100. Fermio

 

Hoy toca hablar del elemento nombrado en honor al célebre físico italiano Enrico Fermi: El fermio. Como creo que procede, y como ya dije en la entrada del einstenio (este texto es prácticamente una copia de aquel), en los elementos nombrados en honor a alguien importante, hablaría, aunque sea un poquito, sobre el personaje en cuestión. Así que hoy toca aprender sobre el elemento de 100 protones (llegamos a la barrera psicológica de los 100, yuju) y sobre Enrico Fermi.  

El fermio, como ya he dicho, tiene 100 protones en su núcleo. Si el átomo es neutro, también tendrá 100 electrones. Además de eso, tiene un montón de neutrones (entre 141 y 160 (Fm260)). Es uno de los 15 actínidos de la Tabla Periódica (ya solo nos quedarán 3 por estudiar: Mendelevio, nobelio y lawrencio). Sobre los actínidos ya he ido hablando en entradas anteriores, y no quiero repetirme (bueno, hoy lo estoy haciendo con esta entrada), tienen ciertas características especiales y son todos radiactivos, entre otras cosas. Lo más importante es esto for the moment.

Enrico Fermi. La fórmula de la foto es incorrecta: Sería e2/hc... graciosillo él.

El fermio fue descubierto por Albert Ghiorso y su equipo, y lo hicieron analizando los restos de una bomba de hidrógeno (La primera de todas, de hecho) llamada Ivy Mike, que se lanzó en el atolón de Enewetak el 1 de noviembre de 1952. En esta frase hay mucha información que debemos analizar: Primero, Albert Ghiorso, o Al Ghiorso fue un gran ingeniero californiano y hablé de él más en detalle en la entrada del berkelio (por si te lo quieres mirar). Sobre la bomba de hidrógeno, expliqué lo que es eso en la entrada del plutonio. Esta bomba en concreto fue desarrollada por un grupo de científicos liderados por un húngaro, Edward Teller (El conocido como padre de la bomba de hidrógeno) y un americano, Richard Garwin (El que realmente diseñó esta bomba y del que precisamente Enrico Fermi dijo ser el único verdadero genio que había conocido. Se podría escribir un libro con todo lo que ha hecho este hombre). Respecto al pobre atolón de Enewetak, simplemente decir que es un arrecife en forma de anillo que contiene varias islas y que pertenece a las islas Marshall en el océano Pacífico. El agujero que dejó la bomba puede verse hoy en día buscando “Elugelab” en Google Maps. También puede verse, en la isla Runit, la estructura que construyeron para echar allí todos los restos radiactivos derivados de dicha explosión. 

Edward Teller en 1958.

El caso es que explotaron la maldita bomba. Dejaron un agujero en el atolón de un considerable tamaño y de los restos descubrieron dos elementos: El Einstenio y el fermio. ¿Y cómo lo hicieron? Por un lado, colocaron filtros de papel en tres aviones que cruzaron la nube que dejó la explosión (uno de los aviones se estrelló y el pilotó murió y a otro le faltó poco) y por otro, se recogieron muestras del pobre coral que estaba donde explotaron la bomba. Todo ese material fue analizado posteriormente en laboratorio, ya en Estados Unidos. Lo primero que observaron es que había un nuevo isótopo del plutonio, el Pu244, y esa noticia llegó, a través de Seaborg, hasta Berkeley (Donde de la bomba todavía no tenían ni idea, porque era secreto de estado). Allí, Ghiorso pensó que el U238 se debía haber convertido en Pu244 con la absorción de 6 neutrones, entonces ¿Por qué no iba a convertirse en algo mayor, absorbiendo todavía más? Contactó con Ken Street, que por aquel entonces estaba trabajando en los laboratorios de Livermore, donde habían llevado las muestras de la explosión, y éste les facilitó unos de los filtros de papel. Los analizaron, y primero descubrieron el einstenio. Vieron que, si querían descubrir el elemento número 100, iban a necesitar más material. Lo pidieron y les llegaron barriles con material radiactivo de las islas de Enewetak. En cuanto los recibieron, Thomson y Ghiorso se pusieron manos a la obra. Aislaron un nuevo elemento y descubrieron unas partículas alfa con una energía de 7´1 MeV. Tenía una vida media de solo un día. Pero hacía más de un mes de la explosión, con lo que dedujeron que esos átomos debían provenir de emisiones beta derivadas de alguno de los isótopos del elemento 99,  con lo que tenía que ser el nuevo elemento número 100. Impresionante. 

El caso es que toda esa información era confidencial, con lo que tuvieron que crearlo para poder anunciarlo y, por lo tanto, nombrarlo. Cogieron unos átomos de uranio238, los bombardearon con átomos de nitrógeno y neutrones y obtuvieron einstenio. Bombardearon el Es253, para crear el isótopo Es254, que por emisión beta (transformación de un neutrón en un protón) se convertía en Fm254. La ciencia es maravillosa. 

