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Historias con plutonio y la llegada de nuevos elementos a la tabla periódica
La primera aplicación del plutonio: la bomba nuclear.Sin embargo, la historia del plutonio no es todo sobre el Armagedón o la amenaza del apocalipsis. También tiene que ver con el increíble viaje a lo desconocido.Seguramente habrá escuchado o leído la frase "Houston tenemos un problema". Es lo que el comandante Jim Lovell dijo al centro de comando de la NASA en la Tierra momentos después de que el Apolo 13 fue estremecido por una explosión.Ocurrió en abril de 1970 cuando la nave espacial ya tenía 56 horas y 200.000 millas de misión recorridas. Se trataba del tercer intento del ser humano de posarse sobre la Luna.
Uno de los tanques de oxígeno había explotado, dañando severamente la principal fuente de energía de la nave y causando que la temperatura a bordo cayera peligrosamente y aumentaran los niveles de dióxido de carbono.Lovell y su tripulación tuvieron que replegarse al módulo lunar que llevaba a bordo instrumentos científicos alimentados por una batería que contenía 8,5 libras de plutonio puro.
Esa batería ayudó a salvar las vidas de los astronautas.
Desde entonces, el plutonio ha sido clave en varias misiones exitosas. La sonda espacial Voyager contiene baterías que todavía proveen un estimado de 300 vatios de energía al día, 200 menos de las que daba cuando fue lanzada en 1977.El vehículo que recorre Marte también depende del calor que genera el plutonio para evitar que sus articulaciones se congelen, y por supuesto, para darle electricidad.
El comandante del Apolo 13, Jim Lovell, cargando una pila de plutonio.La batería funciona debido a que el núcleo del plutonio es mucho más grande que cualquier otro elemento natural y eso lo hace inestable. Si se rompe produce radiación y también calor, lo que puede ser convertido en electricidad.
El plutonio en esas baterías no es el mismo que el que hay en las bombas atómicas, el plutonio-239.
Las baterías de plutonio usan un isótopo diferente, el plutonio-238, que posee un neutrón menos en su núcleo y se deteriora más rápidamente, tiene una vida de 88 años, una fracción de los 24.000 años del plutonio-239, o los 80 millones del plutonio-244.
Pero incluso los 80 millones de años son mucho menos si lo comparamos con los 4.500 millones de años de existencia de nuestro planeta. Eso explica que solo algunas trazas de minutos de plutonio-244 todavía se encontraran en la Tierra… hasta 1940.
Viaje a lo desconocidoEsto fue cuando otro gran viaje a lo desconocido ocurrió, esta vez al mundo de la química, hacia los elementos "transuránicos"."El uranio por mucho tiempo fue visto como el final de la tabla periódica, el Ultima Thule", explica el profesor Andrea Sella de la Universidad del Colegio de Londres, quien emplea un término de los geógrafos medievales para referirse a los confines de lo desconocido. "Era lo más lejos que podías llegar".
Eso comenzó a cambiar en 1932 con el ciclotrón, un invento del científico estadounidense Ernest Lawrence, un aparato de aceleración de partículas alrededor de una cámara circular de electromagnetos.
Al hacer impactar átomos y partículas juntas, se lograba nada más y nada menos que alquimia, transformando un elemento en otro. Lo que hace a un elemento químicamente único es su número de protones en el núcleo. Agrega otro protón y repentinamente tienes un nuevo químico.
El plutonio ahora se usa para aplicaciones más pacíficas.Un equipo encabezado por el radioquímico Glenn Seaborg usó el ciclotrón para bombardear una muestra de uranio con deuterio, creando otro elemento que ya había sido identificado ese mismo año por Edwin McMillan, colega de Seabrog: el neptunio, tal como lo llamamos ahora.
Este se desintegra en dos días dando vida a otro elemento: el plutonio.
La ciudad californiana de Berkeley luce un lugar extraño para ser el sitio donde fue creado. Los filtros solares sobre árboles de eucaliptos destacan alrededor de un laboratorio que abraza una colina sobre la Bahía de San Francisco.Pero en 1940 gran parte del mundo estaba en guerra y la carrera era para crear el arma más letal nunca antes vista, la bomba nuclear.
Los nuevos elementosEstaba el uranio, el elemento 92, en honor al planeta Urano. Neptuno, el siguiente planeta, que generó el nombre neptunio, el elemento 93 y lógicamente Plutón y el elemento 94, plutonio.
