Historias de la ciencia

Antes de empezar: disculpad la longitud del artículo, pero os prometo que valdrá la pena. Alguna vez he oído que para que haya una gran amistad entre dos personas deben ser parecidas en caracteres y/u opiniones, mientras que para que haya un gran matrimonio deben ser opuestos, siempre dentro de unos límites, claro. La pareja de la que os quiero hablar hoy sería un ejemplo de personas diferentes… con el detalle de que fueron Premio Nobel y no sé deciros si por suerte o no. Sobre esta pareja, la de los Joliot-Curie os hablaré en nuestra historia de hoy.

Irène Curie era hija de Marie Curie. Había trabajado junto a su madre como radióloga en la Primera Guerra Mundial cuando contaba 16 años. A los 18 años era una auténtica experta en radiología, capaz de desmontar y arreglar aparatos estropeados. Lo hacía sin tomar las debidas precauciones, lo que acabó pasándole factura tiempo después. Por supuesto, todo esto simultáneamente con sus estudios. Su tesis doctoral versó sobre los rayos alfa del polonio que defendió en 1925.

Con 24 años era alta y de complexión robusta. Los contemporáneos dicen que tenía una mirada directa, aguda y muchas veces desconcertante. Algunos la recuerdan tímida, sin coquetería, imperturbablemente tranquila y de una gran sencillez, inaccesible en apariencia por su inteligencia y sensibilidad, reservada, concisa pero con una fuerte dosis de ironía. Cuando daba clase, después de trazar un diagrama en la pizarra, podía tranquilamente mojarse el dedo índice con saliva y borrar algunos puntos en el tramo de la tiza, haciendo que una línea continua fuera una línea de puntos. Otros la recuerdan altiva y consciente por el estatus de ser la hija de Marie Curie y en otras ocasiones muy zafia. No le preocupaban en absoluto las apariencias o las convenciones: se levantaba la falda sin problemas para rebuscar en una enagua un pañuelo con el que luego se sonaba ruidosamente; y durante las comidas arrojaba por encima del hombro el pan que sobraba. Einstein decía que parecía un ganadero. Y si estaba en el laboratorio con su madre y alguien venía a verlas, entre la brusquedad de una y la frialdad de otra, el visitante se sentía o bien desconcertado o bien ofendido.

En 1926 se casó con Frédéric Joliot, tres años menor que ella. Era atlético, lleno de vida, ambicioso y, al igual que Pierre Curie, hijo de un comunero de París. Había empezado a trabajar un año antes en el laboratorio de Marie Curie donde la Patronne y su hija le ponían bastante nervioso. Había optado primero por la química, pero en el último minuto eligió la opción de física. Ello hizo exclamar a Gustave Bémont, quien había ayudado a los Curie a aislar el radio: He aquí a un físico de segunda cosecha. Acabó sus estudios con el número uno de su promoción y antes de terminarlos fue presentado por Paul Langevin a Marie Curie, quien le tomó como preparador particular en el Instituto del Radio en diciembre de 1924.

Poco después Irène y Frédéric empezaron a trabajar juntos y al cabo del tiempo se casaron. Parece mentira que dos caracteres tan diferentes puedan hacer una gran pareja, como os comentaba antes. Frédéric tenía muchas cualidades seductoras: era inteligente, apasionado, brillante, buen conversador. Mientras ella difícilmente trababa amistades con la gente, él tenía una gran facilidad para relacionarse con los demás; mientras ella se mostraba tranquila y serena, él era entusiasta e impulsivo. Dentro de sus diferencias, compartían su pasión por la investigación científica y su afición por los deportes como la natación, el tenis y el esquí.

Y ahora, veamos algo de su historia conjunta y su suerte.

Durante muchos años se creía que los núcleos estaban compuestos por protones y electrones. No se conocía la existencia del neutrón. Rutherford, no obstante, tuvo el convencimiento de que había una partícula no detectada en el núcleo atómico a la que bautizó como “neutrón”. En 1920 informó a la Royal Society sobre la posibilidad de su existencia:

Parece muy probable que un electrón se pueda unir también dos núcleos de hidrógeno y posiblemente también a un solo núcleo. En el primer caso, esto implica la posible existencia de un átomo de masa aproximadamente 2 transportando una carga, que se debe considerar como un isótopo de hidrógeno. En el segundo caso, implica la idea de la posible existencia de un átomo de masa 1 que tiene carga nuclear 0. Semejante estructura atómica no parece ser en absoluto imposible.

Aunque fue detrás de ellos, no pudo dedicarse a los laboratorios tanto como a él le hubiera gustado. Empezaba a tener otras distracciones como la administración de la Universidad y la participación en comités públicos nacionales. Además, en 1930 había muerto su única hija, Eileen, que dejó 4 hijos a los que Rutherford tenía gran cariño.

