La energía nuclear y tú

Antes de nacer Ra sólo había oscuridad. Él fue la luz, subió por el este y se puso por el oeste, creando en su camino el viento y la tierra. Trajo la lluvia a través del Nilo, fertilizando las cosechas. Dio nombre a las mujeres, hombres y al resto de los seres vivientes.

Ra tomándose un barraquito

Se ve que en el Antiguo Egipto la gente no era tonta, frente a dioses que prometían y no daban, ellos decidieron venerar al único elemento que nunca les había fallado, el Sol. Miles de años después, derrocado por dinastías de charlatanes, apenas nos enseñan en el cole el papel fundamental que esta bola de fuego tiene en el mantenimiento de la vida tal y como la conocemos. Las plantas y demás seres autótrofos aprovechan su energía para fabricar materia orgánica, que a través de las redes tróficas alimenta al resto de cosas vivientes. Incluidos nosotros, los seres humanos.

Vamos a repasar un poco la física de la ESO, ¿cómo se obtiene esa energía? El Sol se formó por la acumulación gravitatoria de  errantes nubes de hidrógeno y helio. Por cierto, el átomo de hidrógeno no es más que un protón con un pequeño electrón que orbita alrededor de él.

En condiciones normales dos átomos de hidrógeno se sentirán atraídos debido a la fuerza gravitatoria que ejerce uno sobre el otro. Esta fuerza es mayor cuanto mayor es la masa de las dos partículas y cuanto más cerca estén unos de otros. Esto explica por qué la materia en el Universo tiende a apelotonarse formando galaxias, estrellas, planetas..

Sin embargo esta aproximación entre partículas tiene un límite, porque a pequeñas distancias entra en juego la fuerza electrostática, la cual no depende de la masa de las partículas sino de sus cargas, y los protones tienen cargas positivas. Esto hace que dos átomos de hidrógeno que se aproximen mucho terminen por repelerse (recuerda que cargas de distinto signo se atraen y se repelen si son del mismo signo).

Pero una estrella no son dos núcleos de hidrógeno. La enorme masa que representa (en nuestro Sol caben un millón de Tierras) hace que los átomos de hidrógeno ubicados en el núcleo del Sol soporten presiones y temperaturas extremas, de tal modo que los protones acaban por estar tan cerca que se fusionan (a pesar de tener la misma carga eléctrica, ¡la fuerza electrostática es vencida por la presión!).

En ese momento la estrella se enciende. Júpiter y Saturno son estrellas fallidas, aún no tienen la suficiente cantidad de hidrógeno como para alcanzar la presión adecuada en su interior y que se inicien las reacciones nucleares.

Nuestro Sol sí alcanzó la masa mínima y encendió su horno hace 5.000 millones de años. El combustible es el hidrógeno, que al fusionarse produce helio. El helio es un elemento cuyo núcleo contiene dos protones. Lo realmente espectacular de esta reacción es que la masa de los núcleos iniciales de H es ligeramente superior a la del producto final. ¿Dónde está la masa que falta? ¿Ha desaparecido? No, se ha transformado en energía. 

Por simplificar omití la presencia de neutrones (naranjas),  ya que es el número de protones lo que define a los elementos (bolas rojas)

Aunque la diferencia de masa entre los átomos iniciales y el final es insignificante, la energía liberada está definida por la famosa ecuación derivada de la teoría de la relatividad,  E=mc2. Esa ínfima masa, al ser multiplicada por la velocidad de la luz al cuadrado, 300.000.0002 m/s, se convierte en una barbaridad de energía.

Energía que acaba llegando todos los días a nuestro planeta, moviendo el aire, generando el ciclo del agua, siendo motor de vida.

Creo que esta capacidad del Sol es más que suficiente como para estarle agradecidas, o para que algunas quieran reconocerlo como única divinidad útil. Pero la cosa no queda aquí: el Sol, como el resto de las estrellas del Universo, es algo más que una central de energía nuclear.

Cuando en el interior de las estrellas se crea helio, sus núcleos pueden fusionarse entre sí para formar otros elementos químicos. De este modo tres núcleos de helio se fusionan para dar un núcleo de carbono, mientras que un núcleo de carbono con otro de helio originan un átomo de oxígeno, aumentando de esta forma el número de combinaciones..

Sol, energía nuclear natural

Es así de sencillo, cada uno de los elementos que forman nuestros cuerpos y nuestro planeta entero nació durante la vida o la muerte de una estrella.

En la fase principal de una estrella, cuando todavía es joven, su producción de elementos no pasa del helio. Pero a medida que va consumiendo el combustible de hidrógeno, la mayor densidad de núcleos de helio fomenta la formación por fusión nuclear de otros elementos como litio, carbono, nitrógeno, oxígeno, flúor, sodio, magnesio, aluminio, fósforo, azufre, cloro, potasio, calcio, titanio y hierro.

Así actuará nuestro Sol dentro de millones de años, pero a pesar de que en la fase de gigante roja aumente su tamaño varias veces hasta engullir la Tierra, seguirá manteniendo su estructura impidiendo la salida al espacio de los nuevos elementos formados.

Sólo en ciertas condiciones críticas una estrella revienta a lo grande en lo que se conoce como supernova, pero cuando esto ocurre, las presiones y temperaturas en el interior de la estrella son tan extremas que se originan elementos más pesados que el hierro (con mayor número de protones en el núcleo): oro, plata, mercurio, Iodo, platino, bario, circonio, estaño, arsénico, cobre, bromo.

La onda expansiva de la supernova expulsa violentamente los materiales generados en el núcleo de la estrella al medio interestelar. Son las famosas nebulosas planetarias, un espectáculo destructivo que lleva en su seno el germen de los planetas y los satélites, del litio de nuestras neuronas y el oro de los anillos. Con suerte, estas ruinas estelares, formadas por hidrógeno que no llegó a consumirse y el resto de los elementos, pueden acabar por constituir un sistema solar. El primero condensándose en el centro, esperando el momento para convertirse en estrella, y los segundos chocando entre sí hasta llamarse planetas. 

Nebulosa del Cangrejo

Todos tus pensamientos, tus esperanzas, la tierra que pisas, el aire que respiras, la persona que amas.. fueron horneadas en grandes centrales nucleares, en esos orgasmos cósmicos llamados supernovas. Somos polvo de estrellas, como diría Carl Sagan.

      Termino sin querer presionarte mucho, pero aún estás a tiempo de adorar al verdadero dios, fuente de luz, dador de vida y muerte, el que resucita en explosiones colosales. No es un dios barbudo, consciente, ni juzga ni crea códigos morales. Bueno, ahora que lo pienso tal vez no deba caer en la categoría de divinidad. Es algo más simple y maravilloso, es la razón de que estemos aquí.