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21 de septiembre de 2018

¿Por qué Hiroshima y Nagasaki están habitadas y Chernóbil no?

Se calcula que pasarán miles de años, se ha hablado de 20.000, para que la zona de exclusión de Chernóbil vuelva a ser habitable. Aquí los detalles.

Hace 73 años las ciudades japonesas de Hiroshima y Nagasaki fueron blanco de dos bombas atómicas lanzadas por Estados Unidos que causaron enorme devastación y destrucción.
En Hiroshima vivían unas 350.000 personas. Se calcula que la bomba que cayó el 6 de agosto de 1945 mató a unas 80.000 personas. Casi 80% de los edificios fueron destruidos o quedaron severamente dañados.

Todavía se disputa cuál fue el número total de muertos en la ciudad, debido a las heridas sufridas en la explosión o a los efectos de la radiación, pero la cifra varía entre 90.000 y 166.000. Hoy habitan en la ciudad 1.174.000 personas.

En Nagasaki, el día de la explosión nuclear, el 9 de agosto, vivían en la ciudad 263.000 personas. En menos de un segundo tras la detonación, el norte de la ciudad quedó destruido y se calcula que entre 39.000 y 80.000 personas murieron. Hoy viven en esa ciudad unas 450.000 personas.

El peor desastre

Ahora adelantémonos en el tiempo 41 años. En la madrugada del 26 de abril de 1986 ocurrió el que ha sido calificado como el peor desastre nuclear de la historia.

Uno de los cuatro reactores de la planta de Chernóbil, en Ucrania, que entonces formaba parte de la Unión Soviética, explotó y causó un incendio que liberó enormes cantidades de partículas radioactivas a la atmósfera.

Como consecuencia directa del accidente murieron 31 personas. Pero aún continúan investigándose los efectos a largo plazo de la radiación, como el cáncer entre generaciones.

Reconstrucción y exclusión

¿Cómo fue posible que Hiroshima y Nagasaki, que sufrieron explosiones nucleares tan devastadoras y enorme pérdida de vidas, son ahora ciudades prósperas y habitadas, mientras Chernóbil es un lugar deshabitado y seguirá así quizás por miles de años?
La página de noticias Gizmodo, especializada en tecnología, es uno de los pocos medios que se ha hecho esta pregunta.

BBC Mundo reproduce las tres razones principales:

- Cantidad de combustible nuclear

La bomba Little Boy (que cayó en Hiroshima) transportaba 63 kilogramos de uranio enriquecido. Fat Man (la bomba de Nagasaki) contenía unos 6,2 kilos de plutonio. El reactor número cuatro de Chernóbil tenía unas 180 toneladas de combustible nuclear del que 2% (3.600 kilos) era uranio puro.

Cuando explotó el reactor se calcula que se liberaron siete toneladas de combustible nuclear. En total el desastre emitió 100 veces más radiación que las bombas que cayeron sobre Nagasaki e Hiroshima.

- Diferencias en la reacción nuclear

En la bomba de Hiroshima, sólo hizo reacción cerca de 0,90 kg de uranio. De igual forma, sólo 0,90 kg del plutonio fue sometido a una fisión nuclear en Nagasaki.

En Chernóbil, sin embargo, unas siete toneladas de combustible nuclear -con enormes cantidades de partículas radioactivas- escaparon a la atmósfera. Cuando se fundió el combustible nuclear, se liberaron isótopos radioactivos que incluían xenón, yodo radioactivo y cesio.

- Ubicación

Las dos bombas de Hiroshima y Nagasaki fueron detonadas en el aire, a cientos de metros sobre la superficie de la Tierra. Como resultado, los depósitos radioactivos se dispersaron por el efecto de la nube creada por la explosión.

En Chernóbil, sin embargo, cuando se fundió el reactor cuatro en la superficie, se produjo una activación de neutrones que provocó que la tierra se volviera radioactiva.

La página Physics Stack Exchange (un sitio de intercambio de conocimientos para investigadores, académicos y estudiantes de física) tiene otra explicación. "Aunque funcionan sobre la base de los mismos principios, la detonación de una bomba atómica y el colapso de una planta nuclear son procesos muy diferentes", explica una entrada.

Una bomba atómica -agrega- está basada en la idea de liberar la mayor energía posible de la reacción de una fisión nuclear en el menor tiempo posible. La idea es crear el mayor daño y devastación posible para anular a las fuerzas enemigas.

Así, los isótopos radioactivos que se crean en una explosión atómica tienen un período de vida relativamente corto. Pero como un reactor nuclear está diseñado para producir energía de un proceso de reacción lento y sostenido, esto resulta en la creación de materiales de desechos nucleares que tienen una vida relativamente larga.

O sea, la radiación inicial de un accidente nuclear puede ser mucho más baja que la de una bomba, pero su tiempo de vida será mucho más largo. Se calcula que pasarán miles de años, se ha hablado de 20.000, para que la zona de exclusión de Chernóbil vuelva a ser habitable.

Tomado de:

El Comercio (Perú)

BBC Mundo

26 de enero de 2016

Estos son los cuatro nuevos elementos de la tabla periódica

Los nuevos elementos son sintéticos (es decir, generados artificialmente en el laboratorio), inestables y radiactivos. Los nombres provisionales son ununtrium (Uut) para el elemento 113, ununpentium (Uup) para el 115, ununseptium (Uus) para el 117 y ununoctium (Uuo) para el 118.

Portavoces del instituto RIKEN, descubridores del elemento 113 en el año 2003, comentaron con anterioridad que japonium podría ser el nombre final del elemento químico 113.
Kosuke Morita, el líder del equipo científico que descubrió el nuevo elemento 113, durante la presentación en la prefectura de Saitama, Japón.

Todos los elementos están descubiertos (Yupi!!!)

