El físico y los bongós

Richard Feynman con otros físicos en Los Álamos
(D.P. vía Wikimedia Commons)

La presencia en la cultura popular de Richard Feynman, el más iconoclasta de los físicos teóricos, parece crecer al paso de los años.

Le gustaba la fiesta, frecuentaba asiduamente clubes nocturnos, era un Don Juan inveterado, tocaba los bongós y otras percusiones, e incluso llegó a ser parte de una escuela de samba, exhibiendo a lo largo de toda su vida una actitud desenfadada, divertida y aventurera. Y sin ser una estrella del mundo del espectáculo, sino uno de los más brillantes físicos teóricos del siglo XX: Richard Feynman, Premio Nobel en 1965 que detestó, hasta el fin de su vida, haber ganado el premio, “un dolor de…” que le había impedido hacer cosas “como la gente normal”. Porque, decía, el verdadero premio es “el placer de averiguar las cosas, el golpe del descubrimiento, observar a otras personas usarlo… ésas son las cosas reales”.

Si algo distinguió a Richard Feynman fue seguir siempre su propio camino como independiente, antiautoritario y audaz figura de un siglo en el que la física avanzó más que en toda la historia humana previa.

Nacido en el condado de Queens, en Nueva York, en 1918, en familia de inmigrantes, él ruso y ella polaca, se vio impulsado hacia la ciencia por su padre (a quien citaría abundantemente a lo largo de toda su vida, en entrevistas, conferencias y conversaciones) y por su propia inquietud. Su facilidad y gusto por las matemáticas se hicieron evidentes muy pronto, y lo llevaron a obtener el campeonato de matemáticas de Nueva York cuando cursaba su último año de bachillerato.

A los 17 años entró al Massachusets Institute of Technology para estudiar matemáticas, pero el deseo de aplicarlas al mundo real lo llevó a la física. Obtuvo la licenciatura en ciencias en 1939 y pasó a Princeton a realizar su doctorado, que finalizó en 1942.

Todavía estaba en Princeton cuando se le propuso ser parte del Proyecto Manhattan para el desarrollo de una bomba atómica. Se unió al proyecto como físico junior, por miedo a la posibilidad de que la Alemania nazi desarrollara la bomba antes que Estados Unidos, y pronto se encontró a cargo de la división de física teórica.

Mientras trabajaba tratando de adelantarse a los nazis, la personalidad de Feynman se expresó en los laboratorios secretos de Los Álamos. Decidió estudiar libros sobre cómo abrir cajas fuertes y a conocer el funcionamiento de los cerrojos de combinación que se usaban en el proyecto. Se dedicó a abrir muebles, incluidos los escritorios de sus colegas, con los documentos más secretos, dejando atrás notas bromistas que no causaron muchas sonrisas en el ejército, que llegó a temer que todo fuera obra de un espía.

Terminada la Segunda Guerra Mundial, Feynman pasó a ser profesor de física teórica en la Universidad de Cornell hasta 1950, pasando a ocupar el mismo puesto en el California Institute of Technology, universidad en la que permanecería durante el resto de su carrera profesional, dando clases y desarrollando sus ideas sobre la mecánica cuántica.

Llegó así 1965 y el Premio Nobel, que se le concedió “por su trabajo fundamental en la electrodinámica cuántica, que tiene profundas consecuencias para la física de las partículas elementales”. Sería sólo uno de los muchos galardones que recibió por su trabajo.

Pero el físico brillante capaz de desarrollos matemáticos que admiraban a sus geniales contemporáneos era también hombre de muchas inquietudes. Algunas de ellas, musicales, como su reconocida afición a los bongós, que tocaba con suficiente profesionalismo como para llegar a escribir una partitura de percusiones para un pequeño ballet en Nueva York. A él no le parecía tan extraño y, cuando en 1964 mencionaron que tocaba los bongós al presentarlo en unas conferencias sobre física en la Universidad de Cornell, observó con sorna “En las escasas ocasiones en que me han llamado para tocar los bongós en un lugar formal, el presentador nunca encontró necesario mencionar que también hago física teórica”.

Fue dos veces a Brasil. En la segunda, mientras coqueteaba con azafatas de Pan American Airlines que se hospedaban en su mismo hotel, le ocurrieron dos cosas relevantes. Primero, en un momento descubrió que tenía deseos de beber una copa sin que hubiera ninguna razón social, y esto le preocupó tanto que no volvió a beber en su vida (aunque seguiría yendo a centros nocturnos donde hacía apuntes de física teórica mientras las strippers hacían lo suyo en la barra o el escenario). Segundo, se interesó por la música brasileña, tanto que aprendió a tocar un pequeño instrumento llamado “frigideira”, una pequeña sartén que se golpea con una varilla metálica y terminó participando con el correspondiente traje visualmente impactante en el Carnaval de Río de Janeiro con una escuela de samba.

