Willard Libby

Willard Frank Libby (17 de diciembre de 1908 - 8 de septiembre de 1980) fue un químico físico estadounidense reconocido por su papel en el desarrollo, en 1949, de la datación por radiocarbono , un proceso que revolucionó la arqueología y la paleontología . Por sus contribuciones al equipo que desarrolló este proceso, Libby recibió el Premio Nobel de Química en 1960.

Graduado en química por la Universidad de California, Berkeley , en 1931, donde obtuvo su doctorado en 1933, estudió elementos radiactivos y desarrolló contadores Geiger sensibles para medir la radiactividad natural y artificial débil. Durante la Segunda Guerra Mundial trabajó en los Laboratorios de Materiales de Aleaciones Sustitutas (SAM) del Proyecto Manhattan en la Universidad de Columbia , donde desarrolló el proceso de difusión gaseosa para el enriquecimiento de uranio .

Tras la guerra, Libby aceptó una cátedra en el Instituto de Estudios Nucleares de la Universidad de Chicago , donde desarrolló la técnica para datar compuestos orgánicos utilizando carbono-14 . También descubrió que el tritio podía utilizarse de forma similar para datar el agua y, por lo tanto, el vino. En 1950, se convirtió en miembro del Comité Asesor General (CAG) de la Comisión de Energía Atómica (CEA). Fue nombrado comisionado en 1954, convirtiéndose en su único científico. Apoyó a Edward Teller en la implementación de un programa intensivo para desarrollar la bomba de hidrógeno , participó en el programa Átomos para la Paz y defendió las pruebas nucleares atmosféricas de la administración .

Libby renunció a la AEC en 1959 para convertirse en profesor de química en la Universidad de California en Los Ángeles (UCLA), cargo que ocupó hasta su jubilación en 1976. En 1962, fue nombrado director del Instituto de Geofísica y Física Planetaria (IGPP) de la Universidad de California . En 1972, fundó el primer programa de Ingeniería Ambiental en la UCLA y, como miembro de la Junta de Recursos del Aire de California , trabajó para desarrollar y mejorar las normas de contaminación atmosférica del estado.

Willard Frank Libby nació en Parachute, Colorado, el 17 de diciembre de 1908, hijo de los agricultores Ora Edward Libby y su esposa Eva May (de soltera Rivers). ^{[ 2 ]} Tenía dos hermanos, Elmer y Raymond, y dos hermanas, Eva y Evelyn. ^{[ 3 ]} Libby comenzó su educación en una escuela de dos aulas en Colorado. ^{[ 4 ]} Cuando tenía cinco años, los padres de Libby se mudaron a Santa Rosa, California . ^{[ 5 ]} Asistió a la escuela secundaria Analy , en Sebastopol , de la cual se graduó en 1926. ^{[ 6 ]} Libby, que llegó a medir 1,88 m ( 6 pies y 2 pulgadas ) de altura, jugaba como tackle en el equipo de fútbol americano de la escuela secundaria . ^{[ 7 ]}   

En 1927 ingresó en la Universidad de California, Berkeley, donde obtuvo su licenciatura en 1931 y su doctorado en 1933, ^{[ 2 ]} escribiendo su tesis doctoral sobre la "Radiactividad de elementos ordinarios, especialmente samario y neodimio: método de detección" ^{[ 8 ]} bajo la supervisión de Wendell Mitchell Latimer . ^{[ 9 ]} Independientemente del trabajo de George de Hevesy y Max Pahl, descubrió que los isótopos naturales de larga vida del samario se desintegran principalmente por emisión de partículas alfa . ^{[ 10 ]}

Libby fue nombrado instructor en el departamento de química de la Universidad de California, Berkeley, en 1933. ^{[ 2 ]} Se convirtió en profesor asistente de química allí en 1938. ^{[ 11 ]} Pasó la década de 1930 construyendo contadores Geiger sensibles para medir la radiactividad natural y artificial débil. ^{[ 10 ]} Se unió al capítulo de Berkeley de Alpha Chi Sigma en 1941. ^{[ 12 ]} Ese año recibió una beca Guggenheim , ^{[ 11 ]} y eligió trabajar en la Universidad de Princeton . ^{[ 7 ]}

