Willard Libby

Willard Frank Libby (17 de diciembre de 1908 - 8 de septiembre de 1980) fue un físico químico estadounidense conocido por su papel en el desarrollo de la datación por radiocarbono en 1949, 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 en 1931 por la Universidad de California, Berkeley, donde recibió 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 Aleación Sustitutos (SAM) del Proyecto Manhattan en la Universidad de Columbia, desarrollando el proceso de difusión gaseosa para el enriquecimiento de uranio.

Después de la guerra, Libby aceptó la cátedra en el Instituto de Estudios Nucleares de la Universidad de Chicago, donde desarrolló la técnica para datar compuestos orgánicos usando carbono-14. También descubrió que el tritio podría usarse de manera similar para datar el agua y, por lo tanto, el vino. En 1950, se convirtió en miembro del Comité Asesor General (GAC) de la Comisión de Energía Atómica (AEC). Fue nombrado comisionado en 1954, convirtiéndose en su único científico. Se puso del lado de Edward Teller en la búsqueda de un programa intensivo para desarrollar la bomba de hidrógeno, participó en el programa Atoms for Peace 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, Los Ángeles (UCLA), cargo que ocupó hasta su jubilación en 1976. En 1962, se convirtió en director del Instituto estatal de la Universidad de California. de Geofísica y Física Planetaria (IGPP). Comenzó el primer programa de Ingeniería Ambiental en UCLA en 1972 y, como miembro de la Junta de Recursos del Aire de California, trabajó para desarrollar y mejorar los estándares de contaminación del aire de California.

Primeros años y carrera

Willard Frank Libby nació en Parachute, Colorado, el 17 de diciembre de 1908, hijo de los granjeros Ora Edward Libby y su esposa Eva May (de soltera Rivers). Tenía dos hermanos, Elmer y Raymond, y dos hermanas, Eva y Evelyn. Libby comenzó su educación en una escuela de Colorado de dos salones. Cuando tenía cinco años, los padres de Libby se mudaron a Santa Rosa, California. Asistió a la escuela secundaria Analy, en Sebastopol, donde se graduó en 1926. Libby, que creció hasta medir 188 cm (6 pies y 2 pulgadas), jugó como tackle en el equipo de fútbol de la escuela secundaria.

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

Libby fue nombrado instructor en el Departamento de Química de la Universidad de California, Berkeley, en 1933. Se convirtió en profesor asistente de Química allí en 1938. Pasó la década de 1930 construyendo contadores Geiger sensibles para medir la radiactividad artificial y natural débil. Se unió al capítulo de Berkeley de Alpha Chi Sigma en 1941. Ese año recibió una beca Guggenheim y fue elegido para trabajar en la Universidad de Princeton.

Proyecto Manhattan

El 8 de diciembre de 1941, un día después de que el ataque japonés a Pearl Harbor llevara a Estados Unidos a la Segunda Guerra Mundial, Libby ofreció sus servicios como voluntario al premio Nobel Harold Urey. Urey hizo los arreglos para que Libby obtuviera licencia de la Universidad de California, Berkeley y se uniera a él en la Universidad de Columbia para trabajar en el Proyecto Manhattan, el proyecto de guerra para desarrollar bombas atómicas, en lo que se convirtió en sus Laboratorios de Materiales de Aleación Sustitutos (SAM). Durante su tiempo en el área de la ciudad de Nueva York, Libby residía en Leonia, Nueva Jersey.

Durante los siguientes tres años, Libby trabajó en el proceso de difusión gaseosa para el enriquecimiento de uranio. Una bomba atómica requería material fisible, y el uranio-235 fisible constituía sólo el 0,7 por ciento del uranio natural. Por lo tanto, los Laboratorios SAM tuvieron que encontrar una forma de separar kilogramos del uranio-238, que es 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.

Hasta 1942, Libby y su equipo estudiaron diferentes barreras y los medios para protegerlas de la corrosión del hexafluoruro de uranio. 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 se conoció como "Norris-Adler" barrera a finales de 1942.

