M a S s A i E n E r G i A N u C l e A r

(o de com una diminuta porció de matèria pot destruir ciutats senceres)


En el primer relat, El Temps i la Relativitat, explicava el procés de conversió d’una estrella en un forat negre. Aquest procés era degut a que l’estrella esgotava el combustible que cremava i aleshores es feia més petita, guanyant densitat i fent que la seva gravetat fos tant gran que ni tant sols la llum podia escapar. Doncs bé, en un principi creia que l’estrella es feia més petita perquè perdia massa però, com molt bé em van fer notar, això no és així.

I és que la massa d’un objecte és molt difícil de canviar. Es requereix una quantitat enorme d’energia i només es fa a nivell subatòmic (es divideixen o agrupen els nuclis dels àtoms). Precisament tant l’energia nuclear com la bomba atòmica es basen en aquesta enorme estabilitat de la massa. És curiós de reflexionar sobre el que passaria si la massa dels objectes fos més fàcil de canviar. Podríem veure per exemple com un cigarret es fisiona (es divideixen els nuclis dels seus àtoms en parts més petites) i provoca una explosió més forta que cap altra bomba llançada fins ara. De fet, per a les bombes de Nagasaki i Hiroshima es va utilitzar una massa d’aproximadament un gram. Si observem l’equació més famosa de la història, E=mc², tenim que aquesta ens explica precisament això, que al canviar la massa s’allibera una gran quantitat d’ Energia ja que una quantitat molt petita de massa equival a una altra molt gran d’ Energia. Això és degut a que la velocitat de la llum, c, al quadrat, resulta de l’ordre de 90.000.000.000 Km² per segon², una quantitat evidentment enorme. Per això, per tal que l’ Energia sigui igual a l’altre terme de l’equació (massa per velocitat de la llum al quadrat) i que per tant aquesta equació es compleixi, aquesta Energia ha de ser molt gran ja que una petita quantitat de massa al multiplicar-la per la gran xifra de la velocitat de la llum al quadrat esdevé enorme.

La manera utilitzada per a realitzar una fissió nuclear és en teoria força simple. Es bombardeja un nucli d’urani 235 (U-235) amb l’impacte d’un neutró lliure (en un àtom hi conviuen els electrons -a l’exterior- amb els protons i neutrons –al nucli). Això fa que l’urani augmenti i passi a ser urani 236, un nucli compost força inestable. Degut a aquesta inestabilitat es fisiona (es separa) formant dos nuclis compostos també inestables, el Ba-144 i el Kr-89, i tres neutrons lliures (236 – 144 - 89 = 3). I el més important i interessant, aquesta fissió també farà que s’alliberi una certa quantitat d’energia.

Aquests tres neutrons lliures seran els responsables de que es pugui originar una bomba atòmica, ja que cadascun d’aquests neutrons impactaràn amb d’altres nuclis provocant una reacció en cadena que no pararà fins que s’acabi l’urani i que provocarà una explosió descontrolada d’energia anomenada bomba atómica.

Fins aquí el procediment d’una fissió nuclear però ara faltaria saber la raó per la qual s’allibera energia. Un nucli està format per protons i neutrons units per una força anomenada nuclear forta. Però, a diferència del que en un principi seria més lògic de suposar, la massa total d’aquest nucli és diferent de la suma de les masses individuals dels seus protons i neutrons. Concretament, la massa total del nucli és menor a la de tots els seus elements sumats. Aquesta diferencia és equivalent a l’energia utilitzada pel nucli per a mantenir lligats els protons i electrons (equivalencia massa – energia). I és precisament aquesta energia nuclear la que és alliberada durant les fissions.