Actualmente, ya no quedan más huecos en la tabla periódica. Hemos encontrado todos los elementos que pueden existir en la naturaleza, y si añadimos alguno más será sintético e inestable

El hidrógeno es el elemento más abundante del Universo conocido, y el helio es el segundo. Se estima que el hidrógeno y el helio constituyen aproximadamente el 74 % y 24 % de toda la materia del universo. Nuestro planeta, y por extensión el resto del universo, está compuesto básicamente de pocos elementos muy comunes, como el oxígeno (46 % de la masa de la corteza terrestre), el silicio (27,7 %), el aluminio (8 %), el hierro (5 %), el calcio, el sodio, el magnesio o el potasio. Tal y como explico en el libro El elemento del que solo hay un gramo:
En la parte inferior de la tabla periódica hay una gran cantidad de elementos raros llamados elementos transuránicos. Durante mucho tiempo, muchos de ellos tuvieron nombres de referencia como unununio, aunque poco a poco se les ha ido asignando nombres definitivos. La mayoría de estos elementos no existen de forma permanente y se generan en aceleradores de partículas. Muchos duran apenas unos pocos minutos antes de desaparecer. Por ejemplo, si tenemos 100.000 átomos de livermorio (elemento 116), transcurrido un segundo solo nos quedaría 1 átomo. Y más tarde, nada.
Por eso es posible que, en una fecha tan reciente como 2014, se confirmara oficialmente la existencia de un nuevo elemento de la tabla periódica, el conocido como ununseptio, convertido así en el elemento número 117. Es también el segundo elemento más pesado del mundo, un 40% más que el plomo.

Poco después se confirmó el ununoctio, también llamado eka-radón. El ununoctio es actualmente el único elemento sintético del grupo 18 y posee el número y masa atómica más altos de todos los elementos sintetizados. El ununoctio es el elemento químico más pesado observado en laboratorio.

Ya que sólo se han sintetizado tres o cuatro átomos de ununoctio hasta la fecha, no se conocen las aplicaciones de sus compuestos más allá de la investigación científica. Por las características del elemento, la exposición a cualquiera de sus compuestos supondría un caso grave de envenenamiento por radiación.

Vía | El Mundo

11 de mayo de 2015

¿Por qué un robot no resiste ni tres horas en la central nuclear de Fukushima?



Imagen captada por un robot del interior de la central de Fukushima. REUTERS

Hace 4 años (el 11 de Marzo de 2011) una central nuclear, montada a orilla de un mar propenso a los terremotos y tsunamis, falló y sus reactores se fundieron, generando radiactividad sin control. Hace una semana se introdujo un pequeño robot en la central para ver si se podía hacer algo con los reactores. El robot falló a las 3 horas de proximidad a uno de ellos.
¿Qué es la radiactividad?
Vivimos en un intervalo de escalas de tiempo, espacio y energía muy suave y tranquilo, en nuestras vidas humanas. Estas escalas están entre las atómicas y las cósmicas y en ellas las cosas se desarrollan sin grandes aspavientos, aunque de vez en cuando seamos capaces de matarnos unos a otros en unos millones de unidades (personas).
A nivel atómico las cosas son algo más movidas: Los electrones se mueven alrededor de los núcleos atómicos a velocidades del orden de 30.000 km/s, 108 millones de kmh. Mas o menos como un Ferrari, o como uno de nuestros cazas bélicos que se pueden mover a unos 2500 kmh.   
Un electrón, si girase en órbitas alrededor del núcleo, en una órbita inestable, daría cien mil vueltas alrededor del núcleo antes de caer a la primera órbita, la estable. Si la órbita inestable correspondiese a la órbita de la Tierra, el electrón habría tardado 100.000 años en caer a la órbita estable, los años que llevamos como Homo sapiens sobre la Tierra.
Pensamos que el Sol cambiará (se enfriara, o se convertirá en supernova) en mas de los 4.500 millones de años de existencia del planeta Tierra.
La naturaleza tiene unas escalas muy, muy amplias.  La escala que nos interesa aquí en el caso presente es la de energías. El ser humano es equivalente a una bombilla de 100 watios. Consumimos unas 2.000 kilocalorias cada 24 horas y eso equivale a los 100 watios mencionados. Nuestros coches tienen potencias de entre 50 y 100 kw, y las turbinas de un superpetrolero unos 42.000 kw.
Éstas son las potencias (energía por segundo) que manejamos los seres humanos.
La gasolina (y el diesel, el keroseno, esencialmente los productos del petróleo) tienen una energía de unos 10 kwh por kilo de combustible. El gas natural, mas o menos el doble, y el carbón la mitad de este número. Recordemos, 10 kwh/kg.
Los átomos manejan otras escalas de energía.  La fisión de un kilo de plutonio genera 20 millones de kwh, la energía que gastan un millón de hogares en un día. Esa cantidad de plutonio es una bola de 5 cm de diámetro, el diámetro de una bola de jabón de esos que venden de forma esférica.
La fuerza de un ser humano normal es la que utiliza para dar un salto con ambos pies. Al saltar levantamos nuestra masa contra la gravedad. Una persona de 70 kg necesita 70 x 10 = 700 Newton de fuerza para levantarse algo del suelo. Si con el salto consigue subir todo su cuerpo medio metro ha gastado  unos 350 Joules, es decir, una diezmilésima de kwh. Las compañías eléctricas nos están cobrando el kwh a unos veinte céntimos de euro. Un salto del tipo mencionado nos costaría 20 millonésimas de euro.
Nuestras energías y las de las máquinas que utilizamos son despreciables frente a las energías que existen en el interior de los núcleos de los átomos, que adicionalmente son muy, muy, muy pequeños.
Ni siquiera el mejor robot diseñado por el ser humano es capaz de soportar las energías que están produciendo las reacciones nucleares que se mantienen activas en los reactores dañados de Fukushima: Lo que podemos hacer es minúsculo frente a esas energías.  Y no lo necesitamos.
Lea el artículo completo en:

17 de enero de 2015

Recuperada la primera muestra del elemento que arrasó Nagasaki

Un equipo de ingenieros nucleares de EEUU identifica la primera muestra de plutonio de la historia, sintetizada en 1941.


