La fisión nuclear es una reacción en la que el núcleo de un átomo se divide en dos o más núcleos más pequeños . El proceso de fisión a menudo produce fotones gamma y libera una gran cantidad de energía incluso para los estándares energéticos de la desintegración radiactiva .
La fisión nuclear de elementos pesados fue descubierta el 17 de diciembre de 1938 por el químico alemán Otto Hahn y su asistente Fritz Strassmann en cooperación con la física austriaco-sueca Lise Meitner . Hahn comprendió que se había producido un "estallido" de los núcleos atómicos. [1] [2] Meitner lo explicó teóricamente en enero de 1939 junto con su sobrino Otto Robert Frisch . Frisch nombró el proceso por analogía con la fisión biológica de células vivas. Para los nucleidos pesados , es una reacción exotérmica que puede liberar grandes cantidades de energía tanto como radiación electromagnética comoEnergía cinética de los fragmentos ( calentamiento del material a granel donde tiene lugar la fisión). Al igual que la fusión nuclear , para que la fisión produzca energía, la energía de enlace total de los elementos resultantes debe ser mayor que la del elemento inicial.
La fisión es una forma de transmutación nuclear porque los fragmentos resultantes (o átomos hijos) no son el mismo elemento que el átomo padre original. Los dos (o más) núcleos producidos suelen ser de tamaños comparables pero ligeramente diferentes, típicamente con una relación de masa de productos de aproximadamente 3 a 2, para los isótopos fisionables comunes . [3] [4] La mayoría de las fisiones son fisiones binarias (que producen dos fragmentos cargados), pero ocasionalmente (2 a 4 veces por cada 1000 eventos), se producen tres fragmentos cargados positivamente, en una fisión ternaria . El más pequeño de estos fragmentos en procesos ternarios varía en tamaño desde un protón hasta un núcleo de argón .
Aparte de la fisión inducida por un neutrón, aprovechada y explotada por los seres humanos, una forma natural de desintegración radiactiva espontánea (que no requiere un neutrón) también se conoce como fisión, y se produce especialmente en isótopos de gran número de masas. La fisión espontánea fue descubierta en 1940 por Flyorov , Petrzhak y Kurchatov [5] en Moscú, en un experimento destinado a confirmar que, sin el bombardeo de neutrones, la tasa de fisión del uranio era insignificante, como predijo Niels Bohr ; no fue despreciable. [5]
La composición impredecible de los productos (que varían de una manera probabilística amplia y algo caótica) distingue la fisión de los procesos de tunelización puramente cuánticos como la emisión de protones , la desintegración alfa y la desintegración de racimos , que dan los mismos productos cada vez. La fisión nuclear produce energía para la energía nuclear e impulsa la explosión de armas nucleares . Ambos usos son posibles porque ciertas sustancias llamadas combustibles nucleares sufren fisión cuando son golpeadas por neutrones de fisión y, a su vez, emiten neutrones cuando se rompen. Esto genera una reacción en cadena nuclear autosuficiente.posible, liberando energía a una velocidad controlada en un reactor nuclear o a una velocidad muy rápida e incontrolada en un arma nuclear.
La cantidad de energía libre contenida en el combustible nuclear es millones de veces la cantidad de energía libre contenida en una masa similar de combustible químico como la gasolina , lo que hace que la fisión nuclear sea una fuente de energía muy densa. Sin embargo, los productos de la fisión nuclear son, en promedio, mucho más radiactivos que los elementos pesados que normalmente se fisionan como combustible, y permanecen así durante un tiempo considerable, lo que da lugar a un problema de desechos nucleares . Las preocupaciones sobre la acumulación de desechos nucleares y el potencial destructivo de las armas nucleares son un contrapeso al deseo pacífico de utilizar la fisión como fuente de energía .