Y lo mismo que pasó con el einstenio: Para cuando el equipo de Ghiorso publicó los resultados en 1954, otro equipo de científicos del instituto Nobel de físicas de Estocolmo ya lo había hecho poco antes, con lo que a los americanos no les quedó otra que desclasificar los resultados obtenidos tras la explosión del atolón de las islas Marshall y así se les pudo reconocer el descubrimiento y, por lo tanto, tuvieron el honor de nombrarlo.  

Los nombres que eligieron finalmente para el einstenio y el fermio fueron anunciados al mundo en Ginebra en agosto de 1955. Fue Ghiorso el que sugirió empezar a nombrarlos con nombres de famosos científicos. En el caso del elemento número 100, le tocó el honor a Enrico Fermi, quien nunca lo supo, pues había fallecido un año antes, a los 53 años de edad, por problemas en los pulmones, debido a haber inhalado demasiado berilio, utilizado para obtener neutrones para sus experimentos (Como ya conté en su día). 

Enrico fue sin duda uno de los más importantes científicos del siglo XX. Los fermiones, los neutrinos, la fuerza nuclear débil, los neutrones lentos, los productos de fisión, los primeros reactores… todo eso lo sabemos/tenemos gracias a el.  

Nacido en Roma en 1901, con dos hermanos mayores, uno de los cuales murió en 1915, Enrico tuvo la suerte de (además de tener un gran cerebro, claro) encontrarse con un viejo libro de ciencias al que se enganchó. A los 13 años, un amigo de su padre ya observó que era un prodigio para las ciencias y le regaló más libros, que Enrico engullía. Siguió estudiando, de manera autodidacta, hasta que entró en la Scola Normale Superiore de Pisa, a los 17 años, donde sorprendió al director del departamento de física. Dos años después entraría a formar parte de dicho departamento. Eran 3 alumnos y tenían todo el laboratorio para ellos, así que se pusieron a investigar y a escribir papers. Alguno llegó a publicarse en Alemania, donde estaban los mejores físicos de la época. Y allí acabó yendo una temporada. Se juntó con Heisemberg, Lorentz, Einstein… Ganó mucha fama siendo profesor de física en Roma (puesto que obtuvo en 1927) y, puesto que su mujer era judía, se vio obligado a emigrar a Nueva York. Lo hizo aprovechando que ganó el Nobel de física en 1938, por su descubrimiento de nuevas sustancias radiactivas (ausenio y hesperio) pertenecientes al campo de los elementos (aunque más tarde se demostró que no era así, que había fisionado el uranio y el resultado no eran elementos nuevos si no productos de fisión) y por el descubrimiento de las fuerzas selectivas de los neutrones lentos (dispararon neutrones contra átomos de uranio y el efecto era mayor si previamente los frenaban con agua o parafina. Luego llegó el Proyecto Manhattan y Fermi acabaría siendo una parte importante del mismo (Se mudó a Los Álamos en 1944). Creó el concepto de “pilas” de combustible y, de hecho, el primer prototipo de reactor nuclear fue llamado Chicago Pile-1, en el que el mismo Fermi dirigió la primera reacción en cadena (Lo construyeron debajo del estadio de fútbol de la Universidad de Chicago y eran unos bloques de carbón con agujeros, por donde metían el uranio. 

El proyecto Manhatan fue un éxito y crearon la primera bomba nuclear. Fermi calculó su potencia (lo hizo, se dice, sosteniendo unos papelitos en la mano y viendo hasta dónde llegaban volando tras la explosión de la bomba).

Después de la guerra, Fermi siguió investigando y ejerciendo de profesor en Chicago. Incluso abarcó otros temas, como la astronomía. En una discusión, en la que se hablaba de si existía vida más allá de la Tierra, Fermi preguntó, en lo que se conoce como la Paradoja de Fermi, ¿Pero dónde están todos? Esto lo expliqué en mi blog de Astronomía: Astronomía para tontos.

Chicago Pile 3. 

Enrico Fermi se ha hecho muy famoso por su Paradoja, aunque también es muy conocido por sus aportaciones a la física e ingeniería nuclear. Es menos conocido por “su elemento”, el fermión, básicamente porque no tiene apenas aplicaciones. Bueno, ya sabes, estos elementos son demasiado inestables y caros como para hacer nada con ellos. Si acaso, para investigación, en laboratorios especializados y con capacidad como para tratar con este tipo de sustancias. Es muy caro porque su producción es pequeñísima, en reactores nucleares. Por otra parte, también puede crearse en aceleradores de partículas, siendo el fermión el elemento más grande que puede producirse bombardeando otros elementos con neutrones.