea tan grande.

Cuando hablamos de antimateria nos referimos a una sustancia que posee las mismas propiedades que la materia excepto que está formada por antipartículas. Las antipartículas son un reflejo de las partículas, se parecen a ellas, poseen su misma masa, pero poseen carga eléctrica y propiedades magnéticas opuestas.

En cualquier sitio que busquemos datos para saber sobre la antimateria, nos podemos encontrar con explicaciones como ésta:

“En física de partículas, la antimateria es la extensión del concepto de antipartícula a la materia. Así, la antimateria está compuesta de antipartículas, mientras que la materia ordinaria está compuesta de partículas. Por ejemplo, un antielectrón (un electrón con carga positiva, también llamado positrón) y un antiprotón (un protón con carga negativa) podrían formar un átomo de antimateria, de la misma manera que un electrón y un protón forman un átomo de hidrógeno. El contacto de materia y antimateria llevaría a la aniquilación de ambas, dando lugar a fotones de alta energía (rayos gamma) y otros pares partícula-antipartícula.”

                                                         Lo cierto es que solo vemos materia

“La desconcertante prevalencia de la materia sobre la antimateria en el universo podría estar relacionado con un extraño estiramiento del espacio-tiempo causado por el giro de nuestra galaxia, según un nuevo estudio”.

De tonterías como esa están las revistas científicas llenas. Ya no saben lo que hacer por llamar la atención y, en cualquier mente lógica medianamente “leída”, se puede llegar a la conclusión de que, como en el Universo todo es cuestión de equilibrios entre fuerzas contrapuestas, mejor sería pensar en la existencia de un universo paralelo de antimateria.

La antimateria es el pariente primo de la materia. Por cada partícula de materia se cree que existe su pareja de antimateria, con la misma masa, pero de carga opuesta. Cuando la materia y la antimateria se encuentran, se aniquilan, y de la conversión de su masa en energía resulta una poderosa explosión.

La antimateria puede tener diferentes usos:

 –  El primero como combustible.  Para imaginaros lo potente que puede llegar a ser, con sólo 250 gramos de antimateria se podría llegar a Marte en 1 día y a la Luna en 8 minutos.

 –  El segundo sería como para producir energía. La antimateria es la fuente de energía más poderosa conocida por el hombre. Libera una energía de una eficacia del cien por cien (la fisión nuclear posee una eficacia del uno y medio por cien). La antimateria no genera contaminación ni radiación, y una gota podría proporcionar energía eléctrica a toda Nueva York durante un día. 

 –  El tercer uso que podría tener la antimateria, y desgraciadamente el más peligroso, sería el de armamento. Este proceso de aniquilación materia-antimateria podría ser empleado  como el explosivo más potente que pueda imaginarse. Un gramo de antimateria al unirse  con un gramo de materia produciría una energía capaz de lanzar 1 millón de toneladas de material a casi 20000 metros de altura. O lo que es  mismo, la potencia de veinte kilotones, es decir, la potencia de la bomba que fue lanzada sobre Hiroshima.

Hemos conseguido desvelar secretos profundamente escondidos por la Naturaleza. Ahora queda que sepamos administrarlos

Nueva luz sobre la materia bariónica perdida y la gravedad en escalas cósmicas. Lo cierto es que todos los objetos que podemos ver en el Universo, están hechos de materia (Quarks y Leptones).

Una molécula fluorescente para explicar la asimetría materia-antimateria el Universo

Aunque hoy en día, los científicos siguen sin entender por qué en el universo predomina, casi completamente la materia. De hecho, aunque la han buscado con insistencia, la antimateria del universo primordial…no aparece por ninguna parte.

Según todos los estudios de experimentos y observaciones que han sido llevados a la práctica por Equipos de estudiosos en todo el Mundo, parece ser que, los motivos por los que no se han encontrado grandes estructuras de antimateria en nuestro Universo, y, el hecho de que la Materia supere a la antimateria, es denominado como “Bario-génesis”, es decir, la Materia Bariónica que es la que observamos y emite radiación (Planetas, estrellas, galaxias, etc.) es la que, finalmente, ha quedado predominando en este Universo nuestro (dejando a un lado esa otra clase de materia que llamamos Oscura y que, de ser cierto que existe, debió crearse antes que la Bariónica, sería la primera clase de materia que hizo acto de presencia en el Universo y, la Fuerza de Gravedad que generaba, hizo posible que, a pesar de la expansión de Hubble, se formaran las estrellas y las galaxias.

