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DESCUBRIMIENTOS CIENTÍFICOS MÁS IMPORTANTES
reacción de fisión Historia y esencia del descubrimiento científico.
Directorio / Los descubrimientos científicos más importantes. En 1938, I. Joliot-Curie y P. Savich notaron que en el uranio activado por el método Fermi, hay un elemento similar al lantano. Estos experimentos fueron repetidos en el mismo año por O. Hahn y F. Strassman, quienes confirmaron los resultados de sus colegas franceses y establecieron que el nuevo elemento que notaron fue precisamente el lantano. Junto con Hahn y Strassmann, Lisa Meitner, graduada de la Universidad de Viena, una talentosa teórica y especialista en el campo de la física atómica, trabajó en el Instituto Kaiser Wilhelm en Berlín. Pero, siendo judía de origen alemán, se vio obligada a huir a Dinamarca en Copenhague con Niels Bohr y Otto Frisch, otro físico alemán. Y luego los eventos se describen en detalle en el libro "El mundo del átomo": "En la tranquila atmósfera creativa del Instituto de Física Teórica, rápidamente olvidó las ansiedades y los miedos de los días pasados. Ahora el problema de la atómica núcleo volvió a ser lo principal para ella. Dos días antes de su partida, Lise Meitner recibió una carta de Otto Hahn en la que escribía sobre la investigación del bario radiactivo. Después de leer la carta, instintivamente apretó los puños. Quería aplastarlo y tirarlo. Adentro, todo hervía: "¡Tonterías! ¡Qué tonterías!" Cuando pasó la primera emoción, pensó: "Si Hahn afirma que el uranio se convierte en bario, tal vez realmente lo sea. No puede estar equivocado. Probablemente Irene Curie tenía razón..." Meitner podría dudar del trabajo de otros, pero resulta que Ghana - No. Esto significa que los neutrones provocan algún nuevo tipo de transformación del núcleo de uranio. Tomó un lápiz y comenzó a escribir rápidamente. Los símbolos matemáticos con los que completó la hoja habrían parecido incomprensibles para una persona común. El núcleo del átomo de uranio se dividió en aproximadamente dos partes. En la carta, Gan usó la palabra "dividir". Ahora no es tan importante, el hecho en sí es importante. ¿Es posible comprender la posibilidad de tal división sobre la base de las leyes conocidas de la física? Los primeros cálculos que hizo dieron una respuesta positiva. Meitner se sintió insegura: ¿y si está equivocada?". Lisa pide comprobar los cálculos de Otto Frisch. Revisó las hojas arrugadas, luego sacó un lápiz, se agachó y comenzó a hacer cálculos rápidamente. - Pero es maravilloso e increíble. ¡Tienes mucha razón! Frisch deslizó la hoja en su bolsillo. - Estamos regresando. Tenemos que comprobar todo inmediatamente. Así que sus vacaciones terminaron antes de que comenzaran. Las festividades prometían ser sumamente alegres, pero ahora no les interesaba. Se encerraron en una habitación donde comenzó uno de los estudios teóricos más notables. Les esperaban grandes dificultades. Cálculos interminables, conclusiones complejas y laboriosas, verificación de los resultados obtenidos, comparación con las fórmulas y patrones derivados... No se dieron cuenta de cómo habían pasado siete días y cómo había llegado el año 1939. El nuevo año trajo una nueva teoría. Meitner y Frisch fueron los primeros en dar una explicación teórica de los resultados obtenidos por Hahn y Strassmann. Si se confirman sus conclusiones y todo resulta ser correcto, la humanidad seguirá un nuevo camino, tendrá una nueva fuente de energía. Eran plenamente conscientes de que habían hecho un descubrimiento histórico, por lo que se apresuraron a preparar artículos. Un artículo de Lise Meitner y Otto Frisch titulado "Fisión de uranio por neutrones: un nuevo tipo de reacción nuclear" se imprimió el 16 de enero de 1939 y apareció en Priroda un mes después. Pronto se publicó aquí otro artículo suyo: "Productos de la fisión del núcleo de uranio" y luego el trabajo de Frisch sobre los resultados de los experimentos realizados en Dinamarca. De hecho, este fenómeno fue explicado casi simultáneamente a finales de 1938 y principios de 1939 por varios físicos. En menos de un mes en cuatro laboratorios de todo el mundo: en Copenhague, Nueva York, Washington y París. Ya se han mencionado Hahn y Strassmann, Meitner y Frisch. En el calabozo de la Universidad de Columbia, John Dunning y dos asistentes también realizan la fisión del núcleo de uranio. Además de ellos, en el laboratorio del Collège de France en París, la pareja Irene y Frédéric Joliot-Curie, junto con sus colaboradores Pavle Savich, Hans Halban y Lev Kovarsky, llegaron al mismo descubrimiento. Según esta explicación, un átomo de uranio bombardeado por neutrones experimenta un nuevo tipo de fisión, con el átomo golpeado por el neutrón dividiéndose en dos partes más o menos iguales. Este fenómeno pronto recibió el nombre de fisión. Joliot-Curie se dio cuenta de inmediato de la extrema importancia de este nuevo tipo de desintegración atómica. En los núcleos de elementos livianos, el número de protones y neutrones es aproximadamente el mismo, y con un aumento en el número atómico, aumenta el número relativo de neutrones. Si en el núcleo del uranio la relación entre el número de neutrones y el número de protones es 1,59, entonces para los elementos del medio del sistema periódico fluctúa entre 1,2 y 1,4. Esto significa que si un átomo de uranio se desintegra en dos partes, entonces el número total de neutrones en los fragmentos de fisión debe, para lograr la estabilidad de los propios fragmentos de fisión, ser menor que el número de neutrones contenidos en el núcleo original. La fisión de un átomo