Las Guerras transférmicas

Los elementos transférmicos-las sustancias fugaces, fabricadas en laboratorio, que pueblan el final de la tabla periódica- tienen una historia construida sobre el orgullo y la acritud.

La era transférmica comenzó con una nota diplomática. Los investigadores del Laboratorio de Radiación de la Universidad de California en Berkeley anunciaron oficialmente su descubrimiento del elemento 101 en 1955. Era apropiado, dijeron, que este nuevo elemento fuera nombrado en honor al químico ruso Dmitri Mendeleev. Él había sido, escribió Albert Ghiorso, “el primero en usar el sistema periódico de los elementos para predecir las propiedades químicas de los elementos no descubiertos”.

Preparándose para la guerra: el químico Glenn Seaborg participó en el descubrimiento de 10 elementos hechos en laboratorio y es el homónimo del elemento 106, un honor que suscitó una controversia geopolítica en su momento. Seaborg está fotografiado aquí frente a una tabla de isótopos, 1946
Preparándose para la guerra: el químico Glenn Seaborg participó en el descubrimiento de 10 elementos hechos en laboratorio y es el homónimo del elemento 106, un honor que suscitó una controversia geopolítica en su momento. Seaborg está fotografiado aquí frente a una tabla de isótopos, 1946

Honrar a un ruso fue un movimiento audaz pero político por parte de los americanos. Ghiorso, uno de los líderes del programa de elementos pesados del Laboratorio de Berkeley, recordó más tarde a un químico francés diciéndole que “nombrar el elemento 101 en honor a un científico ruso probablemente había hecho más bien para las relaciones internacionales” que cualquier cosa que el gobierno de EE.UU. había hecho hasta ese momento. Esta buena voluntad, desafortunadamente, no iba a durar. El nombre de los elementos transférmicos posteriores, llamados así porque vienen después del elemento 100, el fermio, se vería envuelto en décadas de rencor.

Nombrar los elementos

Tradicionalmente, los elementos se nombraban según figuras mitológicas, objetos astronómicos, características físicas o los minerales en los que se encontraban. De ahí que tengamos berilio, que se encuentra en el mineral berilo; uranio, llamado así por el planeta Urano; e indio, llamado así por la línea azul índigo que se ve en su espectro. Los elementos también adquirieron nombres de los lugares donde fueron encontrados. Los minerales encontrados en Ytterby, una antigua ciudad minera de Suecia, llevaron al descubrimiento de cuatro elementos: iterbio, itrio, terbio y erbio. Pero sólo en raras ocasiones los elementos fueron nombrados en honor a personas. Esto cambió con el descubrimiento de elementos que fueron creados en laboratorios en lugar de ser encontrados en la tierra.

El equipo del laboratorio de Berkeley que descubrió los elementos 104 y 105, en abril de 1969. Desde la izquierda: Matti Nurmia, James Harris, Kari Eskola, Pirkko Eskola, y Albert Ghiorso.
El equipo del laboratorio de Berkeley que descubrió los elementos 104 y 105, en abril de 1969. Desde la izquierda: Matti Nurmia, James Harris, Kari Eskola, Pirkko Eskola, y Albert Ghiorso.

Todos los elementos creados, comenzando por el elemento 95, han sido nombrados en honor a personas o lugares conectados con su creación. Este cambio en la convención puede no parecer significativo, pero por el hecho de que la mayoría de los transférmicos fueron creados durante la Guerra Fría. Hasta la década de 1980 sólo dos laboratorios tenían los medios para crear y detectar elementos cada vez más pesados. Uno era el Laboratorio de Berkeley en California; el otro era el Instituto Conjunto de Investigación Nuclear en Dubna, Rusia. Los investigadores ganaron un inconmensurable prestigio nacionalista, no sólo por su descubrimiento sino también por el poder de nombrar al nuevo elemento. No es de extrañar, por tanto, que tales acontecimientos encendieran la controversia.

