Fisiunea nucleara (numita si fisiune atomica) este fenomenul prin care nucleul unui atom greu (care contine un numar mare de nucleoni – adica protoni si neutroni), asa cum este cazul uraniului si al plutoniului, elemente radioactive, cu timp de injumatatire extrem de lung, de ordinul milioanelor de ani, se divizeaza in doua sau mai multe parti, reactie caracterizata prin emisie de neutroni si de energie. Aceasta descoperire, care tine de inceputul secolului al XX-lea, a fost exploatata pentru functionarea centralelor nucleare si pentru fabricarea armelor de distrugere in masa. Fisiunea nucleara nu trebuie confundata cu fuziunea nucleara, care presupune reactia dintre doua nuclee atomice, in urma careia se obtine un nucleu mai greu. Acest fenomen, in mod natural, se produce in Soare si in majoritatea stelelor din Univers.
In 1934, Enrico Fermi, fizician italian, a obtinut, prin bombardarea uraniului cu neutroni, elemente noi, transuranice (mai grele decat uraniul), ceea ce l-a determinat pe omul de stiinta sa creada ca nucleele absorbisera neutronii, in timpul reactiei chimice. Munca de cercetare a lui Fermi a fost dusa mai departe de catre germanii Otto Hahn si Friedrich Strassmann, ambii chimisti, si de catre Lise Meitner – o remarcabila femeie-fizician, din Viena, evreica de origine. Acestia, prin acelasi procedeu de bombardare a nucleului de uraniu, au obtinut alte doua elemente – bariu si kripton – ambele (spre deosebire de experimentele lui Fermi) mai usoare decat uraniul, fapt indicand ca nucleele de uraniu se dezintegrasera in elemente mai mici. Explicatia teoretica a unei astfel de reactii a fost data de Lise Meitner, care, in 1938, in contextul evenimentelor politice din preajma celui de-al Doilea Razboi Mondial, temandu-se din pricina originii sale, a emigrat din Germania in Suedia. Ea a aratat ca, atunci cand nucleele de uraniu sunt bombardate cu neutroni, acestea isi schimba forma, devenind alungite, iar puterea de respingere a polilor nucleelor devine mai puternica decat fortele care tinusera nucleele impreuna.
Asadar, in reactia de fisiune nucleara, se elibereaza doua elemente mai usoare, nenumarati neutroni si o energie uriasa. Un singur nucleu de uraniu dezintegrat da nastere, in medie, la 2,5 neutroni, care, la randul lor, intalnesc alte nuclee, pe care le dezintegreaza. Pentru ca reactia sa se produca in lant, este nevoie de o cantitate suficienta de uraniu, altfel multi neutroni vor ramane nefolositi, reactia se incetineste si, pana la urma, se opreste. Lise Meitner nu a facut publica teoria sa, dar a impartasit-o prietenului sau, fizicianul danez Niels Bohr, la finele unei conferinte, rugandu-l sa pastreze secretul, pana va verifica datele problemei si le va face publice, asigurandu-si astfel paternitatea descoperirii. Bohr nu se tine insa de cuvant, ii povesteste despre aceasta teorie discipolului si prietenului sau, fizicianul belgian Leon Rosenfeld, iar de la acesta « secretul » ajunge la Enrico Fermi, care, intre timp, emigrase si el in Statele Unite ale Americii. Fermi a pus in practica, in 1942, teoria Lisei Meitner, producand prima reactie controlata de fisiune nucleara, dupa ce, in 1939, mai multe articole publicate in reviste de specialitate, de diversi fizicieni, care auzisera si ei despre teoria Lisei Meitner, facusera mare valva.
