FISICA 2

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(viene de aquí) Tras la segunda prueba del H-4, en el verano de 1764, el Consejo dejó que pasaran varios meses sin decir una palabra, esperando que los matemáticos y astrónomos hicieran las comprobaciones pertinentes. Cuando finalmente emitieron su veredicto, el reloj había demostrado que podía dar la longitud con una precisión de escasamente 16 kilómetros, tres veces mejor que la exigida en las bases del premio establecidas 50 años atrás.

Aquel mismo otoño, el Consejo se ofreció a hacer efectiva la mitad del premio a condición que Harrison entregase, a su vez, todos los relojes marinos y revelase los maravillosos secretos que ocultaban sus maquinarias. El premio completo, las 20.000 libras, sólo se le entregarían si él mismo se comprometía a supervisar la construcción de dos copias del H-4. Nathaniel Bliss murió a los dos años de ocupar el puesto de director del observatorio. Como en la peor de las pesadillas, su sucesor, en enero de 1765, sería nada más y nada menos que el reverendo Nevil Maskelyne.

Finalmente, Harrison no tuvo más remedio que plegarse a los caprichosos deseos del Consejo. El 14 de agosto de 1765 una comisión delegada llegó a su casa. Tardó 6 días en desmontar y enseñar pieza a pieza el H-4. Se le obligó a montarlo de nuevo y entregarlo, cerrado con llave, en su caja. Se le arrebataron sus esquemas, dibujos y planos mientras debía construir las dos copias exigidas.

Mientras tanto, Maskelyne seguía porfiando para publicar las efemérides náuticas para uso de los navegantes interesados en determinar la longitud mediante el método de la distancia lunar. Con los nuevos datos aportados se conseguía reducir de cuatro horas a treinta minutos el tiempo necesario para averiguar la posición en el mar. Sus tablas se utilizaron hasta después de su muerte, en 1811, pues incluían predicciones hasta el año 1815. Se continuaron publicando hasta 1907 las tablas lunares y el almanaque náutico hasta nuestros días.


En abril de 1766 el Consejo decidió someter el H-4 a otra prueba más. Se trasladaría del Ministerio de Marina al Real Observatorio, donde debería permanecer por un tiempo no inferior a diez meses, supervisado por el mismísimo Maskelyne, quien acudió personalmente a casa de Harrison a recoger los cuatro relojes. Durante el transporte hasta el vehículo, los operarios dejaron caer al suelo el H-1. El H-2 y el H-3 viajaron por Londres en un carro sin suspensión en las ruedas. El H-4 se transportó en barco por el Támesis hasta Greenwich.

El H-4 falló en la prueba de diez meses en el observatorio, entre mayo de 1766 y marzo de 1767. Llegaba a adelantar hasta 20 segundos al día. Quizá fuese consecuencia de haberlo desmontado pero algunos autores afirman que Nevil Maskelyne lo maltrató mientras el reloj se mantuvo a su cargo. Otros opinan que distorsionó la prueba a propósito.

Era bien conocido que el método de la distancia lunar adolecía de ciertos problemas, a saber: todos los meses, durante unos seis días, la Luna se encuentra tan próxima al Sol en el cielo que no es visible y, consecuentemente, no pueden efectuarse mediciones. En esta situación, Maskelyne le atribuía cierta utilidad utilidad al H-4. También vendría bien un reloj para los 13 días al mes en que la Luna ilumina la noche y se halla en el extremo opuesto del mundo respecto al Sol.

Harrison se quejó de que el H-4 había sido expuesto a la luz directa del Sol. En el interior de una caja, con cubierta de cristal, el reloj tuvo que haber soportado temperaturas sofocantes. Casualmente, el termómetro para medir la temperatura se encontraba en el otro extremo de la habitación y confortablemente a la sombra. Allí mismo terminó la relación de Maskelyne y los Harrison. Nunca jamás volvieron a dirigirse la palabra.

