A 57 años de su muerte, Albert Einstein es quizás el científico más famoso del siglo XX. Por lo que este 18 de abril lo recordamos con una de sus teorías más conocidas: la fórmula E=mc2. Fue publicada en 1905 y a pesar de su familiaridad, mucha gente realmente no la entiende, y por increíble que parezca muchos aún creen que es la fórmula de la bomba atómica. Así que trataremos de explicarla de una forma sencilla.
Uno de los grandes descubrimientos de Einstein fue entender que la materia y la energía son formas distintas de la misma cosa. La materia se puede transformar en energía y la energía en materia. Por ejemplo, considera un átomo simple del hidrógeno, integrado básicamente por un solo protón con masa de 0.000 000 000 000 000 000 000 000 001 672 kilogramos. Esta es una masa minúscula pero en un kilogramo de agua pura, la masa de los átomos del hidrógeno asciende apenas a unos 111 gramos o a 0.111 kilogramos.
La fórmula de Einstein nos dice la cantidad equivalente de energía de esta masa si se convirtiera repentinamente en energía, con su fórmula E=mc2, al multiplicar la masa por el cuadrado de la velocidad de la luz que es 300.000.000 metros por segundo tenemos:
- E=mc2 = 0.111 x 300.000.000 x 300.000.000= 10.000.000.000.000.000 joules
Una cantidad increíble de energía, aproximadamente el equivalente en energía total a 10 millones de galones de gasolina. ¿Pero cómo ocurre esto?, la única manera para que toda esta energía sea liberada de un kilogramo de agua es destruirlo completamente. Este proceso implica la destrucción completa de la materia, y ocurre solamente cuando esa materia se enfrenta a una cantidad igual de antimateria, una sustancia integrada por masa negativa. La antimateria existe; es observable como partículas subatómicas en descomposición radiactiva, y se ha creado en el laboratorio. Pero es algo que dura poco, puesto que se destruye una cantidad igual de materia ordinaria tan pronto como la encuentra. Por esta razón, todavía no se ha hecho en cantidades normales, así que nuestro kilogramo de agua no se puede convertir en energía mezclándola con el antiagua. Por lo menos, no todavía.
Otro fenómeno peculiar de las partículas elementales como los protones es que se combinan. Un solo protón forma el núcleo de un átomo del hidrógeno, dos protones se encuentran en el núcleo de un átomo del helio. Así es cómo los elementos se forman, hasta llegar a la sustancia natural más pesada, el uranio, que tiene 92 protones en su núcleo.
Para conseguir que dos protones de hidrógeno se conviertan en helio, hay que lanzar los dos protones uno contra otro a gran velocidad. Este proceso ocurre en el sol, pero también se puede conseguir en la tierra con los láseres, imanes, o en el centro de una bomba atómica. El proceso se llama fusión nuclear.
Cuando los protones se unen, se desprende energía. Normalmente asciende a cerca del 7% de la masa total, una cantidad de energía calculable con la fórmula E=mc2.
Los elementos más pesados que el hierro son inestables. Algunos de ellos son muy inestables, esto significa que sus núcleos, integrados por muchos protones positivamente cargados, que se repelen, tienden a liberarse. A estos átomos se les denomina radiactivos.
El uranio, por ejemplo, es radiactivo. Cada segundo, muchos átomos de uranio son liberados al exterior. Cuando sucede esto, los átomos ahora son nuevos elementos con pocos protones, menos masivos que los átomos de uranio originales. La masa adicional desaparece como energía, que otra vez se puede calcular con la fórmula. Este proceso se llama fisión nuclear.
Ambas reacciones nucleares transforman una porción pequeña de su masa en energía. La fusión nuclear es la que activa una cabeza nuclear moderna. La fisión nuclear es la que sucede en una bomba atómica o en una planta de energía atómica.
Albert Einstein entendía hasta dónde se podía llegar con el desarrollo de esta fórmula. Aunque él era pacífico por naturaleza y por la política, ayudó a escribir una carta al presidente de los Estados Unidos, impulsándole a financiar la investigación en el desarrollo de una bomba atómica antes de que los nazis o Japón desarrollaran una. El resultado fue el Proyecto de Mahattan, que produjo la primera evidencia tangible de la bomba atómica.
“Todos somos muy ignorantes. Lo que ocurre es que no todos ignoramos las mismas cosas” Albert Einstein.