Y en medio de todo esto, Feynman llegó a la conciencia pública debido a su pasión por explicar la ciencia, por ser profesor no solo de física teórica, sino del valor de la ciencia en nuestra sociedad, de la importancia del pensamiento riguroso y ordenado, del peligro de las creencias irracionales incluso referidas a la ciencia, pues solía decir que “la ciencia”, como tal, no demuestra nada, lo que demuestra las cosas es el experimento, el trabajo, los datos. En una entrevista de 1981 decía: “Puedo vivir con la duda y la incertidumbre y el no saber. Creo que es mucho más interesante vivir sin saber que tener respuestas que puedan estar equivocadas”. Una actitud que intentó enseñarle no sólo a sus alumnos, sino a una sociedad necesitada de comprender la postura del científico.

El último trabajo públicamente relevante de Richard Feynman fue en 1986 como miembro del comité designado para investigar la causa de la explosión del transbordador espacial Challenger, que estalló poco después de su despegue, y donde no sólo descubrió que las juntas tóricas de los motores habían sido la causa del problema, sino que detectó y denunció los problemas de falta de comunicación entre los ingenieros y los ejecutivos de la NASA.

Feynman había sido operado de un cáncer estomacal en 1979, con un buen resultado que daba esperanzas de que se hubiera extirpado totalmente el mal. Sin embargo, el cáncer recurrió en 1987 y finalmente causó su muerte el 15 de febrero de 1988. Estuvo dando clases y entrevistas hasta dos semanas antes de esa fecha.

Según su biógrafo, el periodista científico James Gleick, las últimas palabras de Feynman fueron: “Odiaría morir dos veces. Es tan aburrido”.

Para leer a Feynman Dos libros reúnen las conversaciones informales y divertidas de Richard Feynman con Ralph Leighton, un baterista aficionado y productor de cine que fue gran amigo del físico. El primero “¿Está usted de broma, Sr. Feynman?” fue reeditado en España en 2010. El segundo, “¿Qué te importa lo que piensen los demás?” fue reeditado este mismo 2011.

El sueño de la fusión nuclear

Dispositivo Tokamak de contención
en un reactor de fusión en Suisse Euratom
(foto CC de Claude Raggi)

Más allá de los mitos, el hombre desarrolló diversas explicaciones científicas para el sol, esa asombrosa bola incandescente que daba luz y calor, marcaba las estaciones y era fuente de vida. Anaxágoras lo imaginó como una bola de metal ardiente, y otros intentaron entender su naturaleza, su tamaño, la distancia que nos separaba de él y la fuente de su asombroso fuego.

El desarrollo de la física y la aparición de la teoría atómica de la materia permitió que en 1904 Ernest Rutherford especulara sobre la posibilidad que la energía del sol fuera producto de la desintegración radiactiva recién descubierta, la fisión nuclear.

Sin embargo, una vez que Albert Einstein estableció en 1906 que la materia y la energía eran equivalentes, y que se podían convertir una en la otra con la fórmula más famosa de la historia, se abrió la posibilidad de una mejor explicación.

La fórmula de Einstein es, claro, E=mC2, y explica en cuánta energía se puede convertir una porción de masa. La energía es igual a la masa por la velocidad de la luz al cuadrado. Esto significa que la masa contiene o es igual a una enorme cantidad de energía. En una bomba atómica como la que arrasó Hiroshima, por ejemplo, sólo se convirtieron en energía alrededor de 600 miligramos de la masa del uranio 235 que la conformaba. Cada pequeña porción de materia es una colosal cantidad de energía concentrada, y por tanto la materia puede ser la mejor fuente para satisfacer el hambre energética del ser humano, si podemos convertirla en energía.

En 1920, Sir Arthur Eddington propuso que la presión y temperaturas en el centro del sol podrían producir una reacción de en la que se unieran, fundieran o fusionaran dos núcleos de hidrógeno para obtener un elemento más pesado, un núcleo de helio y convirtiendo un neutrón en energía en el proceso. En 1939, el germanoestadounidense Hans Bethe consiguió explicar los procesos del interior del sol, lo que le valió el Premio Nobel de Física en 1967. Muy pronto, en 1941, el italiano Enrico Fermi propuso la posibilidad de lograr una fusión nuclear controlada y autosostenida que generaría energía abundante, barata y limpia, un verdadero ideal en términos de economía, ecología, sociedad e incluso política.

