La física que nunca perdió su humanidad

En 1938, Lise Meitner propuso la explicación teórica de la fisión nuclear, fundamentada en la ecuación e=mc² de Albert Einstein

Mª Ángeles García Ferrero|Juan García Ferrero
Lise Meitner trabajando con el Premio Nobel de Química Otto Hahn en 1920.
Lise Meitner trabajando con el Premio Nobel de Química Otto Hahn en 1920.Foto: Getty

En Viena, quizá la encarnación más perfecta de la Europa liberal, multilingüe y segura de sí misma de finales del siglo pasado, nació Lise Meitner en 1878. Sus aportaciones a la física, fruto de una equilibrada perspectiva teórica y experimental, son comparables a las de Marie Curie en química o a las de Emmy Noether en matemáticas. Su vida, marcada por la discriminación y el descrédito, también.

Meitner, de origen judío, estudió Física y Matemáticas en su ciudad natal con Ludwig Boltzmann, pionero de la llamada mecánica estadística. Esta disciplina explica las magnitudes macroscópicas, como la temperatura o la entropía, en base a fenómenos microscópicos. Tras doctorarse en física teórica, también en la Universidad de Viena, y con tres artículos publicados, Meitner quiso seguir ampliando sus conocimientos en la Universidad de Berlín, donde a duras penas logró ser admitida como oyente. Allí enseñaba Max Planck, padre de la teoría cuántica, quien en 1912 la acabaría contratando como asistente. Fue la primera mujer en ocupar tal puesto en Prusia y este fue el único modo que le permitía contar con ciertos ingresos en el ambiente académico, y poder continuar así con su trabajo en el instituto del eminente químico Emil Fischer. Allí, Meiter realizaba sus investigaciones en el sótano, ya que tenía vedado el acceso al resto del edificio.

En aquella época dedicó su empeño al novedoso campo de la radioquímica, que en aquel momento estudiaba a través de técnicas químicas la radiactividad, un fenómeno propio del núcleo atómico. Aunque la química es una ciencia basada en la corteza atómica, como el átomo posee la misma carga eléctrica en el núcleo que en la corteza –aunque de signos opuestos–, es posible obtener información a través de ésta sobre fenómenos del núcleo. El único especialista en radioquímica en Alemania en esa época era Otto Hahn, que se convertiría en colaborador de Meitner por muchos años. Junto a él, midió el espectro de la radiación beta, paso previo hacia el descubrimiento del neutrino, la fueza débil (y electrodébil) y el bosón de Higgs. También descubrió el protactinio, elemento anterior al uranio; y, lo más importante de todo: descubrió la fisión nuclear.

Lise Meitner propuso que el neutrón, al impactar sobre el núcleo de uranio, no se limita a causar un pequeño desconchón, sino que lo parte en dos fragmentos más o menos iguales. Fundamentó su idea en la ecuación E=mc² dada por Albert Einstein 33 años antes

Los experimentos de Otto Hanh reflejaban que al bombardear uranio con neutrones se obtenían elementos que no eran los que cabría esperar. Lise Meitner propuso la siguiente explicación: el neutrón, al impactar sobre el núcleo de uranio, no se limita a causar un pequeño desconchón, sino que lo parte en dos fragmentos más o menos iguales. Fundamentó su idea en la ecuación E=mc² dada por Albert Einstein 33 años antes.

Para entender esta idea, pensemos en una ballesta. Sabemos que la energía cinética de la flecha disparada es igual a la energía potencial de la ballesta montada. También es cierto, aunque mucho menos intuitivo, que el peso de la ballesta montada no coincide con la suma de los pesos de la flecha y de la ballesta por separado, sino que es ligeramente superior. No obstante, este “defecto de masa” es demasiado pequeño para poder determinarlo con precisión en este ejemplo. Sin embargo, la teoría de la relatividad especial afirma que esta diferencia de masa, multiplicada por la velocidad de la luz al cuadrado, es igual a la energía cinética de la flecha. En la fisión nuclear, el núcleo del átomo de uranio actúa como la ballesta montada, que es disparada al absorber un neutrón. En este caso, las fuerzas que mantienen unido al núcleo son tan intensas que la diferencia entre su masa y la de los dos fragmentos en los que se escinde sí que puede medirse con precisión.

Su oposición a la aplicación de la fisión nuclear con fines bélicos le valió el epitafio que da título a este artículo

Lise Meitner realizó estos cálculos junto con su sobrino Otto Frisch y observó que coincidían con las energías cinéticas de los núcleos resultantes del proceso. Con ello concluyó que lo que se observaba en los experimentos de bombardeo de uranio era la fisión del núcleo en dos partes de tamaños comparables. Estos experimentos se venían realizando desde 1934 en diferentes laboratorios de Europa y Estados Unidos, pero jamás se habían atribuido al fenómeno descrito por Meitner en 1938.

Meitner llegó a estas conclusiones revolucionarias en Suecia, a donde había huido de la Alemania nazi. A la publicación de sus resultados en la revista Nature, le siguió una avalancha de comunicaciones sobre la fisión nuclear que se cortó de golpe con el comienzo de la guerra en septiembre de 1939. La investigación sobre la fisión nuclear se intensificó pero pasó a ser un secreto militar. Seis años más tarde, en agosto de 1945, la enormidad de las fuerzas nucleares se manifestó en Japón. Solo tres meses después, se otorgó el premio Nobel de Química exclusivamente a Otto Hahn por el descubrimiento de la fisión nuclear.

Lise Meitner murió en 1968 en Inglaterra. Su oposición a la aplicación de la fisión nuclear con fines bélicos le valió el epitafio que da título a este artículo. Veintinueve años después, el elemento químico 109 fue nombrado meitnerio en su honor.

Mª Ángeles García Ferrero es investigadora postdoctoral en la Universidad de Heidelberg (Alemania) y ha recibido recientemente el Premio José Luis Rubio de Francia

Juan García Ferrero es físico e ingeniero

Café y Teoremas es una sección dedicada a las matemáticas y al entorno en el que se crean, coordinado por el Instituto de Ciencias Matemáticas (ICMAT), en la que los investigadores y miembros del centro describen los últimos avances de esta disciplina, comparten puntos de encuentro entre las matemáticas y otras expresiones sociales y culturales y recuerdan a quienes marcaron su desarrollo y supieron transformar café en teoremas. El nombre evoca la definición del matemático húngaro Alfred Rényi: “Un matemático es una máquina que transforma café en teoremas”.

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