Primer round, el nobelio

La denominación de los elementos 95, americio, hasta el 101, mendelevio, no fue cuestionada. Los problemas comenzaron a hervir en 1957 cuando una colaboración entre tres instituciones de investigación -el Laboratorio Nacional de Argonne en Illinois, el Laboratorio Harwell en Gran Bretaña y el Instituto Nobel de Física en Suecia- anunció la creación del elemento 102. Propusieron el nombre de nobelio, que fue rápidamente aceptado por la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC), el organismo internacional encargado de bautizar los nuevos elementos.

Los grupos de Berkeley y de Rusia intentaron confirmar el descubrimiento, pero les resultó difícil replicarlo. A medida que un átomo se hace más pesado con la adición de más y más protones y neutrones, su núcleo se vuelve cada vez menos estable. Esto significa que existe por períodos cada vez más cortos, a veces minutos, a veces fracciones de segundo, antes de descomponerse. Se dice que tal elemento se descompone en productos hijos y nietos. Algunos de estos productos son elementos más ligeros, y otros son partículas. Complicando las cosas, los elementos transférmicos son difíciles de crear y a menudo se hacen un átomo a la vez. Esta escasez, combinada con sus cortas vidas medias, hace que sean difíciles de estudiar, y mucho menos de detectar en primer lugar.

Los físicos soviéticos Georgy Flerov (izquierda) y Yuri Oganessian, que nombran a los elementos 114 y 118, respectivamente. Fotografiado en septiembre de 1989.
Los físicos soviéticos Georgy Flerov (izquierda) y Yuri Oganessian, que nombran a los elementos 114 y 118, respectivamente. Fotografiado en septiembre de 1989.

Así que no es sorprendente que ni los científicos de Berkeley ni los de Rusia pudieran reproducir los resultados originales. En cambio, usando diferentes métodos, cada grupo anunció en 1958 que había creado independientemente el elemento 102 y por lo tanto era su descubridor.

Los laboratorios de Berkeley y Dubna reclamaron el derecho tradicional de los descubridores a proponer un nombre para el nuevo elemento. El laboratorio de Berkeley finalmente acordó con la IUPAC que el elemento 102 debía seguir siendo nobelio. El grupo ruso, sin embargo, presionó por un cambio. Sugirieron joliotium, en honor a Frédéric Joliot-Curie, el físico francés que, junto con su esposa, Irène, descubrió la radiactividad artificial y ganó el Premio Nobel de Química. Joliot también tenía la reputación de ser un comunista comprometido. La IUPAC se negó a cambiar el nombre del elemento, que todavía aparece en la tabla periódica como nobelio. Los soviéticos fueron agraviados.

Los métodos de síntesis, principales antagonistas de la guerra

Gran parte de la discordia entre los grupos de Dubna y Berkeley surgió de los diferentes métodos que cada uno de ellos utilizaba para crear nuevos elementos. Estos métodos eran nuevos, y no todos estaban de acuerdo en que fueran igualmente válidos. Un método utilizado por los soviéticos para identificar nuevos elementos fue la fisión espontánea, en la que átomos muy pesados se descomponen espontáneamente en átomos y partículas más pequeñas y ligeras. Georgy Flerov, un físico nuclear soviético, descubrió el método en 1940. Sin embargo, los americanos no creían que la medición de la actividad de fisión espontánea pudiera por sí sola establecer que un elemento había sido creado. En su lugar, preferían trabajar a partir de los productos de la descomposición para determinar qué elemento pesado se había creado.

Las batallas en torno a los elementos 104 y 105 resultaron ser particularmente vitriólicas y más tarde fueron apodadas las Guerras transférmicas. Las tensiones entre Dubna y Berkeley se desbordaron en enfrentamientos personales en conferencias internacionales, en documentos de conferencias y en artículos de revistas.

Con la esperanza de que ambas partes resolvieran sus diferencias, se convocó una reunión en septiembre de 1975, que terminó con Glenn Seaborg, una importante figura de la química nuclear, acusando a los rusos de no tomar en serio a los estadounidenses.