¿Por qué en el comienzo del Universo podría la materia Bariónica superar a la antimateria?

–Pequeño exceso de materia tras el Bib Bang: Especula con que la materia que forma actualmente el universo podría ser el resultado de una ligera asimetría en las proporciones iniciales de ambas.

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              ¿Sabremos algún día lo que el Universo es?

El Universo en el que vivimos nos ha dejado desvelar muchos de los secretos que guardaba celosamente escondidos, Otros muchos, siguen ocultos a nuestra mirada unas veces y a nuestro entendimiento otras.

Lo que decimos en el párrafo anterior, describe perfectamente la dualidad del conocimiento humano sobre el cosmos: hemos descubierto maravillas como la expansión del universo y la formación de galaxias, pero aún nos enfrentamos a misterios insondables como la posibilidad de que existan otros universos, la existencia de múltiples civilizaciones en esta nuestra y en otras galaxias, y, un sin fin de misterios que no hemos podido desvelar.

Lo que hemos descubierto:

• La vastedad y evolución: Entendemos que el Universo es todo lo que existe y ha estado en constante cambio desde el Big Bang, con la formación de estrellas, planetas y galaxias.
• Leyes fundamentales: Hemos descifrado principios físicos que rigen su movimiento y estructura.
• La Paradoja de Olbers: Sabemos por qué el cielo nocturno es oscuro a pesar de la infinidad de estrellas, un misterio que intrigó a científicos como Heinrich Olbers.

Los secretos que aún guardan:

• “Materia y Energía Oscura”: Constituyen la mayor parte del universo, pero no podemos verlas ni detectarlas directamente, solo inferir su existencia por sus efectos gravitacionales.
• Origen y Destino: A pesar de la teoría del Big Bang, aún no sabemos qué lo precedió o cómo terminará (Big Crunch, Big Freeze… ).
• ¿Estamos solos? La pregunta sobre la existencia de vida extraterrestre sigue sin respuesta.
• La naturaleza de la realidad: Conceptos como la mecánica cuántica y la relatividad nos muestran un universo mucho más extraño de lo que nuestra intuición sugiere, con fenómenos que desafían nuestra lógica cotidiana.

La doble barrera (mirada y entendimiento):

• Mirada: Fenómenos como la “materia oscura” están más allá de lo que nuestros telescopios pueden “ver” directamente. Bueno, esa misteriosa “materia” no se ha podido encontrar, no se sabe de qué está hecha, no se deja ver, no genera radiación, emite fuerza de gravedad porque tiene masa (¿masa invisible?. Se sigue hablando de ella porque sería lo único que explicaría el anómalo movimiento de las galaxias.
• Entendimiento: Incluso cuando detectamos algo nuevo, como las ondas gravitacionales, nuestra mente a veces lucha por comprender sus implicaciones, obligándonos a expandir nuestros marcos conceptuales, como propuso Carl Jung al hablar de la mente en calma.

En resumen, la reflexión expresada en las dos primeras líneas del principio,  es un eco de la continua aventura humana: un viaje de descubrimiento sin fin donde cada secreto revelado abre la puerta a incontables enigmas más profundos.  Y, desde luego, de entre las numerosas cuestiones y objetos que nos quedan por desvelar, no podemos relacionarlos al no saber lo que son y de qué se tratarían la mayoría de ellos.

Emilio Silvera V.

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No pocas veces se ha afirmado aquí, que la vida no es un “milagro” exclusiva de la Tierra. Los miles de millones de galaxias y de “soles” en el Universo, y, sabiendo que todo en el, está regido por las mismas leyes y las mismas constantes…

¡Nos da la respuesta!

El saber y tener conocimiento de que la única vida conocida es la que vemos en nuestro planeta, es debido a que convivimos con ella, está en nuestro propio ámbito. Las otras formas de vida, los miles de millones de especies que deben existir en otros mundos, nos quedan un poco lejos para poder observarlas.

El creer que la vida es un suceso único en nuestro planeta… ¡Es ser muy limitado, poco humilde, engreído…!

Solo en la Vía Láctea existen 30.000.000.000 de estrellas de la clase G2V, es decir, como nuestro Sol. Un gran porcentaje de esas estrellas tienen planetas que las orbitan, de esos planetas, algunos habrán venido a situartse en la zona habitable de la estrellas y si eso es así (que lo es), ¿Por qué en alguno de ellos no habrá podido surgir la vida como lo hizo en nuestro mundo?

Emilio Silvera V.

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