El gran hombre delegó cada vez más en James Chadwick, quien le tomó el relevo. Y no lo hizo nada mal, pues se puso al trabajo de forma obsesiva. Sus esfuerzos provocaron burlas afectivas por parte de colegas más jóvenes quienes montaron un espectáculo en el que satirizaban la búsqueda del “pocotrón”.

En enero de 1932 leyó un artículo del matrimonio Joliot-Curie publicado en la revista Comptes-Rendus. Dicho artículo describía cómo, repitiendo un experimento efectuado dos años antes por Walther Bothe y Herbert Backer, habían bombardeado berilio con una fuente intensa de polonio. El berilio emitía así una radiación inusualmente penetrante. Resulta que aquella radiación no sólo atravesaba cualquier barrera que le pusieron sino que, además, parecía volverse todavía más intensa. No había habido ninguna experiencia anterior con esos resultados. Concluyeron en el artículo que era una forma particularmente potente de rayos gamma.

El artículo fue leído por toda la comunidad científica. ¿Y qué sucede cuando trabajas en una actividad en la que hay gente a la que no se les escapa una? Que como se te escape a ti te pillan en un abrir y cerrar de ojos.

Tras leer las conclusiones, Rutherford exclamó un: “¡No me lo creo!”. Y ordenó a Chadwick repetir los experimentos.

Cuando Ettore Majorana leyó el artículo estaba presente Emilio Segré. Majorana, al acabar, dijo:

- ¡Oh! Mira qué idiotas; han descubierto el protón neutro y no se han dado cuenta.

El que sí se había dado cuenta era el mismo Chadwick. Tenía que darse prisa por demostrarlo, pues sabía que otros físicos pensarían lo mismo que él. Trabajó día y noche, rompiendo la norma del Cavendish en la que todo el trabajo que se realizara en el laboratorio debía cesar a las 6 de la tarde. Después de tres semanas pudo demostrar que aquella radiación era tan potente como para que se desprendieran partículas de hidrógeno, litio, helio, berilio y argón. Era evidente que las partículas expulsadas por el hidrógeno eran protones mientras que el resto eran núcleos enteros de la sustancia bombardeada. El poder de penetración de esa radiación no podía ser igualada ni con los rayos gamma. La conclusión era que la radiación estaba compuesta por partículas de masa 1 y carga 0, es decir, que eran neutrones.

Eligió el foro Kapitsa para revelar sus conclusiones. Demacrado por la falta de sueño pero enormemente eufórico se dirigió al público. Mark Oliphant escribió: Antes, Kapitsa le había invitado a cenar en el Trinity, y Chadwick estaba muy relajado. Su conferencia fue extremadamente lúcida y convincente, y arrancó una ovación cálida y espontánea del selecto público presente. Todos disfrutaron con el relato de una larga búsqueda, llevada a cabo con persistencia y con visión…

Al final pidió que “lo durmieran con cloroformo y lo metieran en la cama durante dos semanas”. Pero al día siguiente ya estaba en pie para escribir a Niels Bohr y a la revista Nature con el cauteloso encabezamiento “La posible existencia del neutrón”.

Esto fue un duro golpe para los Joliot-Curie. Frédéric escribió en privado: Resulta muy molesto que se nos adelanten otros laboratorios que inmediatamente hacen suyos nuestros experimentos. No obstante, en público se mostró siempre cortés y generoso. Un Nobel que se les había escapado, ya que Chadwick acabó recibiéndolo por ello.

Rutherford, hablando más tarde con Joliot le preguntó:

- ¿Pero no te diste cuenta de que tenías delante los neutrones de los que hablé en mi conferencia en 1920?

Y Joliot contestó:

- Es que no llegué a leerla, pensé que sería el habitual despliegue de oratoria sin ideas nuevas.

Vamos más adelante. Al Congreso Solvay de 1933 asistieron 40 experimentales y teóricos entre los que se encontraban Rutherford, Chadwick, Lawrence, Marie Curie, los Joliot-Curie, Langevin, Lise Meitner y Niels Bohr. Estuvieron discutiendo si el neutrón de Chadwick era un compuesto de partículas o una partícula por derecho propio. No obstante, comentaron otro asunto también interesante: el reciente hallazgo de una nueva partícula por parte de Carl Anderson: el positrón (idéntico al electrón pero con carga positiva). Anderson lo había fotografiado gracias a un ingenioso artefacto llamado Cámara de Niebla que había sido construido años atrás por un tal Charles Wilson. Básicamente era una cámara con vapor de agua saturado. Las partículas que pasaban condensaban las gotitas de agua y dejaban una trayectoria marcada. Se veía como la estela que deja un meteorito. Le añadieron un mecanismo que podía hacer una fotografía en el momento adecuado y la trayectoria de la partícula quedaba registrada.

