Este año se cumple el 103.er aniversario del nacimiento de la física nuclear, cuando los experimentos de Ernest Rutherford, Hans Geiger y Ernest Marsden en la Universidad de Mánchester les llevaron a concluir que los átomos están formados por núcleos diminutos con carga positiva, en torno a los cuales orbitan electrones con carga negativa.
Este año se cumple también el 70.º aniversario de la primera bomba nuclear, lanzada sobre Hiroshima. Aunque sus descubrimientos llevaron a aprovechar la energía nuclear como arma, no debe olvidarse que el propósito de los experimentos de Rutherford, Geiger y Marsden, como el de gran parte de la investigación científica, era simplemente comprender la naturaleza. Y en ello tuvieron éxito, legándonos un entendimiento que ha cambiado para siempre la forma en que vemos la estructura del mundo, y que también ha traído muchos beneficios.
La física nuclear, una ventana al mundo
Tanta ciencia y tecnología han surgido del modelo nuclear del átomo. Este impulsó al físico danés Niels Bohr a desarrollar la incipiente teoría cuántica hasta convertirla en una mecánica cuántica plenamente desarrollada, capaz de describir el funcionamiento de los átomos. Esto, a su vez, ha allanado el camino para gran parte de la tecnología moderna, entre la que destaca, por supuesto, el chip de silicio y la informatización.
Los experimentos de Rutherford lanzaban núcleos de helio contra otros núcleos, aprovechando que la desintegración radiactiva produce partículas alfa rápidas que emergen del núcleo.
Para proporcionar un control mucho mayor, se desarrollaron aceleradores de partículas con el fin de lanzar los componentes básicos de la materia, como partículas alfa, protones o electrones, contra otros objetos. En aquel momento no lo sabían, pero esto puso en marcha todo el campo de investigación que hoy conocemos como física de partículas. Los nietos de aquellos primeros aceleradores son dispositivos como el Gran Colisionador de Hadrones del CERN, en el que se descubrió el bosón de Higgs el año pasado, lo que nos acerca poco a poco a la comprensión del universo.
La comprensión nuclear lo impregna todo
Un siglo es mucho tiempo en la ciencia, y las cosas avanzan deprisa. No hace mucho, todos teníamos aceleradores de partículas en casa: los tubos de rayos catódicos de nuestros televisores. Han sido sustituidos por pantallas LCD, LED y de plasma, que se basan en nuestro desarrollo de tecnologías cuánticas.
Quizá la aplicación más extendida de los aceleradores de partículas hoy en día sea la de los hospitales, en forma de equipos de radioterapia para el tratamiento del cáncer.
Además, la física nuclear es la clave de prácticamente todas las técnicas de diagnóstico por imagen, como la radiografía de rayos X, la PET, la TC, la RM, la RMN, la SPECT y otras técnicas que nos permiten observar el interior del cuerpo sin recurrir al bisturí.
Si alguna vez se ha beneficiado de alguna de estas técnicas, debemos estar agradecidos a muchas personas, en especial a los pioneros de la física nuclear, que simplemente se preguntaron «¿qué es esta materia?» y «¿y si…?».
De las centrales eléctricas a la datación por carbono
Las bombas de Hiroshima y Nagasaki, los usos más infames de la física nuclear, conmocionaron al mundo hace 70 años. Los procesos nucleares son extremadamente energéticos y pueden manipularse para generar una potencia explosiva devastadora. Sin embargo, las bombas atómicas de la Segunda Guerra Mundial palidecen en comparación con la fuerza destructiva de las armas termonucleares modernas, que imitan las reacciones nucleares que tienen lugar en las estrellas.
Menos conocidas son las aplicaciones de la física nuclear en las ciencias de la Tierra. Es nuestra comprensión de la física nuclear la que nos ayuda a conocer el registro histórico de temperaturas de la Tierra, mediante el estudio de la proporción de isótopos de oxígeno en los núcleos de hielo de Groenlandia y la Antártida. El rastreo de isótopos nos ayuda a comprender el flujo de las corrientes oceánicas, la naturaleza de los acuíferos en zonas del mundo donde escasea el agua, la migración de poblaciones humanas desaparecidas hace mucho tiempo y la evolución geológica de la Tierra, así como lo que ocurre en las estrellas.
Es difícil separar un campo de la investigación científica y aislarlo. Las palabras que usamos para distinguirlos unos de otros solo sirven para que los humanos los clasifiquen; la naturaleza no lo ve así. La física nuclear está tan estrechamente entrelazada con gran parte de la ciencia y la tecnología, y con el impacto social y cultural que ha tenido en el último siglo, que se entrelaza con todo lo que conocemos y utilizamos. Deberíamos estarle agradecidos, no temerla.
Este artículo se publica en colaboración con The Conversation. La publicación no implica que el Foro Económico Mundial respalde las opiniones expresadas.
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Autor: Paul Stevenson es profesor titular (Reader) en la Universidad de Surrey.
Imagen: Simon Baird (izq.), subdirector del departamento de ingeniería del CERN, camina junto al periodista de Reuters Robert Evans durante una visita al túnel del LHC en la Organización para la Investigación Nuclear (CERN), en Meyrin, cerca de Ginebra. REUTERS/Denis Balibouse