Además de desarrollar una barrera adecuada, los Laboratorios SAM también tuvieron que ayudar en el diseño de una planta de separación de gases, que se conoció como K-25. Libby ayudó con los ingenieros de Kellex a producir un diseño viable para una planta piloto. Libby llevó a cabo una serie de pruebas que indicaron que la barrera de Norris-Adler funcionaría y confiaba en que, con un esfuerzo total, los problemas restantes podrían resolverse. Aunque quedaron dudas, los trabajos de construcción comenzaron en la planta de producción a gran escala K-25 en septiembre de 1943.

Cuando 1943 dio paso a 1944, quedaron muchos problemas. Las pruebas comenzaron en la maquinaria en K-25 en abril de 1944 sin barrera. La atención se centró en un nuevo proceso desarrollado por Kellex. Finalmente, en julio de 1944, se comenzaron a instalar barreras Kellex en K-25. K-25 comenzó a funcionar en febrero de 1945 y, a medida que se conectaba una cascada tras otra, la calidad del producto aumentaba. En abril de 1945, K-25 había alcanzado un enriquecimiento del 1,1%. El uranio parcialmente enriquecido en K-25 se introdujo en los calutrones en Y-12 para completar el proceso de enriquecimiento.

Se canceló la construcción de las etapas superiores de la planta K-25 y, en su lugar, se ordenó a Kellex que diseñara y construyera una unidad de alimentación lateral de 540 etapas, que se conoció como K-27. La última de las 2892 etapas del K-25 comenzó a operar en agosto de 1945. El 5 de agosto, el K-25 comenzó a producir alimentación enriquecida al 23 por ciento de uranio-235. K-25 y K-27 alcanzaron todo su potencial solo a principios del período de posguerra, cuando eclipsaron a las otras plantas de producción y se convirtieron en prototipos para una nueva generación de plantas. Se usó uranio enriquecido en la bomba Little Boy empleada en el bombardeo de Hiroshima el 6 de agosto de 1945. Libby trajo a casa una pila de periódicos y le dijo a su esposa: "Esto es lo que he estado haciendo". 34;

Datación por radiocarbono

Después de la guerra, Libby aceptó una oferta de la Universidad de Chicago de una cátedra en el Departamento de Química del nuevo Instituto de Estudios Nucleares. Regresó a sus estudios de radioactividad de antes de la guerra. 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:

¹n + ¹⁴N → ¹⁴C + ¹p

La vida media del carbono-14 es de 5730±40 años. Libby se dio cuenta de que cuando las plantas y los animales mueren, dejan de ingerir carbono-14 fresco, lo que le da a cualquier compuesto orgánico un reloj nuclear incorporado. Publicó su teoría en 1946 y la amplió en su monografía Radiocarbon Dating en 1955. También desarrolló detectores de radiación sensibles que podían usar la técnica. Las pruebas contra secuoyas con fechas conocidas de los anillos de los árboles mostraron que la datación por radiocarbono es confiable y precisa. La técnica revolucionó la arqueología, la paleontología y otras disciplinas que se ocupaban de artefactos antiguos. En 1960, recibió el Premio Nobel de Química "por su método para utilizar el carbono 14 para determinar la edad en arqueología, geología, geofísica y otras ramas de la ciencia". También descubrió que el tritio podría usarse de manera similar para datar el agua y, por lo tanto, el vino.

Comisión de Energía Atómica

El presidente de la Comisión de Energía Atómica (AEC), Gordon Dean, nombró a Libby para su influyente Comité Asesor General (GAC) en 1950. En 1954, el presidente Dwight D. Eisenhower lo nombró comisionado de la AEC por recomendación de Dean's sucesor, Lewis Strauss. Libby y su familia se mudaron de Chicago a Washington, D.C. Trajo consigo un camión lleno de equipo científico, que usó para establecer un laboratorio en la Institución Carnegie allí para continuar con sus estudios de aminoácidos. Políticamente conservador incondicionalmente, 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 seguir un programa intensivo para desarrollar la bomba de hidrógeno. Como comisionada, Libby desempeñó un papel importante en la promoción del programa Atoms for Peace de Eisenhower y formó parte de la delegación de los Estados Unidos en las Conferencias de Ginebra sobre usos pacíficos de la energía atómica en 1955 y 1958.

