Muy pocos grupos en el mundo hacen experimentos con francio (Fr), elemento químico número 87, pues es muy escaso en la Tierra y en laboratorio, por ser altamente radiactivo y reactivo, sólo se obtiene por minutos mediante reacciones nucleares. A 81 años de su descubrimiento, Luis Orozco, adscrito al Joint Quantum Institute de la Universidad de Maryland, habló sobre la historia de este elemento químico y cómo lo ha utilizado para estudiar desde la física atómica a la fuerza débil, una de las cuatro fuerzas fundamentales del universo.

La fuerza débil es la causante del decaimiento beta de los núcleos; es la única capaz de cambiar protones en neutrones y viceversa. En el proceso inicial para el ciclo solar, el hidrógeno se transforma en helio, generando energía proveniente de la fusión. El primero sólo tiene un protón, mientras el segundo tiene dos y dos neutrones. Al transformar protones en neutrones, abre el camino a la fusión nuclear en el Sol, explicó el físico, miembro correspondiente de la Academia Mexicana de Ciencias (AMC).

Señaló que el francio se obtiene mediante reacciones nucleares en laboratorios aislados y muy avanzados. Desde la Universidad de Stony Brook, a la que se incorporó en 1991, una de sus tareas fue obtener ese elemento. En una reacción de fusión en la que utilizaron un blanco de oro con 79 protones y 118 neutrones y le apuntaron un proyectil de oxígeno 18 (con 10 neutrones y ocho protones), lograron obtener el elemento con 87 protones y 123 neutrones en una técnica muy complicada, por lo que el primer éxito en su carrera fue atrapar con láseres más átomos de Fr.

Al principio captaban unos 2 mil átomos, pero fueron mejorando la técnica hasta que llegaron a atrapar 250 mil. Actualmente son más de dos millones los que reúnen en el Centro de Aceleración de Partículas de Canadá, ubicado en Vancouver, con la Trampa MOT, al grado que ya no es seguro permanecer en la sala en la que hacen los experimentos por la radiactividad, destacó el científico.

El francio tiene un núcleo pesado, lo que significa que hay oportunidades de que las partículas, electrones y quarks, interactúen, lo que no ocurre con otros elementos. Ha sido necesario entender muy bien sus propiedades, sostuvo el también doctor en física por la Universidad de Texas en Austin.

En Canadá, en el grupo con el que colabora obtienen el francio con reacciones más violentas. Cuentan con una serie de obleas, cerámicas de uranio (U) y carbono (C), muy delgado, por el cual pasa, con corrientes muy fuertes, un haz muy alto de protones, a una energía de 500 megaelectrón voltios, golpea al uranio y éste se fisiona.

El uranio (92) es más pesado que el francio. En esas colisiones éste puede llevarse otros protones en el choque, por ejemplo, cinco, produciendo Fr. Como son obleas muy delgadas y calientes, este elemento rápidamente viaja al exterior y se escapa el U. El francio en contacto con una superficie metálica caliente adecuada se puede ionizar y luego se extrae.

Física básica

Si bien estos estudios son proyectos de física básica y no hay una aplicación directa para los átomos de Fr que atrapan, el mexicano, quien ha dedicado gran parte de su vida a la investigación de este elemento, comentó que los métodos que inventaron para atrapar a este escurridizo elemento ya se usan para datar la antigüedad de los acuíferos que se encuentran en el subsuelo del desierto del Sahara, sólo que utilizan isótopos de xenón y de calcio.

Respecto del descubrimiento de este elemento, recordó que Marguerite Perey (1909-1975), quien nació en Villemomble, París, lo logró.

Esa joven fue contratada por Marie Curie como asistente en el Instituto del Radio, hoy Instituto Curie. Su tarea, explicó, fue por casi 10 años moler y mezclar unas 10 toneladas de mineral para que al final obtuviera menos de 20 miligramos de actinio, el elemento que su jefa quería estudiar.

Perey fue una mujer increíblemente sistemática, estudiosa, tenaz y disciplinada. El 7 de enero de 1939 escribió en la bitácora de su laboratorio una descripción de su día; descubrió que el actinio tenía dos decaimientos, uno a 220 kilo-electronvoltios, que corresponde al actinio, y el otro a 80 kilo-electronvoltios, hijo del primero. Descubrió al francio como un producto del decaimiento alfa del actinio. Un par de días después se publicó el hallazgo en la revista de la Academia de Ciencias, siendo ella la única autora, concluyó Orozco.