Glenn Seaborg, en 1962, posa en el laboratorio donde había sintetizado el plutonio dos décadas antes / DONALD COOKSEY
En 1941, cuando algunas de las lumbreras científicas del mundo ya pensaban en un arma definitiva para detener a Hitler, un investigador de 29 años iba a descubrir uno de sus ingredientes fundamentales. En un laboratorio de la Universidad de California en Berkeley (EEUU), Glenn Seaborg y otros colaboradores bombardearon uranio-238 con átomos de hidrógeno pesado. De aquella manipulación de la materia surgió plutonio-239, un nuevo elemento radiactivo que hasta entonces no se había observado en la naturaleza.
Aquel descubrimiento, el segundo elemento químico sintético de la historia y el primero de una serie de nuevos elementos artificiales más pesados que el uranio, le proporcionó a Seaborg el Nobel de Física en 1951. Antes, en 1942, le abrió la puerta del Proyecto Manhattan, la mayor y más controvertida hazaña de la ciencia aplicada de la historia.
Poco después de producir los primeros átomos de plutonio, Seaborg y el físico italiano Emilio Segrè descubrieron que, cuando se le disparaban neutrones, el plutonio-239 se escindía liberando una energía inmensa. Los científicos sabían que si se pudiese producir una cantidad suficiente del elemento, se convertiría en un explosivo monstruoso dentro del artefacto que ya se empezaba a conocer como la bomba atómica.
Con esta idea, Seaborg lideró un equipo de más de 100 científicos con el objetivo de obtener suficiente plutonio para poder usarlo con fines bélicos. En solo seis meses, lo habían logrado y el nuevo elemento se convirtió en el explosivo nuclear de la bomba bautizada como Fat Man. El 9 de agosto de 1945, solo cuatro años después de haber sido observado por primera vez, la reacción en cadena de los poco más de seis kilos de plutonio de Fat Manarrasó Nagasaki y a mató a buena parte de sus habitantes. Menos de una semana después, Japón se rendía y acababa la Segunda Guerra Mundial.
Antes de tener el apoyo de un Gobierno acuciado por la guerra y más experiencia, Seaborg y sus colegas necesitaron más de un año de trabajo con aceleradores de partículas para conseguir tan solo 2,77 microgramos de plutonio (el microgramo es la millonésima parte de un gramo). Pese a ser minúscula, aquella cantidad, conservada en forma de dióxido de plutonio, permitió comenzar a comprender aquella nueva sustancia y es un hito para la ciencia con profundas consecuencias históricas. Por ese motivo, cuando el trabajo científico terminó, se conservó en un tubo de cristal que acabó expuesto en el Lawrence Hall of Science de Berkeley. Allí permaneció durante varios años, pero en algún momento de la década pasada, según cuentan en un artículo publicado en arXiv y recogido por The Physics arXiv Blog tres ingenieros nucleares de Berkeley, por cuestiones financieras y de seguridad se retiró de la exposición y su pista se perdió.
Lea el artículo completo en:

11 de octubre de 2014

“La radioactividad te hará sentir más sano”


“La radioactividad te hará sentir más sano”. Con estas palabras se anunciaban algunos productos durante la década de 1920 y 1930 en países como EEUU o Alemania. El descubrimiento del radio, a manos del matrimonio Curie unos años antes, había abierto un abanico de posibilidades a la industria, que lo convirtió en una especie de remedio milagroso para todo.

De la noche a la mañana, el mercado se llenó de bebedizos y cremas que contenían radio y que prometían aumentar la virilidad o impedir la caída del pelo. Durante años, se utilizó el producto de manera inconsciente hasta que empezaron a morir los primeros afectados: trabajadores que morían en apenas unos meses o víctimas de sus propias invenciones a las que el cáncer devoraba los huesos. Para algunos, el descubrimiento de los letales efectos del radio llegó demasiado tarde. (Seguir leyendo) (English)  


Conoce algunos de los productos más disparatados que llegaron a venderse en FOGONAZOS

23 de septiembre de 2013

¡El plátano es radiactivo!

Antes de nada, ¿es perjudicial cualquier radiación para nuestro organismo?

El ser humano se ha desarrollado toda su existencia en un medio relativamente radiactivo ya que en la naturaleza hay lo que se conoce como isótopos radiactivos y que liberan poco a poco radiaciones que, en grandes cantidades, pueden provocar daños en nuestro organismo como mutaciones del material genético.

Por lo que nuestro organismo está acostumbrado a pequeñas emisiones radiactivas.

El plátano es radiactivo, ¿por qué?

Hay muchos alimentos que pueden tener mínimas cantidades de isótopos radiactivos y el plátano es uno de ellos. Este alimento tiene grandes cantidades de potasio y solamente un 0,01 % de este potasio es el isótopo radiactivo potasio-40.
Cada segundo se desintegran 14 átomos de potasio-40 de forma totalmente inocua para nuestro organismo, es decir, no provoca ningún daño. Además, si hay exceso de este isótopo, el organismo se encarga de eliminarlo del cuerpo por lo que no se acumulará.

¿Es detectable la radiación liberada por el plátano?

A pesar de que la radiación es relativamente pequeña, puede ser detectada por el contador Geiger (aparato que mide la radiactividad) y puede provocar falsos positivos en las aduanas, sobre todo con cargas repletas de estas frutas. 
De hecho, cuando ha habido una pequeña fuga de una central nuclear, se utiliza la unidad dosis equivalente a un plátano para que la población que no conoce las unidades de radiación, se haga una idea de la gravedad del escape de radiactividad. 
A pesar de esto, ¿es bueno tomar plátano?

Entre los deportistas, sobre todo los tenistas, es muy frecuente tomar plátanos durante o tras el ejercicio físico. Esto se debe a que es esencial el potasio ya que participa en la excitabilidad neuromuscular e interviene en la formación de las proteínas. 
Además, previene enfermedades del corazón y es un diurético.

No te dejes llevar por frases sensacionalistas: no todo lo que parece perjudicial, lo es realmente.
Fuente:

14 de septiembre de 2013

El agua radiactiva filtrada en Fukushima puede haber alcanzado el mar

Operarios de Tepco trabajan en un río cerca de la central. | Afp

Operarios de Tepco trabajan en un río cerca de la central. | Afp
Tepco, la operadora de la central nuclear de Fukushima, informó de que ha detectado alta radiación en un desagüe que va a parar al mar junto a la central, lo que apunta a que el agua radiactiva filtrada recientemente de un tanque ha podido llegar al Pacífico.

Los técnicos de la central han detectado 220 becquereles por litro de sustancias radiactivas en muestras tomadas este pasado miércoles en uno de los pozos, situada a unos 150 metros del océano, de este sistema de desagüe. El nivel de radiación de estroncio, cesio y otras sustancias que emiten rayos beta era 12 veces superior a las muestras tomadas en ese mismo punto tan solo un día antes, según precisó la agencia Kyodo.