En un campo magnético las partículas con carga se desvían, pero siempre en función del signo de la carga. Por ejemplo, si una partícula era positiva y se desviaba a la derecha, una negativa lo haría hacia la izquierda. Así podía saberse la carga de la partícula. Anderson detectó cierta partícula que se desviaba con la misma curva que un electrón… pero hacia el otro lado, como si fuera un electrón con carga positiva. Acababa de descubrir el positrón. Ese detalle, que se les había pasado tanto a Chadwick como a los Joliot-Curie, no se le pasó a Anderson. Los Joliot-Curie tienen excusa porque iban a la caza del neutrón. No obstante, cuando supieron de todo esto, se dieron cuenta que ellos también habían fotografiado electrones en un campo magnético “retrocediendo en un sentido equivocado”. Se dieron cuenta de lo que se les había escapado al leer el artículo de Anderson. Este último recibió el Nobel: la segunda vez que se les escapaba.

Molestos por no haber sido capaces de reconocer los positrones que tenían delante de sus narices, se pusieron a trabajar en una serie de experimentos para conocer más detalles sobre esta nueva partícula. Frédéric puso una cámara de niebla en un fuerte campo magnético y empezó a bombardear aluminio corriente con partículas alfa empleando un contador Geiger para medir los resultados. Era lógico esperar que si se bombardeaba aluminio saldrían partículas despedidas que el contador registraría, pero si retirábamos la fuente de partículas alfa, o sea, dejábamos de bombardear la muestra, el detector tenía que quedar en silencio en el acto. Sin embargo, los contadores siguieron haciendo ruido. No podía creérselo. Repitió el experimento una vez más con idénticos resultados y fue a buscar a Irène, quien quedó igualmente sorprendida. Aquella noche tenían una cena, por lo que pidieron a un colega que revisara los contadores. A la mañana siguiente había una nota: “los contadores funcionan a la perfección”.

¿Qué había pasado? Al bombardear el aluminio con partículas alfa, se había transmutado en un isótopo radiactivo intermedio del fósforo que, al descomponerse para transformarse en silicio, emitía positrones que era lo que detectaban los contadores. Acababan de generar un nuevo elemento radiactivo de un elemento que antes no lo era. Los Joliot-Curie se apresuraron a publicar el descubrimiento que anunciaba: Un nuevo tipo de radiactividad. El 15 de enero de 1934, las Actas de la Academia de las Ciencias publicaron el descubrimiento de la radiactividad artificial, aunque ese nombre no gustó a los Joliot-Curie, que siempre puntualizaban que la radiactividad obtenida por ellos era idéntica a la natural: la diferencia estaba en la producción del isótopo radiactivo.

El descubrimiento satisfizo enormemente a Marie Curie. Frédéric lo recordaba en una transmisión radiofónica:

Marie Curie fue testimonio de nuestras investigaciones, y jamás olvidaré la expresión de intensa alegría que manifestó cuando Irène y yo le mostramos, en un pequeño tubo de vidrio, el primer radioelemento artificial. Todavía la veo, tomando entre sus dedos, quemados ya por el radio, ese pequeño tubo con radioelemento, cuya actividad era muy débil. Para comprobar lo que le anunciábamos, lo aproximó a un contador Geiger-Müller y pudo oír las numerosas señales del contador de radiación. Esta fue sin duda la última gran satisfacción de su vida. Unos meses más tarde, Marie Curie fallecía a causa de la leucemia.

Ahora bien, ¿cómo se les había escapado una observación como esa a los del equipo de Lawrence en Berkeley, con un ciclotrón que utilizaban a diario y con el que bombardeaban de todo? Resulta que tanto el ciclotrón como los contadores Geiger funcionaban ¡con el mismo interruptor!, de modo que los científicos nunca tuvieron oportunidad de examinar si los contadores seguían funcionando después de que se hubiera desconectado el ciclotrón. Cuando vieron la publicación de los Joliot-Curie cambiaron corriendo el cableado y dejaron encendidos los contadores al apagar el ciclotrón. Oyeron el clásico tic rítmico que habían oído tantas otras veces, solo que ahora el ciclotrón estaba apagado. Como dijo Stanley Livingstone: “un sonido que ninguno de los que estaban allí olvidaría jamás”. Las caras con las que se mirarían entre ellos debieron ser apoteósicas: les hubieran valido un Nobel. Como dijo uno de ellos “podríamos haber hecho el descubrimiento en cualquier momento”. Otro científico dijo: “nos dieron ganas de patearnos el trasero los unos a los otros”.

Y no solo eso. Más tarde se dieron cuenta que muchas piezas del ciclotrón y herramientas que tenían por allá, como destornilladores, también se habían vuelto radiactivos sin que lo hubieran advertido.

Un Frédéric pletórico le dijo a un colega: Con el neutrón llegamos tarde. Con el positrón llegamos tarde. Ahora hemos llegado a tiempo.

Se llevaron el Nobel. Y ahora, decidme: ¿tuvieron suerte o no?

Fuentes:
“Antes de Hiroshima”, Diana Preston
“La radiactividad artificial”, P.Radvanyi y M.Bordry
“De la fisión del núcleo a la bomba de hidrógeno”, Otto R. Frisch
“Marie Curie y su tiempo”, José Manuel Sánchez Ron