En su breve poema “Cuando escuché al docto astrónomo”,  Walt Whitman relata una velada en una conferencia científica. Aquello todo eran Cifras y demostraciones que llenan la estancia y crean un ambiente opresivo, y asfixiante. Ninguna explicación sugerente y mágica que, de alguna manera, mantuviera despierta la curiosidad del oyente y, sobre todo, cuestiones sugerentes y misteriosas que despertaran su imaginación.

“hasta que me levanté y me escabullí, salí a pasear en soledad

bajo la mística niebla de la noche, y de vez en cuando,

alzaba la mirada a las estrellas en absoluto silencio.”

 

 

 

 

Pese a que fue escrito hace más de un siglo el poema de Whitman, sigue hallando eco entre un público contemporáneo sorprendentemente grande. A todos nos gusta escuchar a los científicos que saben explicar, de manera sencilla, cuestiones difíciles relativas al universo, a la materia, y a las leyes que todo lo rigen. Si el orador, tiene talento para desgranar los temas con esa forma de cuento de niño, que sin embargo, está lleno de una cantidad ingente de datos presentados de una manera mágica que los lleve al asombro y a la maravilla, entonces, nadie se aburre, todos están “enganchados” en el hilo de lo que allí se cuenta y, de alguna manera, se produce la simbiosis entre orador y público, de tal manera que, se puede oír el vuelo de una mosca, tal es el silencio y la alta atención que se presta cuando lo que se oye, nos gusta y nos enseña.

Nuestro Universo está repleto de maravillas que desconocemos y, a medida que nos vamos adentrando en sus secretos, sentimos crecer la adrenalina y el asombro desaparece para dar paso a la maravilla y la sorpresa de todo lo que la Naturaleza puede hacer.

Pero, ¿es realmente cierto que la ignorancia supera al conocimiento como camino más directo hacia el asombro? Bueno, lo cierto es que, nos asombra todo aquel fenómeno que no llegamos a comprender y nos sorprendemos de su existencia de la que no tenemos una explicación. A medida que aprendemos, el Asombro Decrece en la misma proporción que la ignorancia para dar paso al conocimiento que, no pocas veces resulta ser, una realidad mágica de la que la Naturaleza está repleta y, nosotros, sólo tenemos que descubrirla para poder disfrutar de tales maravillas.

Cuando puedo admirar la imagen de n magnetar, me siento transportado a regiones lejanas del espacio en las que, ese magnetar o magnetoestrella (que es una estrella de neutrones alimentada con un campo magnético extremadamente fuerte y, Simplemente se trata de una variedad de púlsar cuya característica principal es la expulsión, en un breve período -equivalente a la duración de un relámpago-, de enormes cantidades de alta energía en forma de rayos X y rayos gamma. ), ha surgido a partir de una estrella masiva y se ha conformado como un extraño objeto exótico que nos produce sorpresa y admiración al ver como, a partir de una cosa totalmente diferente, por medio de transiciones de fase de diversa índole, se llega a formar otro objeto totalmente distinto del que fue.

Allí, los rayos Gamma están formados por fotones pertenecientes al extremo más energético del espectro electromagnético, seguidos de los rayos X y, a continuación, de los rayos ultravioleta. Si los rayos X expulsados por el magnetar son de alta intensidad recibe entonces el nombre de “púlsar anómalo de rayos X”, (en inglés “anomalous X-ray pulsars”, o su acrónimo AXPs). Si los rayos expulsados pertenecen al espectro Gamma de más alta intensidad, reciben el nombre de “repetidores de gamma suave”, SGRs del inglés “soft gamma repeater”.

De la misma manera, si miro el cráneo de Lucy y sus huesos diminutos,  cuidadosamente dispuestos para su exhibición en la vitrina de un museo, y, a su lado, puedo contemplar una también minuciosa reconstrucción de lo que Lucy fue en vida. No puedo evitar (ni quiero) que mi imaginación “vuele” hasta las cálidas sabanas africanas en la que se gestó la Humanidad hace tres mil millones de años.

Si pienso en los grandes reptiles del Jurásico, de inmediato me veo transportado a un tiempo en el que, los bosques mesozoicos por los que discurrían aquellas bestias prodigiosas, eran también un prodigio de exuberancia en la Naturaleza.

Así, tanto si miramos al espacio interestelar en las regiones lejanas del Universo, como si lo hacemos en las capaz profundas del planeta, encontramos los fósiles de estrellas o de seres vivos que nos cuentan lo que allí pasó. La información queda, y, por nuestra parte, lo único que tenemos que hacer es aprender, para poder leer los “infinitos mensajes” que, por todas partes, podemos encontrar para que nos cuenten lo que pasó y nos den una pista de lo que pasará.