Un grupo de operarios lleva trabajando varios días en una parte superior de ese cauce para evitar que el agua tóxica fugada en agosto de un tanque de almacenamiento alcance el mar. Sin embargo se cree que el agua finalmente se ha filtrado a través de unos sacos de arena absorbente colocados a modo de barrera.

El mencionado tanque, usado para guardar el agua que se emplea para enfriar los reactores, perdió unas 300 toneladas de líquido altamente radiactivo. Los operarios de Tokyo Electric Power inspeccionan ahora los niveles de radiación en el desagüe y en la salida al mar para averiguar cómo se ha podido diseminar el agua filtrada.

De momento Tepco asegura que no ha detectado niveles de radiación anormales en el agua marina, a partir de muestras tomadas a unos 100 metros de la boca de drenaje.

Este último hallazgo amenaza con debilitar los argumentos defendidos por el primer ministro nipón, Shinzo Abe, durante la asamblea del Comité Olímpico Internacional del pasado fin de semana en la que se eligió a Tokio para organizar los Juegos Olímpicos de 2020.

Durante su intervención, Abe defendió que la situación en la planta está completamente bajo control y que los vertidos de agua contaminada han sido "completamente aislados" en torno a un área de 0,3 kilómetros cuadrados en torno a la planta.

El accidente en la planta, ocasionado por el terremoto y el tsunami del 11 de marzo de 2011, ha sido el peor desastre nuclear desde el de Chernóbil y sus emisiones resultantes aún mantienen evacuadas a miles personas que vivían junto a la central y han afectado a la pesca, a la agricultura y a la ganadería local.
Fuente:

21 de agosto de 2013

Fukushima: La fuga radiactiva es más grave de lo que se creía

La fuga de agua altamente radiactiva a la que se enfrenta la central nuclear de Fukushima es el peor incidente ocurrido desde que un terremoto y un tsunami provocaron en 2011 la mayor catástrofe nuclear desde Chernóbil. Lo que en un principio se clasificó como “anomalía”, según la escala internacional que mide los eventos nucleares, pasó este miércoles a ser considerado “incidente grave”. La Autoridad de Regulación Nuclear de Japón (ARN) reconoció además que la fuga no ha sido contenida, que se desconoce el punto exacto en el que se produjo y pidió a la gestora de la planta, Tepco, que revise los otros 350 tanques iguales que el accidentado y construidos a toda prisa en los que se almacenan ingentes cantidades de agua muy contaminada. “Si se ha producido una fuga en uno, puede suceder lo mismo en otros”, aseguró su presidente, Shunichi Tanaka, en rueda de prensa.

La fuga pasó desapercibida al principio, según informó la cadena de televisión japonesa NHK. El tanque que alberga el líquido contaminado carecía de indicador del nivel de agua, así que los sistemas de control no pudieron detectar la pérdida de volumen. Las inspecciones rutinarias no descubrieron el vertido hasta que los trabajadores se encontraron con los charcos de agua alrededor de uno de los recipientes cercanos al reactor número 4. Se trata de tanques construidos a toda prisa, menos robustos que los primeros, para almacenar el agua con la que se refrigeran los núcleos fundidos de los reactores. Cada día se generan 400 toneladas de este líquido cuyo nivel de radiación, 100 milisieverts por hora, equivale a cinco veces el límite anual establecido para un trabajador de una central.

Lea el artículo completo en:

El Páis Ciencia

27 de febrero de 2013

La NASA propone tener un reactor nuclear en cada hogar

Los científicos del Centro de Investigación Langley de la NASA estiman que en el futuro sería posible instalar un reactor nuclear en casa en lugar del calentador de agua ya que será suficientemente pequeño y seguro. 


Este tipo de reactor no usa fisión, proceso en el que un núcleo pesado se divide en dos o más núcleos pequeños liberando una enorme cantidad de energía, que se usa en las actuales plantas nucleares. Tampoco se basa en la fusión, proceso de la unión de varios núcleos atómicos de carga similar que forman un núcleo más pesado. Se trata de reactores de reacciones nucleares de baja energía (LENR, por sus siglas en inglés) también conocidos bajo el nombre de reactores de fusión fría. 

La fusión fría es un nombre genérico dado a cualquier reacción nuclear de fusión producida a temperaturas y presiones cercanas al ambiente, muy inferiores a las necesarias normalmente para la producción de reacciones termonucleares (millones de grados Celsius), utilizando equipamiento de relativamente bajo costo y un reducido consumo eléctrico para generarla. Los primeros intentos de conseguirla ascienden a finales de la década de los ochenta, pero a día de hoy no se ha probado definitivamente que la fusión fría sea un proceso físicamente posible. 

Sin embargo el jefe del grupo de investigación, Joseph Zawodny, asegura que su equipo tiene una solución innovadora para conseguir el resultado. Propone procesar el níquel para que pueda contener el hidrógeno de la misma forma que una esponja contiene agua. 

El hidrógeno se ioniza, es decir, cada átomo de hidrógeno se despoja de su electrón y se queda solo con el protón. Luego hacen que los electrones del metal oscilen todos juntos de tal manera que los miles de millones de electrones transfieren la energía electromagnética que tienen almacenada a unos cuantos de ellos. De este modo, el grupo 'privilegiado' de electrones recibe energía suficiente para fusionarse con los protones a su lado (con los iones de hidrógeno) y formar neutrones ultralentos. Los núcleos de los átomos del metal 'capturan' estos neutrones de inmediato (en otras palabras, los absorben) y, gracias a que esta absorción hace extremadamente inestable a los núcleos, se lanza una reacción en cadena que transforma el níquel en cobre y libra la energía útil. 

Los investigadores subrayan que este tipo de energía es más limpia que los combustibles tradicionales. Los reactores de LENR producen energía "sin los peligros de la ionización radioactiva y sin producir basura nuclear" y pueden usarse en los sistemas de transporte e infraestructura. El jefe científico del Centro de Investigación Langley de la NASA, Dennis Bushnell, estima que un 1% del níquel extraído cada año podría cumplir con los requisitos energéticos del mundo con tan solo una cuarta parte del costo del carbón.

Fuente:

Actualidad RT

15 de febrero de 2013

¿Qué es lo que hace a un elemento radioactivo?

Plutonio

"Despegar" los componentes atómicos es lo que produce radioactividad.