Cuando John Harrison solicitó al Consejo que le devolviese el H-4, éste rehusó. Tan sólo se le facilitaron dos copias del libro en el que aparecían sus esquemas y descripciones.

En 1770, otros seis años más tarde, John Harrison había concluido el primero de los relojes encargados por el Consejo: el H-5. Aún dedicaría otros dos años a probarlo y ajustarlo debidamente. Cuando le hubo convencido, Harrison ya había cumplido 79 años. Convencido de que no viviría para construir el H-6 decidió acudir al rey George III. Reunido con William en el castillo de Windsor, cuenta la historia que el monarca hizo las siguientes afirmaciones:

- A esta gente la han tratado cruelmente [...] ¡Por Dios, Harrison, yo me encargaré de que se le haga justicia!

Decidido a someter en persona a prueba el H-5 en el observatorio privado de Richmond, al principio el reloj se mostraba errático, hasta que el mismo rey George se acordó de que había dejado cerca de él unos imanes. Al eliminarlos todo volvió a lo que se esperaba del H-5. Al cabo de diez semanas, entre mayo y julio de 1772, defendió con orgullo el reloj, que había demostrado su precisión hasta el impresionante límite de un segundo cada tres días.

Acuciados por el gobierno, los miembros del Consejo de la Longitud no tuvieron más remedio que reunirse el 24 de abril de 1773. Por sugerencia del rey, Harrison abandonó las reclamaciones por vía judicial, optando por apelar al corazón y los sentimientos de los ministros. Para entonces era un anciano. A finales de junio, Harrison recibió 8.750 libras. Sin embargo, no era el premio codiciado, sino una gratificación concedida por la benevolencia del Parlamento, muy a pesar del Consejo. Se cambiaron allí mismo los términos en los que podía reclamarse el premio. Jamás volvió a hacerlo nadie.

En julio de 1775 regresó el capitán James Cook de su segundo viaje, deshaciéndose en elogios hacia el K-1, la réplica del H-4 realizada por Larcum Kendall, un antiguo aprendiz de John Jefferys. Posteriormente, en su tercer y último viaje, Cook volvió a llevar consigo el K-1. Cuenta la leyenda que cuando fue asesinado a manos de los indígenas hawaianos, en 1779, el reloj dejó de funcionar.


John Harrison murió, finalmente, el 24 de marzo de 1776, adquiriendo inmediatamente el estatus de mártir entre el honorable gremio de los relojeros. Durante décadas se había mantenido, prácticamente en solitario, siendo la única persona en el mundo que buscaba una solución seria al problema de la longitud con algo aparentemente tan iluso como un reloj mecánico. No fue nadie más que él quien, de pronto, y a raíz de su enorme éxito con el H-4, propició que legiones enteras de relojeros empezaran a atender la llamada de controlar el tiempo marítimo. De hecho, incluso algunos relojeros actuales aseguran que la obra de Harrison tuvo tanta influencia que propició y facilitó el dominio inglés de los océanos que desembocaría, finalmente, en la creación del Imperio británico.





EPÍLOGO

Tras la muerte de John Harrison, hacia la década de 1780, los precios de los cronómetros disponibles en el mercado oscilaban entre las 65 y las 80 libras esterlinas. Aun cuando los marinos tenían que pagarlo de su propio bolsillo, la mayoría lo hacía de buena gana a pesar de que un sextante de calidad y unas tablas de distancias lunares apenas si llegaban a las 20 libras. En pruebas de comparación, los cronómetros demostraron una precisión mucho mayor que las tablas lunares, sobre todo por su mayor facilidad de uso. El engorroso método astronómico, que requería una serie de observaciones, consultas de las efemérides y cálculos correctivos, abría muchas puertas al error.

El censo internacional de relojes marinos ascendió de un solo ejemplar en 1737 a casi cinco mil en 1815. El Consejo de la Longitud ya no era necesario y sería disuelto oficialmente en 1828, tras 114 años de existencia.