de uranio libera neutrones, que a su vez pueden provocar la fisión de otros átomos. Por lo tanto, existe la posibilidad de una reacción en cadena similar a las reacciones químicas en cadena en una explosión. F. Perrin en el mismo 1939 realizó y publicó el primer cálculo de la "masa crítica" necesaria para iniciar una reacción en cadena. Cierto, eso fue solo una evaluación preliminar. Hoy se sabe que ninguna cantidad de uranio ordinario puede iniciar una reacción en cadena. Los neutrones producidos por la fisión de los átomos de uranio-235 son absorbidos por la llamada "captura de resonancia" por los átomos de uranio-238 para formar uranio-239. Este último, como resultado de dos desintegraciones sucesivas, se convierte en neptunio y plutonio. Solo para sustancias fisionables como el uranio-235 y el plutonio existe una masa crítica. El cálculo de la pérdida de masa durante la fisión del átomo de uranio permitió, además, prever que el proceso de fisión debe ir acompañado de la liberación de una enorme energía de 165 MeV. Las ideas de Joliot-Curie pronto se confirmaron experimentalmente. Se ha comprobado que el núcleo de uranio captura neutrones lentos y luego se fisiona. Niels Bohr después de una consideración teórica, llegó a la conclusión de que no es el uranio ordinario con una masa de 238 el que sufre fisión, sino su isótopo con una masa de 235. En 1940, A.O. Nier confirmó experimentalmente la predicción de Bohr, y también descubrió que otro átomo fácilmente fisionable era el átomo de plutonio. La idea de usar la energía atómica con fines militares fue propuesta por un grupo de científicos extranjeros que huyeron del fascismo a los Estados Unidos, de los cuales se nombran L. Szilard, E. Wigner, E. Teller, W. R. Weisskopf, E. Fermi. en el informe Este grupo logró interesar al presidente Roosevelt de los Estados Unidos. Estos científicos utilizaron Einsteinque escribió una carta al presidente. Como resultado, Roosevelt decidió brindar apoyo estatal para estos estudios, y fueron inmediatamente clasificados. "Los esfuerzos para producir energía atómica en grandes cantidades tenían dos objetivos diferentes: la liberación lenta y controlada de energía para las necesidades industriales y la creación de un explosivo súper alto”, escribe Gliozzi. "El segundo objetivo era completamente urgente en ese período trágico de la humanidad. historia Sin embargo, muy pronto los científicos se dieron cuenta de que la forma más rápida de lograr el segundo objetivo es lograr el primero.Como ya dijimos, los átomos de plutonio y uranio-235, que son solo el 0,7 por ciento en el uranio natural, están sujetos a fisión .La bomba atómica requirió enormes cantidades de uranio-235, que es muy difícil de separar.La generación lenta de energía no requiere una separación previa, solo se necesitan grandes cantidades de uranio y se produce plutonio como subproducto.De ahí la idea de la "pila atómica", llamada así, quizás debido a la simplicidad de su diseño. Este nombre ahora solo tiene interés histórico, porque ha sido reemplazado por el nombre más apropiado "nuclear colina". El propósito original de la pila atómica no era obtener energía, sino producir plutonio en las cantidades necesarias para crear una bomba atómica. Un problema importante fue reducir el número de neutrones capturados por el uranio-238 debido a la resonancia; caen fuera de la reacción en cadena, aunque son útiles como enriquecedores, es decir, en la producción de uranio-239, que luego se convierte en neptunio y plutonio. Por lo tanto, era necesario eliminar los neutrones rápidos de la masa de uranio lo antes posible, quitarles su energía cinética y dirigirlos nuevamente al uranio en forma de neutrones térmicos para provocar la fisión del uranio-235. Esta función de moderadores podría ser realizada por átomos de aquellos elementos ligeros en colisión con los cuales los neutrones pierden una parte importante de su energía, sin que al mismo tiempo se produzcan cambios en estos átomos. Hasta el momento, solo se han encontrado dos sustancias adecuadas para estos fines: hidrógeno pesado (en forma de agua pesada) y carbono. El agua pesada es muy cara, así que nos decidimos por el carbono en forma de grafito. La primera caldera atómica, o reactor nuclear, de capas alternas de uranio y grafito, diseñada y construida por Fermi en colaboración con Anderson, Zinn, L. Woods y G. Weil, entró en funcionamiento el 2 de diciembre de 1942, en la cancha de tenis de la Universidad de Chicago. Su potencia era de 0,5 vatios. Diez días después se elevó a 200 vatios. Fue la primera instalación de energía nuclear, que ahora se ha convertido en una de las ramas más desarrolladas de la industria moderna". Hay una placa conmemorativa en la pared exterior de la cancha de tenis de la Universidad de Chicago. La inscripción en el tablero dice: "Aquí, el 2 de diciembre de 1942, un hombre por primera vez llevó a cabo una reacción en cadena y esto marcó el comienzo del dominio de la energía nuclear liberada". La primera planta piloto permitió realizar un estudio experimental preciso del proceso de producción de plutonio. Condujo a la conclusión de que este método brinda una posibilidad real de fabricar plutonio en cantidades suficientes para fabricar una bomba atómica. A fines de 1943, el proyecto de la bomba atómica entró en la etapa de implementación. La primera explosión experimental se llevó a cabo con éxito a las 17:30 pm del 16 de julio de 1945 en la Base de la Fuerza Aérea de Alamogordo, a unos 200 kilómetros de Albuquerque, en el desierto de Nuevo México. Autor: Samin D.K.
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