En mayo de 1976 una reunión informal entre Ghiorso y Flerov estalló en una confrontación, aumentando el nivel de antagonismo. Más tarde ese año Ghiorso declaró que el Laboratorio de Berkeley dejaría de confirmar o negar la validez de los resultados obtenidos por Dubna. “Sabemos ahora que es una persecución ingrata y un desperdicio de talento científico”, dijo, “y no tenemos intención de continuar con esto con otros elementos”.

Otro frente de batalla

Otra controversia -sobre el elemento 106- ocurrió no entre Berkeley y Dubna sino entre Berkeley y la IUPAC. En 1994 el grupo de Berkeley propuso nombrar al elemento 106 en honor a Seaborg, que había sido decisivo en el descubrimiento de varios elementos. También estaba muy vivo en ese momento. Aunque la IUPAC no tenía ninguna prohibición preexistente de nombrar elementos en honor a los vivos, decidió no sentar tal precedente, queriendo permitir la “perspectiva de la historia”.

Esta decisión no fue bien recibida por los americanos, y después de una intensa campaña de envío de cartas organizada por los amigos de Seaborg, la IUPAC revocó su decisión. El elemento 106 fue nombrado seaborgium, un acto que Seaborg describió como el “mayor honor que se me ha concedido nunca, incluso mejor, creo, que ganar el Premio Nobel”. (Sólo otro elemento ha sido nombrado en honor a una persona viva: el elemento 118 fue nombrado oganesson en 2016 en honor a Yuri Oganessian, un pionero en la investigación de elementos pesados en Dubna).

Mstislav Keldysh, presidente de la Academia de Ciencias de la Unión Soviética, visita Seaborg y Ghiorso en el Laboratorio de Berkeley, octubre de 1972.
Mstislav Keldysh, presidente de la Academia de Ciencias de la Unión Soviética, visita Seaborg y Ghiorso en el Laboratorio de Berkeley, octubre de 1972.

Entonces, ¿quién descubrió los elementos 102 a 109, la pregunta que está en el corazón de toda esta mala voluntad? Se necesitó un grupo de físicos y químicos, convocados en 1986 por la Unión Internacional de Física Pura y Aplicada y la IUPAC, para resolver la cuestión. Este Grupo de Trabajo sobre transférmicos elaboró una lista de criterios muy técnicos para determinar si un elemento había sido descubierto. Luego aplicó esos criterios a los elementos 101 a 109 y repartió el crédito por el descubrimiento. Esos criterios siguen vigentes, lo que permite nombrar los elementos 110 a 118 sin mayor controversia.

Nuevos elementos, pero no más guerras

La Guerra Fría puede haber terminado, pero la era de los elementos transférmicos no. A medida que la búsqueda de nuevos elementos continúa, el campo se ha ampliado. GSI en Darmstadt, Alemania, descubrió los elementos 107 a 112. El elemento 113 fue producido por Riken en Japón. El grupo Dubna, en colaboración con los laboratorios nacionales Lawrence Livermore y Oak Ridge, creó los elementos 114 a 118.

La creación de nuevos elementos transférmicos es muy costosa. Entonces, ¿por qué los países siguen invirtiendo millones de dólares para producir nuevos elementos que no son de utilidad práctica? Una respuesta obvia es el prestigio nacional, junto con el prestigio de los científicos y los laboratorios para los que trabajan. Cuando se les pregunta, los científicos dicen que tratan de responder a preguntas fundamentales, como cuántos elementos son posibles y cuáles son los límites de la estabilidad de la materia. La búsqueda de nuevos elementos también impulsa el desarrollo de técnicas e instrumentos que pueden utilizarse para otras investigaciones científicas. Pero quizás la respuesta más reveladora es la proporcionada por Ghiorso del Laboratorio de Berkeley: “Lo haces porque la gente es curiosa”.

Para más información The Transfermium Wars: Scientific Brawling and Name-Calling during the Cold War