El 8 de diciembre de 1941, un día después del ataque japonés a Pearl Harbor que llevó a Estados Unidos a la Segunda Guerra Mundial , Libby se ofreció como voluntario para trabajar con el premio Nobel Harold Urey . Urey gestionó que Libby obtuviera una licencia de la Universidad de California, Berkeley, para unirse a él en la Universidad de Columbia y trabajar en el Proyecto Manhattan , el proyecto de guerra para desarrollar bombas atómicas , ^{[ 2 ] [ 7 ]} en lo que se convertiría en sus Laboratorios de Materiales de Aleación Sustitutos (SAM). ^{[ 13 ]} Durante su estancia en el área de la ciudad de Nueva York, Libby residió en Leonia, Nueva Jersey . ^{[ 14 ]}

Durante los siguientes tres años, Libby trabajó en el proceso de difusión gaseosa para el enriquecimiento de uranio . ^{[ 5 ]} Una bomba atómica requería material fisionable , y el uranio-235 fisionable constituía solo el 0,7 por ciento del uranio natural. Por lo tanto, los Laboratorios SAM tuvieron que encontrar una manera de separar kilogramos de este del uranio-238, más abundante . La difusión gaseosa funcionaba según el principio de que un gas más ligero se difunde a través de una barrera más rápido que uno más pesado a una velocidad inversamente proporcional a su peso molecular. Pero el único gas conocido que contenía uranio era el hexafluoruro de uranio , altamente corrosivo , y era difícil encontrar una barrera adecuada. ^{[ 15 ]}

Durante 1942, Libby y su equipo estudiaron diferentes barreras y los medios para protegerlas de la corrosión causada por el hexafluoruro de uranio. ^{[ 16 ]} El tipo más prometedor fue una barrera hecha de níquel en polvo desarrollada por Edward O. Norris de Jelliff Manufacturing Corporation y Edward Adler del City College de Nueva York , que a finales de 1942 se conoció como la barrera "Norris-Adler". ^{[ 17 ]}

Además de desarrollar una barrera adecuada, los Laboratorios SAM también tuvieron que colaborar en el diseño de una planta de separación de gases, que se conoció como K-25 . Libby ayudó a los ingenieros de Kellex a elaborar un diseño viable para una planta piloto. ^{[ 18 ]} Libby realizó una serie de pruebas que indicaron que la barrera Norris-Adler funcionaría, y seguía confiando en que, con un esfuerzo conjunto, se podrían resolver los problemas restantes. Aunque persistían las dudas, la construcción de la planta de producción a gran escala K-25 comenzó en septiembre de 1943. ^{[ 19 ]}

Al pasar de 1943 a 1944, persistían muchos problemas. En abril de 1944, comenzaron las pruebas de la maquinaria en K-25 sin barrera. La atención se centró en un nuevo proceso desarrollado por Kellex. Finalmente, en julio de 1944, se empezaron a instalar barreras Kellex en K-25. ^{[ 20 ]} K-25 entró en funcionamiento en febrero de 1945, y a medida que se ponían en marcha las cascadas, la calidad del producto aumentaba. En abril de 1945, K-25 había alcanzado un enriquecimiento del 1,1 %. ^{[ 21 ]} El uranio parcialmente enriquecido en K-25 se introdujo en los calutrones de Y-12 para completar el proceso de enriquecimiento. ^{[ 22 ]}

La construcción de las etapas superiores de la planta K-25 fue cancelada, y se le ordenó a Kellex que en su lugar diseñara y construyera una unidad de alimentación lateral de 540 etapas, que se conoció como K-27. ^{[ 23 ]} La última de las 2892 etapas de K-25 comenzó a operar en agosto de 1945. ^{[ 21 ]} El 5 de agosto, K-25 comenzó a producir alimentación enriquecida al 23 por ciento de uranio-235. ^{[ 24 ]} K-25 y K-27 alcanzaron su máximo potencial solo en el período inicial de la posguerra, cuando eclipsaron a las otras plantas de producción y se convirtieron en los prototipos de una nueva generación de plantas. ^{[ 21 ]} El uranio enriquecido se utilizó en la bomba Little Boy empleada en el bombardeo de Hiroshima el 6 de agosto de 1945. ^{[ 25 ]} Libby trajo a casa una pila de periódicos y le dijo a su esposa: "Esto es lo que he estado haciendo". ^{[ 7 ]}