Existen testimonios de que cuando el Beagle, el barco en que viajaba Charles Darwin, zarpó en 1831 iba cargado con 22 cronómetros. En 1860, cuando la Marina de Guerra contaba con menos de 200 buques en todos los mares, poseía casi 800 ejemplares. Ya era costumbre utilizarlos. Al cabo de poco tiempo el cronómetro pasó a ser algo cotidiano y su polémica historia, junto al nombre de su inventor, quedaron en el olvido.


La hora media de Greenwich, a la que todo el mundo ajusta hoy su reloj, viene indicada hasta la millonésima de segundo, en la Casa del Meridiano, sobre la pantalla de un reloj atómico cuya vertiginosa velocidad digital simplemente resulta demasiado rápida para que el ojo humano la pueda captar.

Irónicamente y en un increíble giro del destino, la Historia recordará para siempre que fue Nevil Maskelyne quien llevó el meridiano principal a su actual situación, a unos 11 km del centro de Londres.

En la Conferencia Internacional sobre el Meridiano, celebrada en Washington en 1884, se declaró el meridiano de Greenwich el meridiano principal del mundo. Sin embargo, los franceses no lo aceptaron y mantuvieron el del observatorio de París hasta bien entrado el siglo XX, en 1911.

El lugar de honor de Flamsteed House lo ocupan ahora los relojes de Harrison: el H-1, el H-2 y el H-3. Maskelyne jamás les dio cuerda. Se limitó a guardarlos desdeñosamente en lo profundo de un almacén húmedo, donde permanecieron olvidados hasta 1836. Su restauración llevó cuatro años enteros.

Hacia 1920, el capitán de la Marina de Guerra inglesa, Rupert T. Gould, comenzó a mostrar interés por los relojes. Se ofreció a limpiar gratuitamente los cuatro. Empleó nada menos que doce años de su vida, casi siete de ellos exclusivamente en el H-3. Rellenó dieciocho cuadernos con dibujos, esquemas y complejas descripciones, mucho más claras y explicativas que las del propio John Harrison. Concluyó su titánica labor alrededor de las 4 de la tarde de un tormentoso 1 de febrero de 1933. Tan sólo cinco minutos después, el H-1 comenzó a funcionar de nuevo, por primera vez desde el 17 de junio de 1767.


Los relojes aún siguen funcionando en la actualidad en la galería del Real Observatorio de Greenwich. El conservador del Museo Marítimo Nacional que está a su cargo se refiere a ellos como "los Harrison", como si fueran una familia...


Fuentes:

The longitude problem from the 1700s to today: An international and general education physics course. T.J. Bensky. American Journal of Physics. Vol. 78, 40-46. January 2010.

Longitud. Dava Sobel. Circulo de Lectores. 1999.

Pronunciar palabras como radiación o radiactividad infunde terror en la mayoría de las personas con una escasa preparación científica. El miedo cerval ante lo desconocido, ante la amenaza invisible que nos puede llegar a afectar sin que seamos plenamente conscientes de ella, se encuentra arraigado en lo más profundo de nuestras emociones humanas. Imágenes como las de los bombardeos de Hiroshima y Nagasaki durante la Segunda Guerra Mundial o las de accidentes en centrales nucleares como Three Mile Island o Chernóbil forman parte de la iconografía asociada para siempre a la energía nuclear.

De hecho, en los últimos 15 años, la International Atomic Energy Agency ha confirmado más de 1100 incidentes relacionados con el tráfico ilícito de materiales radiactivos. De ellos, casi 300 tenían que ver con la posesión no autorizada y/o estaban dedicados a actividades criminales, de una u otra forma.


Alexander Litvinenko | Fuente
Se cumple estos días el cuarto aniversario de la muerte de Alexandr Litvinenko, el exagente ruso que saltó a las páginas de todos los grandes diarios en noviembre de 2006. Litvinenko había nacido en la ciudad rusa de Voronezh 43 años atrás. Su trabajo estaba relacionado con la investigación del crimen organizado, con la mafia rusa. No cabe duda, a la vista de lo que posteriormente le sucedería, que se granjeó a buen seguro no pocos enemigos.