¿Os imaginais, si pudiéramos conocer toda la historia científica de la creación? Sería una narración apasionante que, correcta y sencillamente explicada, nos ayudaría a conocer de dónde venimos y, casi, por definición, hacia dónde vamos. Todos hemos llegado a comprender que, el “milagro biológico” ha sido posible gracias a una conjunción de situaciones presentes en el conjunto del Sistema Solar que, escogió (por Azar) al planeta Tierra para que, en él, surgiera la Vida después de cuatro mil años de evolución. Somos parte de ese legado y, al tratar de comprender ese legado, hemos comenzado a dar los primeros pasos para poder llegar a saber, algún día, nuestro propio lugar en este mundo y, posiblemente, el el Universo.

Puede parecer mentira pero, todo, comenzó con aquella primera célula replicante. Las bacterias, los protozoos, los invertebrados, los peces…y, así, evolucionando a través de miles de años, pudimos llegar aquí nosotros que, por esa especie de “loteria” químico-biológica, se conformó primero en el protoplasma de la vida y, más tarde, de él, pudo surgir la primera señal, el primer exponente de eso que llamamos vida. Todo un logro de la Naturaleza que, a partir de la “materia inerte”, nos trajo aquí y, seguramente, de la misma manera, lo habrá hecho una y miles de veces en otros planetas lejanos que nos quedan por descubrir. Creo que estamos bien acompañados pero las familias están muy distantes las unas de las otras.

El entusiamo que en mi cerebro injerta todos estos temas, me lleva a preguntarme muchas cuestiones y situaciones y, una de ellas, es esa pregunta de cómo serán “ellos” qué aspectos de la biología terrestre nos unirán con todos aquellos que, como nosotros en la Tierra, habiten un planeta desde el que, se asombren al ver las estrellas y se hagan las mismas preguntas que nos hacemos nosotros?

Pero, ¿cómo llegaremos a comprender acontecimientos que pudieron suceder hace más de mil millones de años o más? Una cosa es saber que en las llanuras mareales de hace mil quinientos millones de años vivían bacterias fotosintéticas, y otra muy distinta es entender como se infiere que unos fósiles microscópicos pertenecden a bacterias fotosintéticas, cómo se averigua que las rocas que los rodean se formaron en antiguas llanuras mareales y cómo se estima que su edad es de mil quinientos millones de años.

Como estamos inmersos en una empresa Humana que va encaminada a conseguir los conocimientos necesarios de todo esto para poder, de una manera científica, poder explicar las cuestiones que más nos afectan y conciernen y, en tanto que empresa humana, éste es también un relato de exploración que se extiende desde el espacio interior de las moléculas a ese otro espacio que llamamos exterior, fuera de nuestro ámbito del Sistema solar, allí donde residen las galaxias lejanas, mundos nuevos, y objetos tan extraños y exóticos como lo pueden ser los magnétares, los púlsares, las estrellas de neutrones (todos lo mismo presentados en diferentes formas), o, los agujeros negros.

No quiero cerrar este trabajo sin dejar (aunque sea de pasada) un recuerdo a esos minúsculos “seres” que, sin duda alguna, han contribuído y siguen contribuyendo a la coevolución de la Tierra y la Vida. Tanto los organismos como el ambiente han ido cambiando drásticamente con el paso inexorable del Tiempo, a menudo de forma concertada. Los cambios de clima, la geología e incluso la composición de la atmósfera y de los océanos han influído de manera directa en la evolución. De la misma manera, las innovaciones tecnológicas de nuestra Sociedad Moderna, también influye, a su vez, en la historia del Medio Ambiente.

Todo esto que aquí hemos contado de manera sencilla y procurando no profundizar en demasía, nos puede llevar a la convicción de que, no estamos sólos, de que las leyes del Universo se repiten de la misma manera en todas partes y, en consecuencia, en todas partes ocurren las mismas cosas. Por otra parte, deberíamos considerar a nuestro planeta y (¿por qué no?) a la estrella que nos acompaña, como “seres vivos” que, a su manera, procuran cuidar de nosotros y, para ello, nos ofrecen lo mejor que tienen. Aunque, no siempre nosotros seámos conscientes de ello.

¡Merluzos! Al fin y al cabo… ¡La Humanidad! ¿Cambiará alguna vez?

emilio silvera

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– 325 d. C.: Eusebio, que presidió el Concilio de Nicea convocado por el Emperador Constantino, calcula que el mundo fue creado 3.184 años antes del nacimiento de Abraham.

– 400: Comienza la Edad Media; en Occidente, la Ciencia queda aletargada.

– 455: Los vándalos saquean Roma.

– 963: Al-Sufi, en su Libro de las estrellas fijas, menciona las nebulosas.

– 1001: Levi Eriksson llega a Nueva Inglaterra.

– 1276-1292: Marco Polo vive en Hangzhou.