Después de la guerra, Libby aceptó una oferta de la Universidad de Chicago para una cátedra en el departamento de química del nuevo Instituto de Estudios Nucleares . ^{[ 2 ]} Regresó a sus estudios de radiactividad de antes de la guerra. ^{[ 5 ]} En 1939, Serge Korff había descubierto que los rayos cósmicos generaban neutrones en la atmósfera superior. Estos interactúan con el nitrógeno-14 en el aire para producir carbono-14 : ^{[ 26 ] [ 27 ]}

¹ n + ¹⁴ N → ¹⁴ C + ¹ p

La vida media del carbono-14 es de 5730 ± 40 años. ^{[ 28 ]} Libby se dio cuenta de que cuando las plantas y los animales mueren, dejan de ingerir carbono-14 fresco, lo que confiere a cualquier compuesto orgánico un reloj nuclear incorporado. ^{[ 27 ]} Publicó su teoría en 1946, ^{[ 29 ] [ 30 ]} y la amplió en su monografía Datación por radiocarbono en 1955. También desarrolló detectores de radiación sensibles que podían realizar las mediciones requeridas por la técnica. Las pruebas realizadas con secuoyas con fechas conocidas a partir de sus anillos de crecimiento demostraron que la datación por radiocarbono era fiable y precisa. La técnica revolucionó la arqueología , la paleontología y otras disciplinas que se ocupaban de artefactos antiguos. ^{[ 5 ]} En 1960, recibió el Premio Nobel de Química "por su método para utilizar el carbono-14 para la determinación de la edad en arqueología, geología, geofísica y otras ramas de la ciencia". ^{[ 31 ]} También descubrió que el tritio podía utilizarse de forma similar para datar el agua y, por lo tanto, el vino. ^{[ 27 ]}

El presidente de la Comisión de Energía Atómica (AEC), Gordon Dean, nombró a Libby miembro de su influyente Comité Asesor General (GAC) en 1950. En 1954, el presidente Dwight D. Eisenhower lo nombró comisionado de la AEC por recomendación del sucesor de Dean, Lewis Strauss . Libby y su familia se mudaron de Chicago a Washington, D.C. Llevó consigo un camión cargado de equipo científico, que utilizó para establecer un laboratorio en la Institución Carnegie para continuar sus estudios de aminoácidos . De firmes convicciones políticas conservadoras, fue uno de los pocos científicos que se puso del lado de Edward Teller en lugar de Robert Oppenheimer durante el debate sobre si era prudente emprender un programa acelerado para desarrollar la bomba de hidrógeno . ^{[ 7 ]} Como comisionada, Libby desempeñó un papel importante en la promoción del programa Átomos para la Paz de Eisenhower , ^{[ 10 ]} y formó parte de la delegación de Estados Unidos en las Conferencias de Ginebra sobre Usos Pacíficos de la Energía Atómica en 1955 y 1958. ^{[ 7 ] [ 32 ]}

Como único científico entre los cinco comisionados de la AEC, a Libby le correspondió defender la postura de la administración Eisenhower sobre las pruebas nucleares atmosféricas . ^{[ 33 ]} Argumentó que los peligros de la radiación de las pruebas nucleares eran menores que los de las radiografías de tórax y, por lo tanto, menos importantes que el riesgo de tener un arsenal nuclear inadecuado, pero sus argumentos no lograron convencer a la comunidad científica ni tranquilizar al público. ^{[ 10 ] [ 34 ]} En enero de 1956, reveló públicamente la existencia del Proyecto Sunshine , una serie de estudios de investigación secretos para determinar el impacto de la lluvia radiactiva en la población mundial que había iniciado en 1953 mientras servía en la GAC. El proyecto causó controversia después de que se revelara al público y con la revelación se descubrió que gran parte de la investigación implicaba robar los cuerpos de niños muertos sin el consentimiento de los padres y realizar experimentos radiactivos en ellos. Muchos de los 1500 cadáveres de muestra eran bebés y niños pequeños, y fueron tomados de países desde Australia hasta Europa, a menudo sin el consentimiento ni el conocimiento de sus padres. ^{[ 35 ]} Para 1958, incluso Libby y Teller apoyaban las limitaciones a las pruebas nucleares atmosféricas. ^{[ 36 ]}