Allí comenzó un sueño que todavía no se ha realizado.

Mientras que para realizar una fisión nuclear simplemente es necesario alcanzar una “masa crítica” a partir de la cual se desarrolla una reacción en cadena y los núcleos se dividen, ya sea descontroladamente como en una bomba nuclear, o de modo controlado, como en una central nucleoeléctrica, la fusión nuclear exige condiciones mucho más complejas. Podemos crear una fusión nuclear descontrolada, en las aterradoras bombas H o de hidrógeno, en las que se produce una fusión brutal y súbita, pero no una fusión controlada y sostenida, pese a que una y otra vez se ha anunciado este logro en falso.

Los obstáculos que impone una fusión controlada son varios. Primero, los núcleos se repelen simplemente por la fuerza electrostática entre sus protones, de carga positiva, como se repelen dos imanes cuando se enfrentan sus polos positivos o negativos. Esta repulsión es mayor conforme más se acercan los núcleos, formando la llamada “barrera de Coulomb”. Para superarla, se deben calentar los núcleos a enormes temperaturas para que pueda producirse la reacción de fusión nuclear, y se debe poder confinar o aprisionar una cantidad suficiente de núcleos que estén reaccionando, de modo que la energía producida sea mayor que la que se ha utilizado para calentar y aprisionar a los núcleos.

Al calentar el hidrógeno a alrededor de 100.000 ºC, todos sus átomos se ionizan o liberan sus electrones, por lo que se encuentra en el estado de la materia llamado plasma, con núcleos positivos y electrones libres negativos. Con temperaturas tan elevadas, no es posible contener el plasma en recipientes materiales, ya que el calor los destruiría. Las opciones son un fuerte campo gravitacional, como el que existe en las estrellas, o un campo magnético.

Desde mediados del siglo pasado se han diseñado distintas formas de lograr la confinación magnética del plasma, sin éxito hasta ahora. Se han producido reacciones termonucleares artificiales, algunas de ellas triviales desde 1938, cuando el inventor de la primera televisión totalmente electrónica, creó un fusor que demuestra en la práctica la fusión nuclear. Pero, hasta hoy, la energía obtenida por la fusión siempre ha resultado menor a la que se consume en el calentamiento y confinamiento magnético del plasma.

Se han propuesto otros sistemas, como el confinamiento inercial, donde el combustible se coloca en una esfera de vidrio y es bombardeado en varios sentidos por haces láser o de iones pesados, que disparan la fusión al imposionar la esfera, pero hasta hoy el confinamiento magnético parece la mejor opción.

En la búsqueda de una fusión controlada, las afirmaciones exageradas y cierta charlatanería están presentes desde 1951, cuando un proyecto secreto peronista afirmó haber conseguido el sueño.

Especialmente conocidos fueron Martin Fleischmann y Stanley Pons, que en 1989 afirmaron haber conseguido la fusión fría con un sencillo aparato de electrólisis. El anuncio fue un verdadero sismo en la comunidad científica, que se lanzó a confirmar los datos y replicar los experimentos, pese a que desde el principio se entendía que las afirmaciones de los dos físicos contravenían lo que sabemos de física nuclear.

Fue imposible reproducir los resultados presentados, pese a que países como Japón y la India invirtieron en ello, y finalmente se concluyó que simplemente habían realizado mal sus mediciones. Ambos científicos pasaron al mundo de la energía gratis y las máquinas de movimiento perpetuo, donde siguen afirmando que sus resultados eran reales aunque nadie pudiera replicarlos.

La promesa de la fusión nuclear como fuente de energía con muchas ventajas y pocas desventajas provoca entusiasmos desmedidos y, como ocurrió con la fusión fría, puede llevar a creencias irracionales. El trabajo, sin embargo, como en todos los emprendimientos humanos, con tiempo y originalidad, será el único que podrá, eventualmente, conseguir este santo grial de la crisis energética.

Europa a la cabeza Un esfuerzo conjunto europeo llamado Joint European Torus, JET (Toro Conjunto Europeo, no por el animal, sino por la forma de donut que los topólogos llaman precisamente “toro”), es el mayor experimento de física de plasma en confinamiento magnético que existe en el mundo. Esta instalación situada en Oxfordshire, Reino Unido, está en operación desde 1983, y en 1991 consiguió por primera vez una fusión nuclear que produjera más energía de la que consumía. Sigue en operación, explorando cómo crear un reactor de fusión viable, y en él trabajan asociaciones EURATOM de más de 20 países europeos.