Se piensa que Litvinenko estaba relacionado con la muerte de la periodista Anna Politkóvskaya, asesinada en octubre de 2006. Politkóvskaya era conocida por sus críticas con la postura del Kremlin en relación con la guerra en Chechnya.

Perseguido en su país de origen por sus opiniones y declaraciones contra agentes del FSB (Federal Security Service) en relación con su presunta implicación en el entrenamiento del número 2 de Al-Qaeda, Ayman Al-Zawahiri durante los años previos a los ataques del 11-S y también por la publicación de un polémico libro, acabaría solicitando asilo político en el reino Unido en el año 2000.

El 1 de noviembre de 2006, Alexandr Litvinenko se reunió en el Pine Bar del hotel Millennium, en Londres, con varias personas. Pidió un té, acercó la taza a sus labios y sorbió un trago, solamente uno. Acababa de firmar su sentencia de muerte. A partir de aquel mismo momento, experimentaría una agonía que se prolongaría durante tres interminables semanas. Falleció en un hospital londinense el 23 de noviembre de 2006.

A los 14 días de su ingreso, los médicos que le atendían aún estaban convencidos de que sufría los efectos de un extraño virus estomacal. Se barajaron varias hipótesis. Entre ellas, la de que se trataba de un envenenamiento con talio. El isótopo 201 del talio, administrado en grandes cantidades, resulta tóxico, incluso en su estado no radiactivo (es empleado en medicina como trazador radiactivo en el estudio del miocardio). Unas pocas horas previas al fallecimiento de Litvinenko, una radiografía reveló la presencia de tres objetos con forma circular en su estómago. Probablemente se trataba de cápsulas de “azul de Prusia“, el tratamiento que se le había administrado contra el envenenamiento por talio. Los médicos le habían dado un 50% de posibilidades de sobrevivir al cabo de 3-4 semanas después del envenenamiento.

Tras su muerte y posterior autopsia se reveló que la sustancia asesina era casi con total probabilidad el isótopo 210 del polonio, uno de los elementos radiactivos descubiertos por Pierre y Marie Curie. La investigación policial halló rastros de polonio-210 en la casa de Litvinenko, en Muswell Hill; también en el hotel Millennium de Grosvenor Square donde había ingerido el veneno en la taza de té y en un restaurante de sushi en el que se había reunido con el controvertido abogado italiano Mario Scaramella.


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Derek Conlon, el pianista del bar donde fue envenenado Litvinenko, bebió de la misma taza tan sólo una hora más tarde. Incluso después de pasar por el lavavajillas, la taza contenía restos suficientes de polonio-210 como para que Conlon recibiera la tercera dosis más importante de todas los individuos que fueron expuestos, hasta 1500, y de los cuales 17 resultaron contaminados. Fueron necesarias más de 400 personas para seguir el rastro dejado por la sustancia radiactiva que terminaría acabando con la vida de Alexandr Litvinenko.

La radiactividad es el fenómeno por el que los núcleos atómicos se desintegran, emitiendo otras partículas o simplemente radiación. Si estas emisiones tienen la energía suficiente como para extraer los electrones de los átomos con los que se encuentren en su camino, entonces reciben el nombre de radiaciones ionizantes. Aunque existen varias clases diferentes de radiaciones ionizantes, las tres más comunes reciben el nombre de partículas alfa, rayos beta y radiación gamma. La primera consiste en núcleos atómicos del elemento helio (formados por dos protones y dos neutrones), la segunda corresponde a electrones ( o sus antipartículas, los positrones) propiamente dichos y la tercera son fotones de alta frecuencia (mayor que la correspondiente a los rayos X). Distintos núcleos de elementos radiactivos emiten distintas clases de radiaciones ionizantes.

