Dividint l'indivisible aconseguim l'inimaginable

Avui m'he decidit a escriure una mica sobre aquest tema, perquè tots tenim molt clar que una central nuclear pot ser molt perillosa, o que la bomba atòmica és l'arma més letal que ha actuat sobre la superfície terrestre... però... PER QUÈ?

Què fa que siguin tant perilloses pel nostre organisme???

Què fa que no siguin desitjables pel medi ambient???

L'explicació del seu funcionament no és extremadament complexa i saber com funcionen i de què estem parlant quan diem "perill nuclear" crec que és prou interessant per tots plegats.

D'ON SURT TOT? DE L'ÀTOM

Doncs si, la font d'energia amb que tractarem a partir d'ara són els àtoms.

I com traiem energia d'un àtom? Els àtoms són partícules...

Amb tots vostès.... E=mc² (ja trigava en aparèixer, eh?)

I què vol dir aquesta fórmula?
A l'esquerra de l'igual hi trobem l'Energia. I a la dreta hi tenim la massa mulitiplicada per un factor que és la velocitat de la llum al quadrat si ho calculeu veureu que és enormement gran.

I què representa això?
Senzillament, ens està dient que amb una quanitat molt petita de massa (que anirà multiplicada per l'enorme c^2) obtindrem una quanitat enorme d'energia.

VOSALTRES MATEIXOS

Va, feu una mica el friqui i així us fareu una idea del que estem tractant. Anem a veure l'energia que obtindríem si transformem un quilo de massa en energia.

1. Per poder-ho calcular bé, necessitarem tenir totes les dades que són:

• massa: 1 kg
• c^2: 300.000.000 m/s · 300.000.000 m/s

2. Doncs molt bé, només us queda utilitzar la calculadora (no sigueu mandrosos que aquí a l'ordinador en teniu una) i ... TATXAN!!!

3. Aquesta xifra tan meravellosa són els Joules d'energia que obtindríeu, i perquè ens en fem una idea aquesta és l'energia que mantindria enceses 30 millons de bombetes (de 100 W) durant 1 any (dia i nit).

4. No està malament, eh?

Doncs com acabeu de comprovar aquesta propietat de la matèria és extremadament útil per obtenir energia.

Ara ve la pregunta que tots teniu dins del cap...
I què hem de fer per aconseguir aquesta transformació??? Si ho aconseguim seria extremadament útil a l'hora de subministrar energia a la humanitat.

Doncs això mateix es van posar a investigar científics a principis de segle XX i aquí tenim el que van trobar.

DIVIDINT L'INDIVISIBLE

La paraula àtom ve del grec i significa indivisible... i durant molt temps es va pensar que així era, que l'àtom era la partícula més petita en que podíem fraccionar qualsevol matèria. Però uns anys més endavant es va veure que no, que els àtoms també es podien dividir. Tot va arribar amb el descobriment dels materials radioactius.

El nucli d'un àtom està format per protons i neutrons, que es mantenen units degut a forces molt intenses que actuen només a nivell nuclear que els mantenen units. A mesura que els nuclis es van fent grans, tenen més partícules (protons i neutrons) i es fa més difícil mantenir-los units.

Doncs bé, els materials radioactius són aquells que tenen el nucli tan gran que es fa difícil mantenir-lo unit i esdevenen molt inestables. A la imatge de la dreta tenim una representació del nucli d'Urani (un dels materials radioactius per excel·lència). Això vol dir que el nucli pot quedar dividit de manera natural formant així dos nuclis de dos nous àtoms més estables.

Doncs analitzant aquests materials es va descobrir un fet curiós.

L'aritmètica i la lògica més elementals ens diuen que sabent la massa que té un protó i la que té un neutró i sabent el nombre de protons i neutrons que té un nucli... hauríem de trobar la massa clavada d'aquest.
"Ni curts ni perezosos" els nostres amics investigadors van fer els seus càlculs i van anotar el resultat ben emmarcat.
Van anar a mesurar la massa del nucli per veure si donava el mateix i quina va ser la gran sorpresa?


La massa de tot el nucli era menor que la de tots els seus elements per separat.

Aquesta diferència entre la massa experimental i la teòrica, ens dóna l'energia que manté unit el nucli (una vegada fet el calculet que hem fet més amunt) i aquesta és la que obtindrem per aprofitar. Potser costa una mica d'entendre, però quan ens adentrem en el món atòmic... res és el que sembla i les rareses de la natura comencen a aflorar.

Doncs ja tenim resposta a una de les preguntes que ens formulàvem.
Per què s'han d'utilitzar materials radioactius tant per bombes com per les centrals nuclears? Aquests tenen els nuclis grans i són els més viables de trencar.

Però què passa quan es desintegra un nucli atòmic d'urani?

Ajudats per aquestes imatges d'alta resolució segur que ho veieu tots claríssim.

• Iniciem la reacció llençant un neutró contra el nucli per trencar la poca estabilitat que pugui tenir.

• El nucli es trenca deixant anar dos nuclis d'àtoms més petits, tres neutrons lliures i una quantitat d'energia.

Doncs ja tenim l'energia aquí. Amb un simple cop de neutró desintegrem una quantitat ínfima de massa, però tenint en compte a la relació de la que parlàvem al principi es transforma en una quantitat significativa d'energia.

En el pròxim post, que sinó s'allarga molt aquest, veurem el que implica que de cada àtom desintegrat en surtin 3 neutrons (aquí és on recau un dels grans perills d'aquest mètode d'obtenció d'energia), o com ens les hem enginyat per aprofitar l'energia que s'allibera.