Como el único científico entre los cinco comisionados de AEC, le tocó a Libby defender la postura de la administración Eisenhower sobre las pruebas nucleares atmosféricas. 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. En enero de 1956, reveló públicamente la existencia del Proyecto Sunshine, una serie de estudios de investigación para determinar el impacto de la lluvia radiactiva en la población mundial que había iniciado en 1953 mientras servía en el GAC. En 1958, incluso Libby y Teller apoyaban los límites de las pruebas nucleares atmosféricas.

UCLA

Libby renunció a la AEC en 1959, se convirtió en profesor de química en la Universidad de California, Los Ángeles, cargo que ocupó hasta su jubilación en 1976. Enseñó química con honores a estudiantes de primer año. En 1962, se convirtió en el Director del Instituto Estatal de Geofísica y Física Planetaria (IGPP) de la Universidad de California, cargo que también ocupó hasta 1976. Su tiempo como director abarcó el programa espacial Apolo y los alunizajes.

Libby inició el primer programa de Ingeniería Ambiental en UCLA en 1972. Como miembro de la Junta de Recursos del Aire de California, trabajó para desarrollar y mejorar los estándares de contaminación del aire de California. Estableció un programa de investigación para investigar la catálisis heterogénea con la idea de reducir las emisiones de los vehículos de motor a través de una combustión de combustible más completa. La elección de Richard Nixon como presidente en 1968 generó especulaciones de que Libby podría ser nombrada asesora científica presidencial. Hubo una tormenta de protestas de científicos que sintieron que Libby era demasiado conservadora y la oferta no se hizo.

Aunque Libby se jubiló y se convirtió en profesor emérito en 1976, permaneció activo profesionalmente hasta su muerte en 1980.

Premios y distinciones

Libby fue miembro electo de la Academia Nacional de Ciencias, la Academia Estadounidense de Artes y Ciencias y la Sociedad Filosófica Estadounidense. Además del Premio Nobel, recibió numerosos honores y premios, entre ellos la Medalla Chandler de la Universidad de Columbia en 1954, el Premio Remsen Memorial Lecture en 1955, el Premio Bicentenario de Conferencias del City College de Nueva York y las Aplicaciones nucleares en Premio de Química en 1956, la Medalla Elliott Cresson del Instituto Franklin en 1957, el Premio Willard Gibbs de la Sociedad Estadounidense de Química en 1958, el Premio Joseph Priestley de Dickinson College y la Medalla Albert Einstein en 1959, la Sociedad Geológica la Medalla Arthur L. Day de Estados Unidos en 1961, el Premio Golden Plate de la Academia Estadounidense de Logros en 1961, la Medalla de Oro del Instituto Estadounidense de Químicos en 1970 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. La biblioteca de Analy High School tiene un mural de Libby, y un parque de la ciudad de Sebastopol y una carretera cercana llevan su nombre en su honor. Su artículo de 1947 sobre la datación por radiocarbono fue honrado con un premio Citation for Chemical Breakthrough Award de la División de Historia de la Química de la American Chemical Society presentado a la Universidad de Chicago en 2016.

Personales

En 1940, Libby se casó con Leonor Hickey, profesora de educación física. Tuvieron dos hijas gemelas, Janet Eva y Susan Charlotte, que nacieron en 1945.

En 1966, Libby se divorció de Leonor y se casó con Leona Woods Marshall, una distinguida 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 UCLA como profesora de ingeniería ambiental en 1973. A través de este segundo matrimonio, él adquirió dos hijastros, los hijos de su primer matrimonio.

Libby murió 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 con neumonía. Sus artículos se encuentran en la Biblioteca de Investigación Charles E. Young de la UCLA. Siete volúmenes de sus artículos fueron editados por Leona y Rainer Berger y publicados en 1981.