La radioactividad es el resultado del quiebre del núcleo de un átomo.

Los núcleos atómicos están formados de protones cargados positivamente que se repelen entre ellos, "pegados" juntos por neutrones sin carga.

Neutrones y protones pueden transformarse espontáneamente en otras partículas y el resultado de la pérdida de "pegamento" desencadena una desintegración nuclear y radioactividad.

Fuente:

BBC Ciencia

10 de diciembre de 2012

El neutrino está de cumpleaños

 
neutrino electrónico de ParticleZoo

Neutrino electrónico de ParticleZoo

Durante la década de 1920 la física vivía años dorados: Hubble descubrió que nuestra galaxia era sólo una de miles, se descubrió la expansión del universo, la teoría de la relatividad era verificada experimentalmente, y grandes genios del siglo XX incluyendo a Bohr, Born, Heisenberg, Schrödinger, Dirac y Planck develaron uno de los grandes misterios de la naturaleza desarrollando la física cuántica. Experimentos alrededor del mundo confirmaban uno tras otro cómo esta nueva y extraña descripción del mundo subatómico funcionaba a la perfección. 


Sin embargo, a fines de esa década la física de partículas todavía en pañales enfrentaba una importante crisis. La radioactividad ya tenía un par de décadas y su descubrimiento le había significado el Premio Nobel a Henry Becquerel, Pierre y Marie Curie en 1903, sin embargo había un detalle que tenía a los teóricos de la época sin dormir tranquilos. El llamado decaimiento beta ocurre cuando un núcleo atómico espontáneamente se transforma en otro emitiendo un electrón. Los físicos notaron que el nuevo núcleo atómico tenía un protón más que el original por lo que la carga eléctrica se conserva (protón y electrón tienen cargas de igual magnitud pero signo opuesto). Esto es muy importante ya que las leyes de la física funcionan en base a principios de conservación. Otra cantidad importante que debe conservarse es la energía. Todos hemos aprendido desde niños que la energía no se crea ni se destruye, sólo se transforma. Y justamente aquí estaba el problema con el decaimiento beta, ya que los cálculos mostraban que si la energía se conserva entonces el electrón siempre sería emitido con la misma energía E_0; sin embargo todos los experimentos mostraban que al decaer el núcleo atómico, el electrón salía emitido con cualquier valor entre cero y E_0. Tanto era desconcierto de los teóricos que el mismo Niels Bohr consideró que sería necesario abandonar el principio de conservación de la energía.

El nacimiento del neutrino

Desde siempre, las conferencias de física han servido no sólo como una reunión para debatir acerca de recientes descubrimientos y resultados sino que principalmente para discutir nuevas ideas (esto en realidad justamente por eso vamos a conferencias). Así ocurrían las famosas discusiones entre Einstein y Bohr sobre física cuántica durante las Conferencias Solvay, cuya versión en 1927 permitió reunir a las lumbreras de la física teórica y experimental de la época en esta famosa imagen:

Solvay_conference_1927_crop

Cuarto de derecha a izquierda de pie aparece Wolfgang Pauli, distraído junto a Werner Heisenberg, parece estar enfocado en uno de sus rivales públicos Paul Ehrenfest (tercero de izquierda a derecha), con quien protagonizaron varias peleas verbales públicas. Era sabido que uno asistía a las charlas del otro sólo para fastidiarlo.

Pauli tenía 30 años en 1930 cuando no pudo asistir a una conferencia en Tubingen (Alemania) en la que se debatiría el problema del decaimiento beta.


Pauli en su cumpleaños 1945

Pauli celebra su 45° cumpleaños en medio de una charla en Princeton (1945)

Pauli tuvo una idea que resolvería el problema y salvaría al principio de conservación de la energía de una forma elegante pero radical. Pauli propuso que en el decaimiento beta de un núcleo atómico no sólo se crea un protón y un electrón, sino que también se emitiría una tercera partícula que compartiría su energía con el electrón, de esta manera el electrón sería emitido a veces con mucha energía, otras veces con poca energía. Con esta hipotética partícula Pauli reconciliaría la teoría con los experimentos. Dado que la carga eléctrica ya era conservada, esta nueva partícula debería ser neutra por lo que Pauli la bautizó como “neutrón” (aunque lo que hoy llamamos neutrón fue descubierto en 1932 y no es el “neutrón de Pauli”). Como no pudo asistir a la conferencia, Pauli escribió el 4 de diciembre de 1930 una de las más famosas cartas en la historia de la física, dirigida a los participantes de la conferencia.

“Estimados y radiactivos damas y caballeros…” escribió, agregando un toque de humor a esta informal manera de expresar una nueva y genial idea. “He encontrado una medida desesperada para salvar la ley de conservación de la energía suponiendo que en el núcleo existen partículas sin carga eléctrica a los que llamaré neutrones. Las observaciones del decaimiento beta tienen sentido si además del electrón, un neutrón es emitido de tal manera que la suma de sus energías es constante” (E_0). Es interesante ver cómo una idea que salvó uno de los principios fundamentales de la física nunca fue publicado. Pauli explica que “por ahora no me atrevo a publicar los detalles de esta idea, les confío a ustedes mi querida gente radiactiva la pregunta de cuán probable sería encontrar evidencia experimental de tal neutrón”. Con estas palabras Pauli literalmente inventó una nueva partícula como una medida desesperada a la posibilidad de abandonar un principio tan fundamental (conservación de la energía). Pauli incluye en su carta detalles sobre las propiedad que “su neutrón” debería tener y concluye diciendo “Debo admitir que mi solución puede parecer casi imposible ya que si existiera ya deberíamos haber visto estos neutrones. Pero si no nos arriesgamos no avanzaremos. Querida gente radiactiva, examinen y juzguen”.

Pauli

“Certificado de nacimiento del neutrino”: Carta de Pauli a los participantes en la conferencia en Tubigen

En 1934, otro de los grandes físicos de la época, el italiano Enrico Fermi, postuló una teoría completa sobre los decaimientos radiactivos que hoy conocemos como interacción débil. Fermi incorporó la idea de Pauli en su teoría, sin embargo en 1932 James Chadwick había descubierto el neutrón, por lo que el “neutrón de Pauli” (todavía hipotético) necesitaba otro nombre. Según los cálculos de Pauli, “su neutrón” debería tener una masa una 100 veces menor a la de un protón, dado que el neutrón descubierto por Chadwick era un poco más pesado que el protón Fermi exclamó “este neutrón es muy pesado, el neutrón de Pauli es más liviano, más pequeño, debereríamos llamarle el pequeño neutro”. Así es como el neutrón de Pauli pasó a llamarse neutrino, que en italiano significa “el pequeño neutro”.