– 1400: El Renacimiento comienza en Europa.

-1492: Colón (re) descubre América.

– 1521: Cortés conquista Tenochtitlan.

– 1522: Los supervivientes de la expedición final de Magallanes completan la circunnavegación del Globo Terrestre.

– 1531: Pizarro llega a Perú.

– 1543: Se publica sobre Las revoluciones de Copérnico.

– 1572: Tycho Brahe ve una nova (o “estrella nueva”) en el cielo, prueba en contra de la teoría de Aristóteles de que el ámbito de las estrellas es inmutable y, por lo tanto, diferente del de la Tierra.

– 1576: Thomas Digges publica en Inglaterra una defensa de la cosmología copernicana, en la que describe las estrellas como distribuidas a través del espacio infinito.

– 1604: Galileo conjetura que los cuerpos caen con un movimiento uniformemente acelerado, anunciando de este modo la primera de las leyes de la dinámica clásica. Kepler y Galileo observan una supernova.

– 1609: Galileo observa, por primera vez, el cielo nocturno a través de un telescopio.

– 1611: Se publica la edición de la Biblia del rey Jaime, que contiene un cálculo de james Ussher, obispo de Armagh, según el cual “el comienzo del tiempo…cae a principios de la noche que precedió al día 23 de octubre del año 4004 a.C”.

– 1616: La Iglesia católica romana prohíbe todos los libros que sostengan que la Tierra se mueve.

– 1639: El tránsito de Venus es observado por dos astrónomos aficionados ingleses.

– 1662: La Royal Society de Londres obtiene la cédula real.

– 1665-1666: Isaac Newton, de veintitrés años de edad, al volver de la universidad, comprende que la fuerza gravitatoria obedece a una leu de la inversa del cuadrado y explica por igual la caída de los cuerpos en la Tierra y el movimiento de la Luna en su órbita.

– 1666: Newton observa el espectro que produce la luz solar cuando se hace pasar por un prisma.

– 1672: La oposición de Marte, observada entre otros por Richer en Cheyenne y Cassini en Paris, lleva a estimar la distancia de la Tierra al Sol en una cifra comprendida entre los 130 y 140 millones de kilómetros, que representa el 90 por ciento del valor correcto.

– 1675: Olaf Römer determina, a partir del estudio de los satélites de Júpiter, que la luz tiene una velocidad finita.

– 1684: Edmond Halley visita a Newton en el Trinity College, y da nueva vida a la investigación que condujo a Newton a escribir los Principia.

– 1686: Bernard de Fontanelle, en sus Entretiens sur la Pluralité des Mondes, populariza la idea de que el universo contiene muchos mundos habitados.

– 1687: Se publica los Principia de Newton.

– 1716: Halley insta a que se observe y se tome el tiempo del futuro tránsito de Venus a fin de triangular las distancias interplanetarias.

– 1718: Halley descubre que las estrellas brillantes Sirio, Aldebarán, Betelgeuse y Arcturus han cambiado de posición en el cielo desde que se compiló el Almagesto de Tolomeo, primera prueba del “movimiento propio” de las estrellas.

– 1719: John Strachey publica notas en Inglaterra sobre los estratos de la región carbonífera de Somerset, primer paso para la creación de la geología como ciencia.

– 1728: James Bradley descubre la aberración de la luz estelar producida por el movimiento de la Tierra.

– 1750-1784: El Astrónomo aficionado francés Charles Messier cataloga decenas de objetos celestes indefinidos que podían ser tomados erróneamente por cometas; muchas resultarán ser cúmulos estelares y nubes de gas interestelares; otros, galaxias externas.

– 1755: Kant conjetura que las nebulosas espirales son galaxias de estrellas.

– 1761-1769: Los tránsitos de Venus observados por expediciones científicas muy dispersas permitieron nuevas determinaciones de la distancia de la Tierra al Sol, la “unidad astronómica”.

– 1765: La Junta Inglesa de la Longitud reconoció a John Harrison como el creador del cronómetro marino, que hizo posible llevar el tiempo con exactitud y determinar la longitud en el mar.

– 1766: Henry Cavendisch identifica el hidrógeno, el elemento más abundante del universo.

– 1781: William Herschel descubre el planeta Urano.

– 1783: Herschel infiere la dirección genral del movimiento del sistema solar en el espacio estudiando el movimiento propio de trece estrellas brillantes.

– 1793: William Smith, un inspector de canales e ingeniero asesor, excavando la región minera del condado de Somerset, halla pruebas de una coherente sucesión de estratos geológicos en toda Inglaterra.

– 1795: La The Theory of the Earth de james Hutton expone una hipótesis uniformista del cambio geológico que se ha producido en el curso de un largo pasado.

– 1800: William Herschel detecta la luz infrarroja.

