El descubridor del neutrón; Chadwick.

El 24 de julio de 1974, fallecía el físico británico James Chadwick (20 de octubre de 1891 – 24 de julio de 1974).

neutron2James Chadwick estudió bajo la tutela de Rutherford en la Universidad de Manchester, donde se licenció en 1911. Viajó a Berlín para ampliar su formación, esta vez bajo la dirección de Geiger.

En 1913 Chadwick empezó a trabajar en el Physikalisch Technische Reichsanstalt en Charlottenburg (Alemania) a cargo del profesor Hans Geiger. Durante la Primera Guerra Mundial fue internado en el campo de concentración (Zivilgefangenlager) en Ruhleben, cerca de Berlín, acusado de espionaje.

En 1919, Chadwick volvió a Cambridge y prosiguió su colaboración con Rutherford, quien había descubierto en 1917 la desintegración atómica artificial al estudiar el átomo de nitrógeno y continuaba trabajando con otros elementos ligeros. Rutherford había teorizado sobre la existencia de nuevos núcleos atómicos, formados en su concepción por protones y electrones.

Chadwick fue profesor de física en la Universidad de Liverpool desde 1935 y desde 1959 miembro del Gonville College y del Caius College de la Universidad de Cambridge .Como resultado del memorándum Frisch-Peierls en 1940 sobre la factibilidad de la bomba atómica fue incorporado al Comité MAUD, que investigó la cuestión. Visitó Norteamérica como en la Misión Tizard de 1940 para colaborar con estadounidenses y canadienses en la investigación nuclear.  De 1943 a 1945 dirigió la delegación británica que trabajó en el laboratorio científico Los Álamos (hoy, Laboratorio Nacional Los Álamos), en Nuevo México.

El modelo de Rutherford de la estructura atómica dejaba un importante problema sin resolver. Se sabía que el hidrógeno, el átomo más sencillo, contenía solamente un protón, y que el átomo de helio contenía dos protones. Por tanto, la relación entre la masa de un átomo de helio y un átomo de hidrógeno debería ser 2:1. (Debido a que los electrones son mucho más ligeros que los protones, se puede ignorar su contribución a la masa atómica.) Sin embargo, en realidad la relación es 4:1.

Antes de ser descubierto el neutrón, se creía que un núcleo de número de masa A (es decir, de masa casi A veces la del protón) y carga Z veces la del protón, estaba formada por A protones y A-Z electrones. Pero existen varias razones por las que un núcleo no puede contener electrones. Un electrón solamente podría encerrarse en un espacio de las dimensiones de un núcleo atómico (10-12 cm) si fuese atraído por el núcleo mediante una fuerza electromagnética muy fuerte e intensa; sin embargo, un campo electromagnético tan potente no puede existir en el núcleo porque llevaría a la producción espontánea de pares de electrones negativos y positivos (positrones). Por otra parte, existe incompatibilidad entre los valores del espin de los núcleos encontrados experimentalmente y los que podrían deducirse de una teoría que los supusiera formados por electrones y protones; en cambio, los datos experimentales están en perfecto acuerdo con las previsiones teóricas deducidas de la hipótesis de que el núcleo consta sólo de neutrones y protones.

neutronErnest Rutherford propuso por primera vez la existencia del neutrón en 1920, para tratar de explicar que los núcleos no se desintegrasen por la repulsión electromagnética de los protones.

En 1932 Chadwick, realizó una serie de experimentos de los que obtuvo unos resultados que no concordaban con los que predecían las fórmulas físicas: la energía producida por la radiación era muy superior y en los choques no se conservaba el momento. Para explicar tales resultados, era necesario optar por una de las siguientes hipótesis: o bien se aceptaba la no conservación del momento en las colisiones o se afirmaba la naturaleza corpuscular de la radiación. Como la primera hipótesis contradecía las leyes de la Física, se prefirió la segunda. Con ésta, los resultados obtenidos quedaban explicados pero era necesario aceptar que las partículas que formaban la radiación no tenían carga eléctrica. Tales partículas tenían una masa muy semejante a la del protón, pero sin carga eléctrica, por lo que se pensó que eran el resultado de la unión de un protón y un electrón formando una especie de dipolo eléctrico. Posteriores experimentos descartaron la idea del dipolo y se conoció la naturaleza de los neutrones.

Finalmente el 7 de febrero del año 1932, en un artículo publicado en la revista Nature, el físico británico James Chadwick, anuncia el descubrimiento de una nueva partícula nuclear; el neutrón.

Este descubrimiento haría posible el descubrimiento de la fisión atómica. En contraste con el núcleo de helio (partículas alfa) que está cargado positivamente y, por lo tanto, son repelidas por las fuerzas eléctricas del núcleo de los átomos pesados,la utilización de neutrones para la desintegración atómica no necesita sobrepasar ninguna barrera electrónica y es capaz de penetrar y dividir el núcleo de los elementos más pesados.

De esta forma, Chadwick allanó el camino hacia la fisión del uranio 235 y hacia la creación de la bomba atómica. Como reconocimiento por su descubrimiento, fue galardonado en 1932 con la medalla Hughes, concedida por la Royal Society «por sus estudios sobre la anormal dispersión de la luz» y, en 1935, con el Premio Nobel de física por el descubrimiento del neutrón.

Más tarde descubrió que un científico alemán había identificado al neutrón al mismo tiempo. Sin embargo, Hans Falkenhagen temía publicar sus resultados. Cuando Chadwick supo del descubrimiento de Falkenhagen le ofreció compartir el Premio Nobel. Falkenhagen, sin embargo, lo rechazó.

Desde 1946, fue asesor de la Comisión de la Energía Atómica de las Naciones Unidas.  neutron3

El neutrón es una partícula subatómica, un nucleón, sin carga neta, presente en el núcleo atómico de prácticamente todos los átomos, excepto el protio. Aunque se dice que el neutrón no tiene carga, en realidad está compuesto por tres partículas fundamentales cargadas llamadas quarks, cuyas cargas sumadas son cero. Por tanto, el neutrón es un barión neutro compuesto por dos quarks de tipo abajo, y un quark de tipo arriba.

Fuera del núcleo atómico, los neutrones son inestables, teniendo una vida media de 15 minutos (885,7 ± 0,8 s); cada neutrón libre se descompone en un electrón, un antineutrino y un protón. Su masa es muy similar a la del protón, aunque ligeramente mayor.

El neutrón es necesario para la estabilidad de casi todos los núcleos atómicos, a excepción del isótopo hidrógeno-1. La interacción nuclear fuerte es responsable de mantenerlos estables en los núcleos atómicos..

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Publicado el 24 julio, 2015 en Física, Química. Añade a favoritos el enlace permanente. Deja un comentario.

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