En 1945, la primera arma nuclear del mundo fue detonada en el sitio de prueba de Trinity en Nuevo México, Estados Unidos, lo que marcó el comienzo de la era atómica.
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La reserva nuclear mundial se ha multiplicado, y cuando aumentan las tensiones geopolíticas, la idea de un apocalipsis nuclear, comprensiblemente, causa una preocupación generalizada.
Pero a pesar de sus efectos catastróficamente grandes, La ciencia de cómo funcionan las armas nucleares es atómicamente pequeña.
La ciencia atómica de las armas nucleares
Toda la materia está compuesta de átomos, que albergan diferentes combinaciones de tres partículas: protones, electrones y neutrones. Las armas nucleares funcionan aprovechando las interacciones de protones y neutrones para crear una reacción en cadena explosiva.
En el centro de cada átomo hay un núcleo llamado núcleo, que está compuesto de protones y neutrones estrechamente unidos. Si bien la cantidad de protones es única para cada elemento de la tabla periódica, la cantidad de neutrones puede variar. Como resultado, existen múltiples “especies” de algunos elementos, conocidos como isótopos .
Por ejemplo, aquí hay algunos isótopos de uranio :
Uranio-238 : 92 protones, 146 neutrones
Uranio-235 : 92 protones, 143 neutrones
Uranio-234 : 92 protones, 142 neutrones
Estos isótopos pueden ser estables o inestables. Los isótopos estables tienen un número relativamente estático o invariable de neutrones. Pero cuando un elemento químico tiene demasiados neutrones, se vuelve inestable o fisionable.
Cuando los isótopos fisionables intentan estabilizarse, arrojan el exceso de neutrones y energía. Esta energía es de donde las armas nucleares obtienen su explosividad.
Hay dos tipos de armas nucleares:
Bombas atómicas: se basan en un efecto dominó de múltiples reacciones de fisión para producir una explosión, utilizando uranio o plutonio.
Bombas de hidrógeno: se basan en una combinación de fisión y fusión utilizando uranio o plutonio, con la ayuda de elementos más ligeros como los isótopos de hidrógeno.
Entonces, ¿cuál es exactamente la diferencia entre las reacciones de fisión y fusión?
División de átomos: fisión nuclear
La fisión nuclear, el proceso utilizado por los reactores nucleares, produce grandes cantidades de energía al romper un átomo inestable más pesado en dos átomos más pequeños, iniciando una reacción nuclear en cadena.
Cuando se dispara un neutrón al núcleo de un átomo fisible como el uranio-235, el átomo de uranio se divide en dos átomos más pequeños conocidos como “fragmentos fisibles”, además de más neutrones y energía. Estos neutrones en exceso pueden iniciar una reacción en cadena autosostenida al golpear los núcleos de otros átomos de uranio-235, lo que resulta en una explosión atómica.
Las bombas atómicas utilizan la fisión nuclear, aunque es importante tener en cuenta que una reacción en cadena de fisión requiere una cantidad particular de un material fisible como el uranio-235, conocido como masa supercrítica.
Fusión de átomos: fusión nuclear
Las bombas de hidrógeno usan una combinación de fisión y fusión, con la fusión nuclear amplificando una reacción de fisión para producir una explosión mucho más poderosa que las bombas atómicas.
La fusión es esencialmente lo opuesto a la fisión: en lugar de dividir un átomo más pesado en átomos más pequeños, funciona juntando dos átomos para formar un tercer átomo inestable. También es el mismo proceso que alimenta al Sol.
La fusión nuclear se basa principalmente en isótopos de elementos más ligeros, como los dos isótopos de hidrógeno: deuterio y tritio. Cuando se someten a calor y presión intensos, estos dos átomos se fusionan para formar un isótopo de helio extremadamente inestable, que libera energía y neutrones.
Los neutrones liberados luego alimentan las reacciones de fisión de átomos más pesados como el uranio-235, creando una reacción en cadena explosiva.
Cómo se comparan las bombas atómicas y de hidrógeno.
¿Qué tan poderosas son las bombas de hidrógeno y cómo se comparan con las bombas atómicas?
Se utilizaron en los bombardeos atómicos de Hiroshima y Nagasaki en 1945, poniendo fin de forma destructiva a la Segunda Guerra Mundial. La escala de estos bombardeos fue, en ese momento, incomparable. Pero compararlos con las bombas de hidrógeno muestra cuán poderosas se han vuelto las armas nucleares.
Castle Bravo fue el nombre en clave de la prueba de arma nuclear más grande jamás realizada en los Estados Unidos , una bomba de hidrógeno que produjo un rendimiento de 15,000 kilotones , lo que la hace 1,000 veces más poderosa que Little Boy . Además, se encontraron rastros radiactivos de la explosión, que tuvo lugar en las Islas Marshall, cerca de Fiji, en Australia, India, Japón, Estados Unidos y Europa.
Siete años después, la Unión Soviética probó Tsar Bomba en 1961, el arma nuclear más poderosa del mundo. La explosión produjo 51.000 kilotones de energía explosiva, con un radio destructivo de aproximadamente 60 km.
Dado lo dañino que puede ser una sola bomba nuclear, es difícil imaginar el resultado de un conflicto nuclear real sin temor a la aniquilación total, especialmente con el arsenal nuclear del mundo con más de 13,000 ojivas.
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