Toate aceste descoperiri se confirmau, asadar, in anii dramatici ai celui de-al Doilea Razboi Mondial. In august 1940, Comitetul Consultativ pentru Uraniu, organism creat de Franklin Roosevelt, presedinte al SUA, intre 1933-1945, a solicitat, printr-un memorandum, aprobarea unui proiect pe tema fisiunii nucleare – cunoscut sub denumirea de « Proiectul Manhattan » – in scopul utilizarii acesteia in misiunile militare. In data de 16 iulie 1945, are loc un prim experiment cu bomba atomica (numit « Trinity »), la baza aeriana de la Alamogordo, din New Mexico, in desertul Jornada del Muerto. Trei saptamani mai tarziu, presedintele Harry S. Truman, cel care i-a succedat lui Roosevelt (decedat la 12 aprilie, acelasi an), a dat ordinul de lansare a unei bombe atomice asupra orasului japonez Hiroshima, iar pe 9 august, adica peste numai trei zile, o alta bomba a distrus si cel de-al doilea oras, Nagasaki.
La 15 august, Japonia a capitulat fara conditii, punandu-se capat celui de-al Doilea Razboi Mondial, dar cu urmari de o gravitate iesita din comun. Fizicianul Otto Hahn, ingrozit de consecintele imprevizibile ale descoperirii sale, a protestat vehement impotriva folosirii in scopuri militare a energiei atomice. Cu toate acestea, extraordinara putere distructiva a acestor arme a facut ca si alte guverne sa isi doreasca sa achizitioneze sau sa fabrice bombe nucleare. In 1949, URSS a conceput, de asemenea, o bomba atomica, pe care a si testat-o, iar in anii urmatori, au facut acelasi lucru si Regatul Unit al Marii Britanii, Franta si China. In anii ’80 ai secolului trecut, se estima ca, in intreaga lume, existau peste 50 000 de arme nucleare, echivalentul a aproximativ trei tone de TNT (trinitrotoluen) pe cap de locuitor (in conditiile in care, la vremea respectiva, populatia planetei era in jur de patru miliarde).
In prezent, in pofida tratatelor internationale de neproliferare a armelor nucleare, paradoxal, in secret, nenumarate tari par a fi posesoare sau pe cale de a fabrica arme nucleare, tradand o atitudine cel putin iresponsabila in raport cu soarta omenirii, daca avem in vedere ca asemenea arme au consecinte de necontrolat. O bomba nucleara de 10 Megatone, de exemplu, declanseaza incendii pe o raza de cel putin 30 de kilometri, unda de soc a exploziei, pe aceeasi distanta, distruge orice tip de constructie, ca un uragan, iar efectul radiatiilor este fatal, atat cel imediat, cat si cel pe termen lung.
Centralele nucleare
Fisiunea nucleara face posibila si functionarea centralelor electrice – principala aplicatie a acestui fenomen, in domeniul civil. In 2012, in lume, erau in functiune 429 de reactoare nucleare, in 31 de tari, producand 11% din energia electrica mondiala. Dupa accidentul de la Fukushima (Japonia), din 2011, aparut in urma unui cutremur, mai multe tari au decis reevaluarea politicii de dezvoltare a energiei nucleare, unele (Germania, Italia, Elvetia, Belgia) decizand chiar inchiderea unor astfel de centrale, pana in 2020-2030. Accidentul de la Fukushima, ca si cel de la Cernobil (Ucraina), din 1986, au fost evaluate pe o scala de risc, la nivelul 7, adica cel mai inalt. In aceste conditii, nici o alta noua centrala nucleara nu mai poate fi construita decat in conditii de siguranta totala, daca asa ceva este posibil. Cercetatorii in domeniu au avansat ideea unor centrale nucleare in care racirea reactoarelor sa nu se mai faca folosind apa, ci heliul, care ar elimina riscul contaminarii mediului cu particule radioactive.
Cea mai mare provocare, la ora actuala, pentru specialistii in fizica atomica, este aceea de a gasi solutia pentru realizarea fuziunii controlate (si nu a fisiunii nucleare, care are deja o istorie de mai mult de o jumatate de secol), deoarece ar fi o sursa de energie inepuizabiala.
