física nuclear

Gertrude Scharff Goldhaber

Biografía

Fisión nuclear espontánea

Proyecto Manhattan: la bomba atómica

Naturaleza de las partículas elementales

Estudio de las secciones eficaces. Los isómeros

Últimos años

La fisión espontánea (FE) es una forma de desintegración radiactiva característica de isótopos pesados.

Está científica observó que la fisión nuclear espontánea va acompañada por la liberación de neutrones. Resultado que, si bien ya había sido predicho de forma teórica, no contaba con demostración experimental. Este último trabajo fue clasificado de secreto de guerra y no se publicó hasta el final de la contienda, en 1946.

La fisión espontánea, que se da en una proporción mucho menor que la fisión inducida por un núcleo excitado, es un proceso de desintegración en el que un núcleo pesado, desde su estado fundamental, se escinde en dos núcleos de masas aproximadamente iguales. El exceso de neutrones se debe a que la relación entre el número de neutrones y protones en núcleos estables aumenta conforme se incrementa el número másico —cuanto mayor es el núcleo más neutrones se necesitan para compensar la fuerza repulsiva entre protones—. Así pues, si el núcleo pesado se escinde en dos, la relación entre neutrones y protones de los productos de la fisión es mayor a la compatible con la estabilidad y, como consecuencia, se produce un exceso de neutrones.

Sus investigaciones en el campo de la física nuclear se iniciaron con el estudio de las secciones eficaces (probabilidades de aparición) de las reacciones nucleares entre neutrón-protón y neutrón-núcleo; y la emisión y absorción de radiación gamma por parte de los núcleos. En sus últimos años en el laboratorio de la Universidad de Illinois, su marido y ella iniciaron el estudio sobre los isómeros —estados metaestables del núcleo, producidos por la excitación de uno o más de sus nucleones—, que proseguirían en el Laboratorio Nacional Brookhaven de Long Island, al que se trasladaron en 1950. En dicha institución, Gertrude por fin pudo ver reconocido su trabajo mediante un contrato de larga duración y un sueldo fijo. Posteriormente, Gertrude se centró en el estudio de la estructura del núcleo atómico. Su investigación sobre las excitaciones nucleares de baja energía establecería las bases del modelo del núcleo como sistema colectivo, por el que obtuvieron un premio Nobel Aage Bohr y Ben Mottelson.

Estudio sobre los isómeros y la estructura del núcleo atómico

El proyecto Manhattan fue un programa de investigación y desarrollo durante la Segunda Guerra Mundial que condujo a la creación de la bomba atómica.

Gertrude trabajó junto a su esposo, Maurice Goldhaber, también un destacado físico. Ambos contribuyeron con su experiencia en el estudio de las propiedades nucleares y la fisión nuclear, aspectos cruciales para el desarrollo de la bomba atómica. Ellos contribuyeron en los siguientes aspectos:

• Investigaciones en Fisión Nuclear: un fenómeno central para la liberación de energía en las bombas atómicas.
• Estudios sobre Propiedades Nucleares: Lo cual proporcinó datos cruciales sobre la estabilidad y reactividad de los núcleos atómicos. Estos estudios fueron esenciales para la comprensión de los materiales nucleares utilizados en la fabricación de las bombas atómicas.
• Colaboración Científica: La colaboración estrecha con otros científicos dentro del Proyecto Manhattan permitió una sinergia de conocimientos y experiencias.

Gertrude Scharff Goldhaber nació el 14 de septiembre de 1911, en Mannheim, Alemania, y desde una edad temprana, demostró mucho interés por la ciencia y las matemáticas.Este interés la condujo a iniciar su educación universitaria en la Universidad de Munich. No obstante, la ascensión del régimen nazi en la década de 1930 la forzó a abandonar su lugar de origen. En 1934, Gertrude emigró a los Estados Unidos en busca de refugio y oportunidades para continuar con sus estudios. Se estableció en California, donde se matriculó en la Universidad de Berkeley, estableciendo así las bases de lo que se convertiría en una destacada carrera en el campo de la física.

Fue otra de las investigaciones que realizó junto a su marido.

Por aquel entonces se había observado que en la desintegración beta, se emitían partículas con propiedades similares a las del electrón, pero todavía no se había conseguido demostrar que fuesen idénticas. Hasta el momento, la mayoría de los experimentos habían intentado dilucidarlo a través de la medida precisa de la relación carga/masa de ambas partículas, pero Gertrude y Maurice optaron por un método distinto.

Ellos hicieron incidir haces de partículas beta en átomos de plomo. Si se trataba de partículas diferentes, las partículas beta podrían ocupar las mismas posiciones que los electrones fuertemente ligados emitiendo gran cantidad de energía en el proceso (radiación electromagnética). Por el contrario, en caso de ser idénticas, el principio de exclusión de Pauli lo impediría. La ausencia de rayos X (radiación electromagnética de alta energía) resultante demostró que las partículas beta debían ser indistinguibles de los electrones.

• Durante su última época en el laboratorio, antes de ser obligada a jubilarse en 1977, desarrolló junto a su hijo Alfred el Modelo VMI (Momento Variable de Inercia). Lo que pudo ser la primera colaboración entre madre e hijo en el campo de la física.
• A lo largo de los años, fue profesora adjunta en la Universidad de Cornell y en la Universidad Johns Hopkins. En 1947 fue elegida miembro de la American Physical Society, en 1960 fundó el ciclo de Conferencias Brookhaven y, en 1972, se convirtió en la tercera física en formar parte de la National Academy of Sciences.
• Comprometida en la promoción de la educación y la igualdad de oportunidades para las mujeres, participó en la fundación de la asociación Brookhaven Women in Science y, en 1990, fue premiada con el premio Outstanding Woman Scientist por la Association for Women Scientists.