Búsqueda del neutrino

Cowan Reines

Cowan y Reines con su detector de neutrinos

Los años pasaban y no aparecía evidencia del neutrino. Pauli llegó a expresar “he hecho algo terrible, algo que ningún teórico debería hacer: he inventado una partícula que no puede ser observada”. Sin embargo los físicos experimentales son muy ingeniosos y basados en la teoría de Fermi sabían que grandes cantidades de neutrinos serían creados en reacciones nucleares. El Sol produciría neutrinos en grandes cantidades pero debido a la gran distancia sería muy difícil detectarlos. En 1945 Frederick Reines trabajaba bajo la supervisión de Richard Feynman en Los Alamos como parte del Proyecto Manhattan, el cual concluye con la creación de la primera bomba nuclear. Más que una terrible arma, Reines vio una copiosa fuente de neutrinos en la Tierra. Durante la guerra fría las dos potencias nucleares testeaban sus armas y Reines planeaba instalar un detector de neutrinos para intentar probar su existencia, sin embargo el detector debía estar tan cerca que la explosión destruiría el detector. En 1952 Reines junto a Clyde Cowan deciden usar una “fuente pacífica de neutrinos” por lo que instalan su detector junto a un reactor nuclear en Hanford, en el estado de Washington. La teoría de Fermi también mostraba lo difícil que sería detectar un neutrino ya que rara vez interactúan con la materia. Usualmente se dice que “atrapar un neutrino es como intentar atrapar una bala con una malla para mariposas”. Esta propiedad fantasmal del neutrino de casi no interactuar la convierte en una partícula muy elusiva. Reines y Cowan denominaron a su búsqueda del neutrino “proyecto Polstergeist”. Luego de meses recolectando datos deciden instalar su detector en una planta nuclear con mayor potencia, esta vez en Savannah River en Carolina del Sur. Mejorando sus mediciones, en 1956 luego de más de dos décadas como una partícula hipotética, Reines y Cowan demuestran que la “solución desesperada” de Pauli es la correcta y que el neutrino existe. El 15 de junio de 1956 Reines y Cowan le enviaron un telegrama a Pauli contándole la noticia. Reines recibió el Premio Nobel en 1995 por este decubrimiento (Cowan murió en 1974).

Luego de la confirmación de la existencia del neutrino, la siguiente meta fue detectar los neutrinos emitidos por el Sol así como los generados en la atmósfera por la colisión de rayos cósmicos con moléculas de aire. Esta nueva carrera causó nuevos misterios llamados “el problema de los neutrinos solares” y “el problema de los neutrinos atmosféricos”, lo que da para un post completo que espero publicar en el futuro.

En 1962 Leon Lederman (famoso por titular “La Partícula de Dios” a su libro sobre el bosón de Higgs), Melvin Schwartz y Jack Steinberger descubrieron que no sólo el neutrino es una partícula real, sino que hay dos tipos de neutrinos, lo que les dio el Premio Nobel en 1988. Recién en el año 2000 se confirmó que existe un tercer tipo de neutrino.

Neutrinos hoy

Hay muchas historias para contar sobre estos “pequeños neutros”, sin embargo en 2011 los neutrinos acapararon la atención de todo el mundo cuando el experimento OPERA anunció que sus neutrinos parecían viajar más rápido que la luz. Fue genial ver cómo los neutrinos se convertían en la partícula de moda, destronando al Higgs por unas semanas. Lamentablemente todo fue un error en la medición. Durante 2012 el Higgs ha recuperado su lugar en los medios, y todo parece indicar que podemos decir que el Higgs ha sido descubierto.

Hay mucho que no sabemos sobre los neutrinos lo que gatilla el interés en estudiarlos. Sin embargo existe otra razón más profunda: los neutrinos podrían responder la pregunta “¿por qué existimos?” ya que sus propiedades podrían haber permitido que hubiese más materia que antimateria luego del Big Bang lo que llevaría a la formación del univero en el que vivimos. Hay muchos otros motivos por los cuales estudiar a estos pequeñines (como se refirió a ellos Lederman en una conversación que tuvimos en 2011). 


Personalmente les he dedicado sólo los últimos 6 años de mi vida, pero espero seguir estudiándolos, una copia de la carta de Pauli adorna mi oficina como el “certificado de nacimiento” de mi partícula favorita. En mi investigación los uso como herramientas para comprender ciertas propiedades de la naturaleza ya que al ser tan pequeños son sensibles a los más pequeños defectos que el espaciotiempo pudiese manifestar (espero en el futuro contar más detalles).

Los neutrinos pudieron originar el universo en el que vivimos, son fantasmales,  65 mil millones de neutrinos provenientes del Sol atraviesan cada centímetro cuadrado de nuestro cuerpo cada segundo, llegan desde el cielo en el día y atraviesan la Tierra para aparecer desde el suelo en la noche, como una vez escribí estos pequeños neutros pueden ser bastante tenebrosos: “los neutrinos son partículas fantasmales observadas por primera vez gracias al proyecto Poltergeist, que durante la noche aparecen por debajo de tu cama”.


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Conexión Causal

14 de noviembre de 2012

Y de beber, agua radiactiva

Más de un siglo después de su descubrimiento, hoy en día somos muy conscientes de los peligros de la radiactividad. Pero a principios del siglo XX, apenas se empezaban a conocer sus propiedades. Y siempre hay alguien que, en estas situaciones, intenta aprovecharse de la ignorancia de los demás en beneficio propio y en nombre de la ciencia. De otra manera no se podría explicar la existencia de Revigator, un producto que mejoraba la salud de todo aquel que lo tomara ¡gracias a su agua radiactiva!