Los átomos del plutonio-239 disparan neutrones cuando se desintegra. Los pones lo suficientemente juntos y generas una reacción en cadena.
Tuve el honor de conocer al científico nuclear Heino Nitsche en Berkeley pocos días antes de que muriera el pasado 15 de julio.
El ciclotrón construido por Ernest Lawrence en el laboratorio de Berkeley, California.No era muy fanático de las bombas nucleares y comparaba al plutonio con una caja con trampas de ratones llena de pelotas de ping-pong en la que lanzas una más para activarlas.
El desarrollo de la bomba atómica no fue la única investigación en torno al plutonio, o la que generó cuestionamientos éticos.En la década de los ’90 la periodista estadounidense Eileen Welsome del Diario de Albuquerque, ganó el premio Pulitzer tras sacar a la luz pública estudios comisionados por las fuerzas armadas del país sobre los efectos de exponer al ser humano a la radiación.
Estos incluyeron experimentos llevados a cabo por militares estadounidenses en personas sin sus consentimientos. Presos y pacientes de hospitales fueron usados como conejillos de indias. En un experimento fueron suministradas dosis de radiación en los desayunos de niños huérfanos.
El reportero de investigación Peter Marshall informó de estos experimentos a la BBC en 1994.
En un momento, dijo, una nube radiactiva 700 veces por encima de los niveles seguros, fue liberada sobre la planta nuclear de Hanford, en el estado de Washington.
Los experimentos fueron llevados a cabo en el oscuro período de la Guerra Fría, según explica Marshall, cuando las autoridades estadounidenses estaban aterradas ante una posible conflagración nuclear.
Marshall pudo entrevistar a Glenn Seaborg quien estaba al frente de la Comisión de Energía Atómica que coordinaba los experimentos con radiación.Seaborg le dijo que no creía que nadie en la comisión fuese responsable de los experimentos.
Pero más allá de las implicaciones éticas detrás de los experimentos con radiación, también se abrió otra puerta sobre los fundamentos de la física, que además revolucionaron la química.
Glenn Seaborg en 1946, cinco años antes de que ganara el Nobel.Tres centros de investigaciones, Berkeley en California, Dubna en Rusia y Darmstadt en Alemania, compitieron sólo para ver cuántos nuevos elementos sintéticos podían ser creados usando aparatos descendientes de los primeros ciclotrones.
Un total de 24 nuevos elementos han sido confirmados a la fecha y otros dos esperan confirmación, por lo que ahora la tabla periódica incluye hasta 118 elementos de los originales 92.
Los nombres de estos nuevos elementos reflejan las preocupaciones de las personas que los descubrieron.
Berkelio, dubnio y darmstadio
Naturalmente está el berkelio, el dubnio y el darmstadio, así como el livermorio, designado en honor al Laboratorio Nacional Lawrence Livermore, que entre otras cosas, se asegura que el arsenal nuclear de EE.UU. no se desintegre muy rápido.
Muchos han sido nombrados en honor a grandes científicos: einsteinio, curio, fermio, mendelevio, bohrio y rutherfordio.
Otros como el americio, el californio y el hassio (el nombre del estado donde está Darmstadt), tienen raíces patrióticas.
Glenn Seaborg fue inmortalizado por el elemento 106, seaborgio, que considera incluso un mayor honor que el premio Nobel, que ganó en 1951 junto a su colega McMillan.
Pero ahora muchos elementos están siendo usados para aplicaciones más pacíficas.
El americio, uno de los tantos nuevos elementos de la tabla periódica.
Por ejemplo, los científicos están usando elementos radiactivos para ayudar a curar el cáncer.
También están usando anticuerpos y otras moléculas para individualmente disparar directamente a células cancerígenas. La idea es que la radiación que emiten destruya tales células pero no penetre más allá en el cuerpo y dañe otros órganos.
Aparentemente este método es especialmente efectivo en quimioterapia de largas dosis y puede dar a las personas varios años de vida adicional.
En todo caso, estas aplicaciones son el fruto de un esfuerzo original que se centró en crear el arma más destructiva sobre el planeta.
Tal como dice el profesor Sella: "Lo interesante es la manera en que estas útiles aplicaciones surgen de investigaciones muy cuestionables" que se hicieron en el pasado.