e=mc2

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.

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