Pues sí,
Revigator consistía en una vasija de cerámica con capacidad para dos galones –es decir, algo más de siete litros y medio- y que contaba con un dispensador al estilo de los barriles de vino. En su interior, la jarra tenía un baño de carnotita, un mineral de uranio que emitía radio como producto de desintegración del primero. (El uranio y el radio son ambos elementos radiactivos, con la pequeña diferencia que el radio es un millón de veces más potente que el uranio.) El “invento” –dicho con toda la ironía- fue patentado en 1912 por R. W. Thomas, y fabricado por Radium Ore Revigator Co., que vendió miles de ellos durante las décadas de 1920 y 1930. Y eso que no lo regalaban precisamente: cada unidad costaba 29,50$ de la época.

Las instrucciones de uso eran bien sencillas. Cada noche, antes de acostarse, el usuario debía rellenar la jarra y dejar que el uranio volviese radiactiva el agua. Al día siguiente, y después de que hubiese reposado toda la noche, el mejunje ya estaba listo para tomar. Así se explicaba en el lateral de la vasija: “Llene el tarro cada noche...Beba sin límites cuando esté sediento y al levantarse o acostarse, una media de seis o más vasos diarios.” Este tratamiento era capaz de curar una amplia gama de enfermedades, desde artritis hasta senilidad, pasando por flatulencias.


Huelga decir que todo esto no eran más que patrañas. Es cierto que hay una radiación procedente de la naturaleza y que todos recibimos a diario: el potasio de las rocas y el suelo, el radiocarbono del aire, el uranio y el torio naturales. El radón, un gas radiactivo, se filtra a la superficie procedente de las entrañas de la Tierra. Asimismo, recibimos una cantidad importante de radiación de origen espacial, rayos cósmicos que provienen de la violenta explosión de estrellas lejanas llamadas supernovas. Pero una cosa son esas pequeñas dosis de radiación natural, que en principio son inocuas, y otra muy distinta es beber agua enriquecida con radio.

Además, modernos análisis de las jarras de Revigator han encontrado en ellas trazas de otras sustancias tóxicas, como plomo y arsénico. El arsénico puede causar cáncer y el plomo puede provocar graves daños al sistema nervioso, urinario y reproductivo. Lo más probable es que una proporción importante de los usuarios de Revigator desarrollase a medio y largo plazo enfermedades cancerígenas derivadas del uso de este aparato.

Por desgracia, hubo que esperar al caso de Eben Byers para que la sociedad abriese los ojos. Byers era un famoso millonario del acero de los ferrocarriles, aficionado al deporte y campeón de EEUU de golf amateur. A finales de la década de 1920, empezó a beber agua radiactiva de un producto llamado Radithor, unas ampollas individuales de agua previamente expuesta a una fuente de radio y torio. Entre 1928 y 1930 se bebió una media de más de dos botellas al día, lo que hizo un total de cerca de 1.400 botellas. Los efectos no tardaron en aparecer, y apenas dos años más tarde murió trágicamente, con evidentes signos de haber sufrido un envenenamiento por radio. Fue entonces cuando la Asociación Médica Americana decidió tomar cartas en el asunto y prohibió cualquier tipo de radiación salvo aquellas prescritas por un facultativo. Eso no sólo incluía esta clase de bebidas, como Revigator o Radithor, sino a otros productos que habían proliferado con la fiebre radiactiva, como pasta de dientes,  chocolate y hasta supositorios.


Todo esto nos parece un disparate, pero ni siquiera en la actualidad, a pesar de los evidentes avances científicos de las últimas décadas, estamos libres de situaciones similares. En Internet sigue habiendo demasiados “productos milagrosos”, basados en pseudociencias como la homeopatía, que nos prometen aquello que no pueden cumplir, jugando con nuestros deseos de mejorar nuestra salud y dejando de lado la ciencia.

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10 de octubre de 2012

¿Por qué creemos que el material radioactiva es verde y brilla en la oscuridad?

Lo primero que hay que advertir es que, si algo es radioactivo, no brilla en la oscuridad. Si fuera así, y dado que las rocas, la tierra y todo tejido vivo contiene trazas de material radiactivo, la Tierra brillaría en la oscuridad, y también las plantas y los animales, como si todo hubiera sido salpicado con sangre de Depredador. Y es que la radioactividad no se detecta como una luz visible.



La radioactividad es la propiedad que presentan algunas sustancias de emitir radiaciones ionizantes (partículas con una gran energía que son capaces de alterar y dañar moléculas a su paso al atravesar la materia). El término fue acuñado por la química polaca Marie Curie en 1898. Si bien ella inventó la palabra, el físico francés Henri Becquerel había descubierto por casualidad el proceso dos años antes, mientras estudiaba el uranio.

Becquerel, Marie y su marido Pierre compartieron el premio Nobel de 1903 por su descubrimiento. Y entonces se pusieron de moda las sales de radio, que se promocionaban como una cura para todo, desde la ceguera hasta la depresión. Empezó a añadirse radio al agua mineral, los dentífricos, las cremas cosméticas y hasta el chocolate, tal y como os expliqué en ¡Beba refrescante agua radiactiva!

El origen popular del “brillo verde” radioactivo surgió justo aquí, cuando se descubrió que la pintura adquiría luminosidad si se le añadía un poco de radio. Entonces se puso de moda decorar las esferas de los relojes y las paredes con esta mezcla. En realidad, sin embargo, lo que brillaba no era el radio sino su reacción con el cobre y el zinc de la pintura, que originaba un fenómeno llamado “radioluminiscencia”.

Las llamadas “chicas del radio”, que trabajaban en las fábricas aplicando capas de pintura con radio a los relojes, sin embargo, murieron de cánceres faciales que les desfiguraban el rostro: al parecer, chupaban los pinceles mientras trabajaban. Y en 1934, la propia Marie Curie falleció de anemia, como consecuencia de haber manipulado durante años la sustancia que había descubierto. 

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1 de septiembre de 2012

Ya se pueden comprar baterías betavoltaicas con carga para 20 años

(C) City Labs

La empresa canadiense City Labs anunció el lanzamiento de la primera batería betavoltaica (o sea, que usa radioactividad como energía) llamada NanoTritium, la que se puede comprar abiertamente sin conocimientos especializados en radiación y que podría entregar nanoWatts de energía por más de 20 años a pequeños componentes electrónicos.

