El físico que descubrió el núcleo del átomo y logró la primera transmutación artificial de la historia calificó de pura fantasía la idea de obtener energía de ese mismo núcleo

Un físico que ya había ganado un Nobel de Química sin proponérselo

Ernest Rutherford nació en 1871 en Nueva Zelanda y se formó en el Laboratorio Cavendish de Cambridge bajo la dirección de J. J. Thomson. En 1899, mientras trabajaba en la Universidad McGill de Canadá, identificó y bautizó dos tipos distintos de radiación emitida por elementos radiactivos, a los que llamó partículas alfa y beta. Poco después, junto con el químico Frederick Soddy, desarrolló la teoría de que la radiactividad no era más que la transformación espontánea de un elemento químico en otro, una idea tan disruptiva para la química de la época —que consideraba los elementos entidades inmutables— que en 1908 la Academia sueca le concedió el Premio Nobel, pero de Química, no de Física. Rutherford, que siempre se consideró físico, bromeó después diciendo que aquella transmutación de físico a químico había sido la más rápida que había presenciado en toda su carrera.

Un experimento que debía confirmar un modelo y terminó destruyéndolo

Ya instalado en la Universidad de Manchester, Rutherford encargó a sus colaboradores Hans Geiger y Ernest Marsden un experimento aparentemente rutinario: disparar partículas alfa contra una fina lámina de oro y medir cómo se desviaban al atravesarla. Según el modelo atómico entonces vigente, propuesto por el propio Thomson, la carga positiva del átomo estaba distribuida de forma difusa por todo su volumen, como las pasas en un pudin, por lo que se esperaba que las partículas atravesaran la lámina prácticamente sin desviarse. La mayoría lo hizo. Pero una fracción pequeña, aproximadamente una de cada ocho mil, rebotó en ángulos extremos, algunas casi de vuelta hacia la fuente. Rutherford describió después su propia reacción con una imagen que se ha repetido durante más de un siglo: fue casi tan increíble, dijo, como disparar un proyectil de artillería contra una hoja de papel de fumar y verlo rebotar de vuelta.

Un átomo que resultó ser, sobre todo, espacio vacío

Aquel resultado solo tenía una explicación posible: la carga positiva del átomo, y prácticamente toda su masa, tenía que estar concentrada en un núcleo diminuto y densísimo en el centro, rodeado de electrones que orbitaban a una distancia enorme en comparación, dejando al átomo compuesto casi en su totalidad por espacio vacío. Rutherford publicó ese modelo nuclear del átomo en 1911, sustituyendo de un plumazo la imagen del pudin de pasas que había dominado la física atómica durante la década anterior.

La primera vez que un ser humano transformó un elemento a voluntad

Rutherford no se detuvo ahí. En 1917, bombardeando gas nitrógeno con partículas alfa, detectó la emisión de una partícula de masa mucho menor, que identificó como un núcleo de hidrógeno, y a la que en 1920 dio el nombre de protón. El nitrógeno, al perder esa partícula, se había transformado en oxígeno: por primera vez en la historia, un ser humano había provocado deliberadamente la transmutación de un elemento en otro, el mismo fenómeno que la alquimia había perseguido sin éxito durante siglos. En 1919 asumió la dirección del Laboratorio Cavendish, donde formó a una generación entera de físicos que acabarían ganando el Nobel, entre ellos James Chadwick, descubridor del neutrón en 1932, lo que le valió a Rutherford el sobrenombre no oficial de padre de la física nuclear.

El ángulo menos contado: el hombre que sentó las bases de la energía nuclear no creía en ella

Aquí está la ironía que rara vez se cuenta junto al resto de sus logros: el mismo científico cuyos descubrimientos —el núcleo, el protón, la primera transmutación artificial— sentaron literalmente todas las bases teóricas necesarias para la energía nuclear, fue también uno de sus escépticos más prominentes. En un discurso pronunciado en 1933, Rutherford descartó públicamente la posibilidad de extraer energía útil de la transformación de los átomos, calificando esa idea de pura fantasía. Según relatan varios historiadores de la ciencia, fue precisamente la lectura de esa declaración en un periódico londinense lo que llevó al físico húngaro Leo Szilard, mientras cruzaba una calle de Londres pocos meses después, a concebir por primera vez la idea de una reacción en cadena nuclear, la base teórica que haría posible tanto los reactores como las armas nucleares. Rutherford murió en 1937, sin llegar a ver ninguna de las dos cosas.

Por qué importa hoy

El núcleo atómico que Rutherford reveló en 1911 sigue siendo, más de un siglo después, objeto de investigación de vanguardia, aunque hoy con un objetivo muy distinto al de generar energía: medir el tiempo con una precisión nunca alcanzada. Equipos liderados por Chuankun Zhang, del Instituto Tecnológico de California, y Jun Ye, del laboratorio JILA en Colorado, lograron medir con una precisión extrema la transición energética del núcleo de torio-229, un paso decisivo hacia el primer reloj nuclear funcional, capaz de superar en estabilidad a los relojes atómicos actuales, que ya pierden solo un segundo cada cuarenta mil millones de años. A diferencia de un reloj atómico, que usa el movimiento de los electrones para marcar el tiempo, un reloj nuclear usaría directamente las oscilaciones del propio núcleo, el mismo núcleo diminuto y casi vacío que Rutherford descubrió por accidente al disparar partículas contra una lámina de oro. Físicos como Eric Hudson, de la Universidad de California en Los Ángeles, esperan ver las primeras mediciones de un reloj nuclear funcional a lo largo de 2026, con aplicaciones que van desde la navegación de precisión hasta, potencialmente, la detección de materia oscura.