En concreto, el polonio-210 (el 210 hace alusión al número total de protones y neutrones presentes en el núcleo atómico) es un emisor de partículas alfa (aunque también puede emitir débilmente radiación gamma). Se puede encontrar polonio-210 en el humo de los cigarrillos, en el agua potable y en los alimentos (tranquilos, únicamente en cantidades ínfimas), así como subproducto de la desintegración del radón gaseoso.

Todas las radiaciones ionizantes pueden caracterizarse por su poder característico de penetración. Así, las partículas alfa son tan pesadas que tan sólo son capaces de atravesar a duras penas una hoja de papel antes de ser detenidas. Los electrones de los rayos beta, al ser mucho más ligeros, pueden atravesar el papel, pero son detenidos por una fina lámina de metal. En cambio, la radiación gamma no tiene muchas dificultades para atravesar varios centímetros de hormigón.


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¿Qué consecuencias tienen las afirmaciones del párrafo anterior con respecto al veneno que le fue suministrado a Litvinenko? Pues sencillamente que, al igual que todos los demás emisores de partículas alfa, el polonio-210 se muestra prácticamente inofensivo para un cuerpo humano cuando éste es expuesto a una fuente radiactiva externa, siendo la propia piel la que hace de barrera infranqueable.

Por el contrario, los efectos resultan aterradores cuando el polonio es ingerido o inhalado y opera desde el interior del cuerpo humano, donde puede afectar de forma indiscriminada a las células de órganos vitales como los pulmones, hígado o riñones y también a la sangre o la médula ósea. No menos decisivo, en lo que respecta a los potenciales daños provocados por la ingestión o inhalación, resulta el estado químico (en forma de nitrato, por ejemplo) o físico (el tamaño concreto de las partículas), ya que dependiendo del mismo la sustancia puede ser exhalada (en caso de que dichas partículas sean relativamente grandes) o puede terminar en los pulmones, incorporándose así al torrente sanguíneo (cuando, por contra, el tamaño es suficientemente pequeño).

En el caso de Alexandr Litvinenko, nunca llegó a averiguarse la cantidad exacta de polonio-210 que le fue administrada, aunque como veremos dentro de un momento este factor no se torna decisivo en absoluto. Lo que sí hay que tener en cuenta es que las partículas alfa tienen la capacidad de poder resultar, cuando se trata de pequeñas dosis, hasta 20 veces más dañinas que otras radiaciones ionizantes, como los rayos beta, los X o los gamma. En cambio, a dosis elevadas, el daño es similar.

Una forma de evaluar el perjuicio o daño causado al cuerpo de una persona por la radiactividad de un núclido consiste en cuantificar la dosis recibida y expresarla en una unidad denominada “rem“. Una dosis de 100 rem (también llamada 1 Gy, de la palabra inglesa Gray) no tiene prácticamente efectos sobre el organismo y suele pasar desapercibida. A partir de 200 rem (2 Gy) la persona caerá enferma casi con total seguridad. Esta dolencia recibe el nombre de radiotoxemia o envenenamiento por radiación. Suele ir acompañada de náuseas, vómitos, diarreas, caída del pelo, etc.

Cuando la dosis supera los 300-400 rem (3-4 Gy) la probabilidad de que acabe en muerte del sujeto alcanza el 50% (esta cantidad recibe el nombre de LD50). Aunque todo esto parece sencillo, la verdad es que no resulta tan evidente. En efecto, las dosis anteriores dependen de la forma en que sean adquiridas. Así, únicamente son válidos los valores proporcionados cuando se reciben en una única dosis. Sin embargo, un individuo puede soportar dosis de hasta 80 Gy (8000 rem) siempre que se administren éstas de forma gradual, a lo largo de varios días. Por ejemplo, en radioterapia pueden llegar a exponerse a los enfermos a dosis diarias de 1-2 Gy durante semanas.

Algunos parámetros básicos útiles a la hora de caracterizar la naturaleza radiactiva de una sustancia son la actividad, que representa el número de desintegraciones por unidad de tiempo (la velocidad a la que se desintegran los núcleos) y cuyo valor se expresa en una unidad denominada “becquerel” (en honor de Henri Becquerel, el descubridor de la radiactividad).