Las baterías betavoltaicas como la NanoTritium no usan procesos químicos ni producen desechos radioactivos o químicos. En el caso de la batería de City Labs, ésta se alimenta en base a tritio (un isótopo radioactivo del hidrógeno), el que se crea de forma natural en la atmósfera y se produce comercialmente en reactores nucleares para ser usados en productos como relojes o pinturas luminosas (no hay ‘sólo’ 11 kilos en todo el mundo como decía el Doctor Octopus en Spider-Man 2).

Para confirmar su seguridad, se realizaron test independientes con la empresa Lockheed Martin que demostraron que la batería puede soportar temperaturas entre los -50° C a los 150° C, así como soportar vibraciones y presiones extremas.

La idea es implementar esta batería en lugares difíciles de alcanzar como estaciones de monitoreo meteorológico, como también en sensores inteligentes, implantes médicos, satélites, etcétera. La batería tiene un precio de alrededor de US$ 1.000, sin descartar que eventualmente baje su valor o se incremente la potencia de su energía.

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22 de agosto de 2012

Detectan peces en Fukushima con una radiación que supera hasta 380 veces lo permitido

Peces exhibidos para la venta en el mercado en Tokio tras la crisis nuclear. | Efe
Peces exhibidos para la venta en el mercado en Tokio tras la crisis nuclear.
TEPCO, operadora de la maltrecha central de Fukushima, epicentro de la crisis nuclear en Japón, ha detectado peces con un nivel de cesio radiactivo hasta 380 veces mayor al límite permitido para su consumo, según informa la cadena NHK. Tokyo Electric Power (TEPCO) detectó un pescado de roca con 38.000 becquereles de cesio radiactivo por kilo, el mayor índice de contaminación informado hasta la fecha, capturado el pasado 1 de agosto en aguas de Minamisoma, ciudad que se encuentra a 25 kilómetros de la central.

La operadora recogió, desde mediados de julio hasta primeros de agosto, muestras de hasta 20 peces y mariscos en cinco localizaciones de la costa y en un radio aproximado de 20 kilómetros en torno a la dañada planta nuclear de Fukushima.

TEPCO detalló que ha encontrado también índices superiores a los permitidos de cesio radiactivo en otras 9 muestras de peces y mariscos, detalló NHK. El anuncio de TEPCO se produce después de que en junio se retomara parcialmente la actividad pesquera en la provincia de Fukushima, y diversas cooperativas comenzaran a vender sus capturas en supermercados para evaluar la respuesta del mercado.

Además, a primeros de agosto el pulpo de Fukushima regresó a la subasta de la lonja de Tsukiji en Tokio, el mercado de pescado más grande del mundo, después de que los pescadores de esta provincia del noreste nipón comprobaran que el producto es seguro y no contenía trazas de radiactividad.

La partida de pulpos subastada fue capturada el 30 de julio en la ciudad de Soma, a unos 40 kilómetros al norte de la planta de Fukushima Daiichi, y todas las cajas contaron con certificados que garantizan que el género no contiene sustancias radiactivas.

Tras detectar el pescado contaminado, TEPCO ha asegurado que continuará los análisis de la zona hasta finales de septiembre, con especial atención a los especímenes de roca, el marisco y la arena en el fondo marino.

Los pescadores de muchas zonas del noreste de Japón tuvieron que dejar de faenar tras el paso del devastador tsunami y el inicio de la crisis nuclear en marzo de 2011, debido a la pérdida de equipos e infraestructuras básicas y a la suspensión de su actividad por los vertidos radiactivos de la central. El accidente en la planta de Fukushima, el peor desde el de Chernóbil en 1986, mantiene desplazadas a más de 52.000 personas y ha afectado gravemente a la agricultura, la ganadería y la pesca local.

Fuente:

El Mundo Ciencia

14 de agosto de 2012

La radiactividad produce 'malformaciones severas' en las mariposas de Fukushima

Mariposa con malformaciones en las alas. | EM
Mariposa con malformaciones en las alas. | EM
 
La exposición al material radiactivo liberado al medio ambiente tras el accidente de la central de Fukushima podría haber causado "malformaciones severas" en las mariposas de Japón, según un estudio.

Los científicos han demostrado que existe un aumento de las mutaciones en los genes que contienen información para el desarollo de las patas, las antenas y la forma de las alas en mariposas recogidas tras el accidente nuclear de 2011 en Fukushima (Japón).

Según el estudio, publicado en la revista científica 'Scientific Reports', el vínculo entre las mutaciones y el material radiactivo ha sido demostrado por una serie de experimentos que se han realizado en el laboratorio.

Resultados inesperados

Dos meses después del accidente nuclear de la central nuclear de Fukushima en marzo de 2011, un equipo de investigadores japoneses recogió 144 adultos de la mariposa 'Zizeeria maha' en 10 lugares diferentes de Japón, incluyendo el área de Fukushima.

Los investigadores compararon las mutaciones encontradas en las mariposas recogidas en los diferentes lugares y encontraron que las áreas con mayor radiación albergabaneran mariposas con las alas mucho más pequeñas y los ojos irregularmente desarrollados.

"Siempre se ha creído que los insectos son muy resistentes a la radiación", asegura el investigador principal, Joji Otaki, de la Universidad de Ryukyu de Okinawa (Japón) a la BBC. "En ese sentido, nuestros resultados han sido inesperados", dijo.

El equipo del profesor Otaki comenzó a criar estas mariposas en el laboratorio, situado a 1.750 kilómetros de distancia del accidente, donde la radiación proveniente de Fukushima no podía ser detectada.

Acumuladas en la segunda generación

Durante la cría de estas mariposas, los investigadores comenzaron a notar una serie de anomalías que no se habían visto en la anterior generación, recogida en Fukushima. Por ejemplo, detectaron malformaciones en las anteas de los insectos, un órgano que utilizan para explorar su ambiente y buscar pareja.

Seis meses más tarde, volvieron a capturar de nuevo adultos en los 10 sitios anteriores y encontraron que los individuos de la zona de Fukushima tenían una tasa de mutación más del doble que la de las mariposas capturadas poco después del accidente.

El equipo llegó a la conclusión de que esta mayor tasa de mutación proviene del consumo de alimentos contaminados, pero también de las mutaciones heredadas de los padres a través del material genético que se transmite a la siguiente generación, incluso cuando estas mutaciones no eran evidentes en la anterior generación.

Fuente:

El Mundo Ciencia

BBC Ciencia
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