El 1 de noviembre de 1952, un equipo de científicos estadounidenses que trabajaban para el ejército estadounidense activaron una extraña estructura de tres pisos con el nombre en código "Ivy Mike". Fue la primera bomba de hidrógeno del mundo, un nuevo tipo de arma nuclear que era 700 veces más poderosa que las bombas atómicas lanzadas sobre Japón.
La prueba de la bomba tuvo lugar en un pequeño atolón llamado Eniwetok en las Islas Marshall del Pacífico Sur. Cuando detonó Ivy Mike, liberó 10,4 megatones de poder explosivo, aproximadamente el equivalente a 10,4 millones de toneladas de TNT. En comparación, la bomba lanzada sobre Hiroshima produjo sólo 15 kilotones (15.000 toneladas de TNT).
La explosión vaporizó por completo el atolón de Eniwetok y produjo una nube en forma de hongo de 4,8 kilómetros (3 millas) de ancho. Trabajadores con trajes protectores recolectaron material radiactivo de una isla vecina y lo enviaron de regreso al Laboratorio Berkeley en California (ahora Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley) para su análisis. Allí, un equipo de investigadores del Proyecto Manhattan dirigido por Albert Ghiorso aisló sólo 200 átomos de un nuevo elemento que contiene 99 protones y 99 electrones.
En 1955, los investigadores anunciaron su descubrimiento al mundo y le pusieron el nombre de su héroe científico:einstenio.
Contenido
El einstenio ocupa el número atómico 99 en la tabla periódica en compañía de otros elementos muy pesados y radiactivos como el californio y el berkelio. Algunos elementos radiactivos, en particular el uranio, existen en cantidades significativas en la corteza terrestre (con 2,8 partes por millón, hay más uranio bajo tierra que oro). Pero incluso elementos más pesados, incluido el einstenio, sólo pueden crearse artificialmente haciendo explotar una bomba de hidrógeno o chocando partículas subatómicas en un reactor.
¿Qué hace que un elemento sea radiactivo? En el caso del einstenio y sus vecinos al final de la tabla periódica, se trata del gran tamaño de sus átomos, explica Joseph Glajch, un químico farmacéutico que ha trabajado extensamente con otros elementos radiactivos utilizados para la obtención de imágenes médicas.
"Cuando los elementos alcanzan un cierto tamaño, el núcleo del átomo se vuelve tan grande que se desintegra", dice Glajch. "Lo que sucede es que escupe neutrones y/o protones y electrones y se desintegra a un estado elemental inferior."
A medida que los elementos radiactivos se desintegran, desprenden grupos de partículas subatómicas que toman la forma de partículas alfa, partículas beta, rayos gamma y otras radiaciones. Algunos tipos de radiación son relativamente inofensivos, mientras que otros pueden dañar las células y el ADN humanos.
A medida que los elementos radiactivos se desintegran, también forman diferentes isótopos que tienen diferentes pesos atómicos. El peso atómico de un elemento se calcula sumando el número de neutrones en el núcleo al número de protones. Por ejemplo, el einstenio recolectado en el Pacífico Sur en 1952 era un isótopo llamado einstenio-253, que tiene 99 protones y 154 neutrones.
Pero los isótopos no duran para siempre. Cada uno tiene una "vida media" diferente, que es el tiempo estimado para que la mitad del material se descomponga en un nuevo isótopo o en un elemento inferior. El einstenio-253 tiene una vida media de sólo 20,5 días. El uranio-238, por otro lado, que es el isótopo de uranio más común que se encuentra en la naturaleza, tiene una vida media de 4,46 mil millones de años.
Una de las cosas difíciles de sintetizar elementos radiactivos pesados como el einstenio en el laboratorio (y por laboratorio nos referimos a reactores nucleares altamente especializados) es que los elementos grandes comienzan a desintegrarse muy rápidamente.
"A medida que se crean elementos e isótopos cada vez más grandes, se vuelve cada vez más difícil mantenerlos el tiempo suficiente para verlos", dice Glajch.
Es por eso que recientemente hubo tanto entusiasmo en el mundo de la química cuando un equipo de científicos retuvo con éxito una muestra de einstenio de vida corta el tiempo suficiente para medir algunas de las propiedades químicas de este elemento ultra raro.
Los científicos, dirigidos por Rebecca Arbergel del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley, esperaron pacientemente una pequeña muestra de einstenio-254 producida por el Laboratorio Nacional Oak Ridge en Tennessee. La muestra pesaba 250 nanogramos o 250 milmillonésimas de gramo y tenía una vida media de 276 días. Cuando se produjo la pandemia de COVID-19 en 2020, la investigación quedó de lado durante meses, durante los cuales el 7 por ciento de la muestra se degradó cada 30 días.
El avance de Abergel se produjo con la creación de una "garra" molecular que podía mantener un solo átomo de einstenio-254 en su lugar el tiempo suficiente para medir cosas como la longitud de sus enlaces moleculares y a qué longitud de onda emite luz. Ambas mediciones son fundamentales para comprender cómo el einstenio y sus primos más pesados podrían usarse potencialmente para cosas como el tratamiento del cáncer.
Ahora eso es genialIncluyendo el einstenio, el científico nuclear Albert Ghiorso co-descubrió un récord de 12 elementos en la tabla periódica a través de su innovador trabajo en análisis de radiación entre los años 1950 y 1970.