Un becquerel (abreviado Bq) equivale a una desintegración por segundo. La actividad específica es la actividad por unidad de masa y mide lo activa que es una determinada cantidad de sustancia radiactiva. Finalmente, la semivida de la sustancia es el tiempo que tarda ésta en desintegrarse hasta reducir el número de sus átomos a la mitad.

En cada desintegración de un átomo de polonio-210 se produce una partícula alfa, al mismo tiempo que el núcleo transmuta en otro de plomo-206. Un solo gramo de polonio-210 emite 167 billones de partículas alfa cada segundo. Su semivida es de 138 días (algo menos de 5 meses). Como todo proceso estadístico, la radiactividad se verá reducida a la mitad al cabo de este tiempo (una semivida); al cabo de dos semividas se habrá reducido a la cuarta parte y así, sucesivamente. Después de cinco semividas tan sólo restará algo más del 3% de la cantidad original. En unos dos años la muestra será prácticamente inactiva e inocua.

Cada partícula alfa que sale despedida de un núcleo de polonio-210 lleva consigo una energía de 5,4 MeV (unas 0,86 billonésimas de joule, la unidad de energía en el SI de unidades). Como una dosis radiactiva de tan sólo 1 Gy equivale a la absorción de 1 joule por cada kilogramo de peso de la persona, esto quiere decir que un hombre de 70 kg expuesto a 10 Gy, una dosis suficiente para que dicha persona comience a experimentar efectos gastrointestinales y trastornos en su médula ósea del todo similares a los experimentados por Alexandr Litvinenko, estará sufriendo el impacto de nada menos que 810 billones de partículas alfa.

Teniendo en cuenta que Litvinenko permaneció vivo tres semanas con el polonio-210 activo en el interior de su cuerpo, debió de estar sometido a una actividad de casi 470 millones de becquerels. Esta cantidad puede verse reducida si se tiene en consideración lo afirmado anteriormente y es que las partículas alfa pueden mostrarse entre 1 y 20 veces más dañinas que el resto de las radiaciones ionizantes.

Tomando un factor 4 como estimación sensata, la actividad de la muestra ingerida por el exagente del FSB ruso pudo haber sido de unos 118 millones de becquerels (118 MBq). Considerando la masa del núcleo del polonio-210, semejante actividad equivale a unos escasísimos 0,7 microgramos. En un solo grano de azúcar cabrían casi un millar de dosis como la anterior.


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Ahora se comprende perfectamente por qué el asesino de Litvinenko escogió una sustancia como el polonio-210. Resultaba muy fácil de camuflar, ya que con un simple envoltorio de papel bastaría para que la radiación alfa no alcanzase a la persona que lo transportara. Posee una semivida intermedia, ni demasiado larga como para que la actividad no fuese suficientemente alta como para causar una muerte relativamente rápida, ni demasiado corta como para que el sicario hubiese podido verse apurado ante el posible agotamiento de la fuente radiactiva. Los 138 días de la semivida del polonio-210 resultan más que suficientes para que, una vez adquirido el veneno, aún se mantuviese con una actividad elevada en el momento de ser administrado a la víctima.

Hasta los asesinos demuestran, en ocasiones, conocimientos de física nuclear. Piénsalo dos veces antes de tomarte una taza de tu infusión favorita…

Fuentes:

David R. Lapp. Teaching Nuclear Radiation and the Poisoning of Alexander Litvinenko. The Physics Teacher, vol. 46, March 2008, 160-161.

Richard A. Muller. Física para futuros presidentes. Antoni Bosch, editor. 2009.

http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_crimes_involving_radioactive_substances

http://news.bbc.co.uk/2/hi/uk_news/6163502.stm

http://news.bbc.co.uk/2/hi/uk_news/7106196.stm

http://www.ionactive.co.uk/news_article.html?n=42