Agua pesada
Urey, 1931
El primer moderador de neutrones
Escasa en estado natural, el agua pesada desempeñó un papel estratégico en la obtención de la primera bomba atómica.
Al estudiar el espectro del hidrógeno con la ayuda de un espectrógrafo de su invención, en 1919, el físico británico Francis William Aston descubrió un error aparente: la línea que había obtenido correspondía a un peso atómico de 1,00756, en tanto que el peso correcto debía haber sido 1'00777. Esta diferencia despertó la curiosidad de numerosos investigadores, entre ellos la de Harold C. Urey, que supuso que la presencia de un cuerpo extraño en el hidrógeno podía explicar la diferencia. Urey destiló hidrógeno y obtuvo cantidades ínfimas de un isótopo de este elemento, el deuterio o 2H. La técnica de destilación consistió en someter el vapor de hidrógeno a una presión suficiente para separar ambos cuerpos. En 1931, Urey y sus colaboradores anunciaron que habían descubierto una forma de agua desconocida, el agua pesada —en realidad óxido de deuterio de D2O—, en la que los átomos de deuterio se unían a los de oxígeno del mismo modo que los átomos de hidrógeno. Esto explicaba la diferencia en la línea del hidrógeno. En un primer momento, el agua pesada sólo pareció una curiosidad física: tenía un peso molecular de 20 (2 por cada átomo de deuterio y 16 por el oxígeno), en lugar de 18 como el agua normal (1 por cada átomo de hidrógeno y 16 por el oxígeno).
Hay partes ínfimas de agua pesada en el agua corriente, en la
proporción de una parte por cada 6.760. Se forma por efecto de loa rayos cósmicos. Es tóxica para las plantas y tiene curiosos efectos sobre los seres vivos inferiores, como el de alargar los ritmos biológicos, como se descubrió mucho después.
Investigación nuclear
En los años treinta, el agua pesada comenzó a despertar el interés por razones de física nuclear. Tiene, en efecto, la propiedad de absorber hasta cierto punto los neutrones, lo que la convierte en un moderador de las reacciones de fisión nuclear. Pero la técnica de la electrólisis continua del agua requiere cantidades de energía considerables, y en 1940 se hallaba en fase experimental; sólo Noruega había acumulado una respetable cantidad: 200 1. Al tomar cuerpo las perspectivas de realizar un arma atómica, las reservas noruegas revistieron de repente una importancia estratégica de primer orden. El ministro Dautry decidió enviarlas a Francia, antes de que Alemania se apoderara de ellas, y Fréderic Joliot-Curie las mandó a Reino Unido en submarino, bajo la custodia de dos investigadores. Esta iniciativa, unida a la destrucción de la fábrica noruega, aseguró a los aliados la exclusividad de las reservas existentes de agua pesada en todo el mundo, así como un considerable avance en la investigación nuclear.
Un error providencial
De modo paradójico y providencial, el retraso de Alemania en este campo se debió a un error de cálculo del atomista Heisenberg, que defendió el empleo del agua como moderador, cuando el carbono podía muy bien haberla sustituido en el programa de investigación que desde 1940 llevaban a cabo los físicos alemanes.
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