Medidos por primera vez los productos de la fisión de uranio 239 de forma directa

A pesar de que hace 80 años que se estudia el proceso de fisión nuclear, sigue siendo relevante investigarlo por dos razones principales: no entendemos del todo cómo funciona y aun así es crucial para aplicaciones en energía e industria. Por ejemplo, en la Península las centrales nucleares generaron el 22,4% de la energía eléctrica en 2017. Aunque estamos lejos del 72% de Francia, es la fuente primaria de energía en España, seguida de la eólica con un 19,1%.

Un ejemplo paradigmático de los procesos de fisión nuclear es del uranio 239, un isótopo con 92 protones y 147 neutrones que podemos fisionar si bombardeamos un isotopo de uranio 238 con neutrones.  Cuando un uranio 238 absorbe un neutrón, se convierte en un núcleo de uranio 239 “caliente”, con suficiente energía para fisionar.

Al dividirse en dos, los productos de esta reacción pueden ser de cientos de posibilidades diferentes, con probabilidades más o menos conocidas. En experimentos anteriores se ha medido la masa de los fragmentos emitidos, pero las limitaciones en los sistemas de detección no permitían saber qué elementos se estaban produciendo y en qué proporción. En este punto, no había más opción que confiar en modelos teóricos.

Sin embargo, en 2017 se produjo una sorpresa doble: un nuevo experimento fue capaz de medir indirectamente la proporción de elementos producidos en la fisión de 239U y, además, los resultados mostraban una enorme diferencia con respecto a la teoría. En pocas palabras, se creía que la estructura del estaño 132 (132Sn) jugaba un papel importante en la producción de los fragmentos, pero los nuevos datos no lo corroboraban en absoluto y sembraban dudas al basarse en una detección indirecta.

En este contexto, un experimento liderado por el investigador Manuel Caamaño del Instituto Galego de Física de Altas Enerxías (IGFAE), en colaboración con un equipo internacional en el Gran Acelerador Nacional de Iones Pesados (GANIL, Francia) ha medido e identificado con precisión los subproductos de la fisión del uranio 239 usando una técnica nueva. Los resultados se publican Physical Review Letters.

Durante una campaña experimental en GANIL 

Aprovechando una campaña experimental que se estaba desarrollando en GANIL un equipo del IGFAE utilizó recientemente esta técnica nueva que permite la medida directa y completa de las propiedades de los fragmentos de fisión. Al estudiar una reacción equivalente y comparar todos los observables posibles con la medida anterior, los resultados fueron claros: la producción no muestra ninguna diferencia de la esperada en el efecto del 132Sn, en contra de lo referido en el experimento anterior.

Los modelos teóricos, de momento, siguen en lo cierto. De todas formas, este experimento no solo estaba dedicado a comprobar esa anomalía. Ahora, los datos están siendo analizados en Santiago por Daniel Fernández y Giorgia Mantovani, doctorandos del IGFAE, y en Francia por Diego Ramos, investigador postdoctoral en GANIL, egresado del IGFAE y primer autor de este trabajo.

En el futuro, se espera que arrojen más luz sobre el proceso de fisión a través de medidas directas para un número amplio de diferentes isótopos, aprovechando el dispositivo experimental único en el mundo utilizado en GANIL.