Libby renunció a la AEC en 1959 y se convirtió en profesor de química en la Universidad de California, Los Ángeles, cargo que ocupó hasta su jubilación en 1976. Impartió clases de química para estudiantes de primer año con honores. En 1962, se convirtió en director del Instituto Estatal de Geofísica y Física Planetaria (IGPP) de la Universidad de California, cargo que también ocupó hasta 1976. Su gestión como director abarcó el programa espacial Apolo y los alunizajes. ^{[ 5 ] [ 9 ]}

Libby inició el primer programa de Ingeniería Ambiental en UCLA en 1972. ^{[ 9 ]} Como miembro de la Junta de Recursos del Aire de California , trabajó para desarrollar y mejorar los estándares de contaminación del aire de California. ^{[ 10 ]} Estableció un programa de investigación para investigar la catálisis heterogénea con la idea de reducir las emisiones de los vehículos motorizados a través de una combustión de combustible más completa. ^{[ 9 ]} La elección de Richard Nixon como presidente en 1968 generó especulaciones de que Libby podría ser nombrado Asesor Científico Presidencial. Hubo una ola de protestas por parte de científicos que consideraban que Libby era demasiado conservador, y la oferta no se realizó. ^{[ 37 ]}

Aunque Libby se jubiló y se convirtió en profesor emérito en 1976, ^{[ 9 ]} permaneció profesionalmente activo hasta su muerte en 1980. ^{[ 4 ]}

Libby fue miembro electa de la Academia Nacional de Ciencias , la Academia Estadounidense de Artes y Ciencias y la Sociedad Filosófica Estadounidense . ^{[ 4 ]} Además del Premio Nobel, recibió numerosos honores y premios, entre ellos la Medalla Chandler de la Universidad de Columbia en 1954, ^{[ 38 ]} el Premio de la Conferencia en Memoria de Remsen en 1955, el Premio de la Conferencia del Bicentenario del City College de Nueva York y el Premio de Aplicaciones Nucleares en Química en 1956, la Medalla Elliott Cresson del Instituto Franklin en 1957, el Premio Willard Gibbs de la Sociedad Química Estadounidense en 1958, el Premio Joseph Priestley del Dickinson College y la Medalla Albert Einstein en 1959, la Medalla Arthur L. Day de la Sociedad Geológica de América en 1961, ^{[ 39 ]} el Premio Golden Plate de la Academia Estadounidense del Logro en 1961, ^{[ 40 ]} la Medalla de Oro del Instituto Estadounidense de Químicos en 1970, ^{[ 41 ]} y el Premio Lehman de la Academia de Ciencias de Nueva York en 1971. Fue elegido miembro de la Academia Nacional de Ciencias en 1950. ^{[ 39 ]} La biblioteca de la escuela secundaria Analy tiene un mural de Libby, ^{[ 6 ]} y un parque de la ciudad de Sebastopol y una carretera cercana llevan su nombre en su honor. ^{[ 42 ]} Su artículo de 1947 sobre datación por radiocarbono fue reconocido con una Mención por Avance Químico de la División de Historia de la Química de la Sociedad Química Estadounidense, otorgada a la Universidad de Chicago en 2016. ^{[ 43 ] [ 44 ] [ 30 ]}

En 1940, Libby se casó con Leonor Hickey, profesora de educación física . ^{[ 7 ]} Tuvieron hijas gemelas, Janet Eva y Susan Charlotte, que nacieron en 1945. ^{[ 3 ]}

En 1966, Libby se divorció de Leonor y se casó con Leona Woods Marshall , una destacada física nuclear que fue una de las constructoras originales de Chicago Pile-1 , el primer reactor nuclear del mundo . Ella se unió a él en la UCLA como profesora de ingeniería ambiental en 1973. A través de este segundo matrimonio, él adquirió dos hijastros, hijos de su primer matrimonio. ^{[ 3 ] [ 45 ]}

Libby falleció en el Centro Médico de la UCLA en Los Ángeles el 8 de septiembre de 1980, a causa de un coágulo de sangre en el pulmón complicado por neumonía . ^{[ 37 ]} Sus documentos se encuentran en la Biblioteca de Investigación Charles E. Young de la UCLA. ^{[ 46 ]} Leona y Rainer Berger editaron siete volúmenes de sus documentos, que se publicaron en 1981. ^{[ 47 ]}

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