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Transmutación de los elementos: sueño de los alquimistas

Cada elemento químico está caracterizado por el número de protones que posee su núcleo. Recordemos que el hidrógeno tiene un protón, el helio dos, el litio tres, etc. Entonces, si logramos modificar el número de protones del núcleo, ¿podremos transformar un elemento en otro? Hace muchos años, los alquimistas pretendieron transformar metales baratos en oro; consumieron sus vidas seducidos por este sueño, y al fin tuvieron que resignarse ante el fracaso de sus métodos. Pero el sueño de los alquimistas no era tan descabellado; en efecto, los físicos pueden hoy obtener numerosos elementos a partir de otros, aunque el procedimiento es aún antieconómico. Se conoce esta operación con el nombre de transmutación de los elementos.

Si comprimimos un fuerte resorte y lo atamos de manera que se mantenga en esta posición, podemos decir que tenemos una energía acumulada en el resorte, pues si cortamos la ligadura que lo sostiene, se estirará bruscamente para retornar a su posición original. El núcleo atómico se halla constituido por protones y neutrones, de los cuales, estos últimos son partículas neutras, es decir, sin carga eléctrica. Y ambas partículas, protones y neutrones, se hallan fuertemente unidas, de modo que si se separasen bruscamente, desprenderían una enorme cantidad de energía. En el núcleo atómico hay, pues, acumulada una cantidad inmensa de energía. Un solo gramo de uranio encierra la energía de 20 toneladas de TNT (trinitrotolueno), uno de los explosivos más poderosos. Pero, ¿qué partícula podríamos usar para hacerla chocar contra un núcleo? Ante todo, deberá ser de un tamaño tal que pueda penetrar dentro de los átomos; además, debemos contar con la posibilidad de que se le pueda imprimir una gran velocidad, y por otra parte, es muy conveniente que sea una partícula pesada, para que el choque sea efectivo. Bien. Los electrones no son utilizables porque son muy livianos, sería como tirar granos de arena contra una roca; los protones, en cambio, son pesados, pero tienen el inconveniente de que poseen carga eléctrica positiva, igual que los núcleos, y son rechazados por éstos, puesto que cargas del mismo signo se repelen. Tienen, sin embargo, la ventaja de que pueden ser acelerados fácilmente, y entonces de esta manera puede vencerse la repulsión del núcleo. Por último, nos quedan los neutrones, que son partículas pesadas y no tienen carga eléctrica. Éstas son partículas ideales para bombardear los núcleos, pues, como carecen de carga eléctrica, pueden llegar fácilmente hasta ellos, sin ser desviadas. Pero en cambio no es posible acelerarlas a fin de que adquieran gran velocidad, por el hecho de ser neutras. Resumiendo, podemos decir que las partículas más útiles para utilizar como proyectiles contra el núcleo son los neutrones y los protones. Se nos presenta ahora el siguiente problema: ¿de dónde habremos de sacar estos proyectiles? Esto es relativamente sencillo: puesto que el átomo de hidrógeno tiene en su núcleo un protón; entonces los átomos de hidrógeno son una fuente de tales proyectiles. Por otra parte, si al átomo de helio le sacamos los dos electrones que posee en su capa externa, nos queda el núcleo libre, formado, como sabemos, por dos protones y dos neutrones. Esta partícula, que es muy pesada, ha resultado ser muy útil y se la conoce como partícula alfa (a), del nombre de la primera letra, como se sabe, del alfabeto griego.

Con las partículas alfa realizó E. Rutherford, en el año 1919. la primera experiencia de transmutación artificial de los elementos. Su resultado fue un éxito, pues logró transformar el nitrógeno en oxígeno. Si observamos la tabla de elementos químicos, veremos que el nitrógeno ocupa el séptimo lugar y el oxígeno el octavo, esto quiere decir que el nitrógeno tiene en su núcleo siete protones y el oxígeno ocho. De modo que en el bombardeo con partículas alfa, como los núcleos de nitrógeno pueden capturar dicha partícula, sus núcleos aumentarán, lógicamente, el número de protones y neutrones. Efectivamente así sucede, pero por efecto del violento choque se pierde en la colisión un protón, de manera que los núcleos de nitrógeno ganan solamente dos neutrones y un protón, en virtud de lo cual se transforman en núcleos de oxígeno. Tenemos aquí un ejemplo de reacción nuclear.

Si analizamos un poco todo lo que hemos dicho, concluiremos que los átomos no son entidades incapaces de ser transformadas y que tampoco son, como se creía, indivisibles.