– 1801: Johan Ritter detecta la luz ultravioleta. Georges Cuvier identifica veintitrés especies de animales extinguidos en el registro fósil, sumiendo en la confusión la doctrina de que todas las especies fueron creadas simultáneamente y son imperecederas.

– 1802: William Wallaston describe líneas espectrales en el espectro del Sol.

– 1814: Joseph Fraunhofer, usando el primer telescopio con red de difracción, redescubre las líneas espectrales solares y las representa en un gráfico, poniendo las bases de la espectroscopia astrofísica.

– 1820: Hans Christian Oersted descubre que la corriente eléctrica produce un campo magnético, iniciando el estudio de la fuerza electromagnética.

– 1823: John Herschel conjetura que las líneas de Fraunhofer pueden indicar la presencia de metales en el Sol.

– 1830: Charles Lyell publica el primer volumen de sus Principles of Geology, presentando pruebas de la teoría uniformista de que es posible explicar el historial geológico en términos de la acción lenta, durante largos períodos, de procesos que prosiguen en el mundo actual.

– 1831: Charles Darwin, con un ejemplar del libro de Lyell en la mano, parte a borde del Beagle para un viaje de cinco años alrededor del mundo.

– 1837: Darwin utiliza los elementos esenciales de su teoría de la evolución por selección natural, pero no publica la teoría hasta pasados veintidós años.

– 1838: Primera medición precisa, mediante paraje, de la distancia de una estrella.

– 1842: Christian Johann Doppler observa que la longitud de onda del sonido u otras emisiones de una fuente en movimiento, parecerá, a un observador inmóvil, de una frecuencia mayor si el objeto se aproxima, y menor si se aleja: es el “Efecto Doppler”.

– 1847: Hermann von Helmholtz expone la ley de conservación de la energía.

– 1849: Jean-León Foucault detecta líneas de emisión espectrales.

– 1850: W. C. Bond hace en Harvard la primera fotografía astronómica, un daguerrotipo de la Luna.

– 1855-1863: Robert Bunsen y Gustav Kirchhoff  crean los elementos del análisis espectral, mediante el cual es posible comparar los espectros de materiales de laboratorio con los del Sol y las estrellas.

– 1859: Se publica el Origen de las Especies de Darwin.

– 1862: Foucault perfecciona los cálculos sobre la velocidad de la luz.

– 1864: William Huggins obtiene el primer espectro de una nebulosa, y halla que se compone de gas. James Clerk Maxwell publica una teoría unificada de la electricidad y el magnetismo, describiendo ambos como dos aspectos de una misma fuerza electromagnética.

– 1865: Gregor Mendel anuncia los resultados de su investigación en genética, clave reveladora de la persistencia de caracteres inmutables en los seres vivos, un elemento decisivo que faltaba en el darvinismo.

– 1874-1882: Tránsitos de Venus observados con instrumentos nuevos y más precisos, que mejoran las estimaciones de la unidad astronómica.

– 1877: David Gill mide la paralaje de Marte durante su oposición, y deduce que la distancia del Sol es de 148.800.000 kilómetros.

– 1879: Albert Michelson, empleando el principio de Foucault, determina la velocidad de la luz.

– 1883: La red de difracción de Henry Rowland mejora mucho la resolución de espectrógrafos.

– 1884: Jophann Balmer determina la serie armónica de líneas del hidrógeno, iniciando un campo de estudios que llevará a la investigación de las capas electrónicas de los átomos.

– 1887: Albert Michelson y Edward Morley realizan el último y más preciso de una serie de experimentos, los cuales demostraban que el espacio no puede estar lleno de éter que, se pensaba, era el medio para la transmisión de la luz. Su trabajo despejó el terreno para la idea de la contracción de Lorentz.

– 1892: Hendrik Lorentz y George FitzGerald, independientemente, conjeturaron que la contracción de la longitud de las varas de medir a causa de la velocidad explica los resultados experimentales de Michelson y Morley, un concepto esencial en la teoría de la relatividad especial de Einstein.

– 1895: E. E. Bernard fotografía la Vía Láctea y observa que las manchas oscuras son demasiado numerosas para ser espacio vacío, y que deben corresponder a nubes oscuras de materia interestelar.

– 1897: J.J. Thomson descubre el electrón.

– 1898: Marie y Pierre Curie aíslan los elementos radiactivos radio y polonio.

– 1900: Max Planck propone la teoría cuántica de la radiación, base de la física cuántica.

– 1904: Ernest Rutherford señala que la cantidad de helio producida por la desintegración radiactiva de minerales de las rocas podría usarse para medir la edad de la Tierra.

– 1905: Albert Einstein publica la teoría de la relatividad especial, donde indica que las mediciones de espacio y tiempo se distorsionan a altas velocidades y que masa y energía son equivalentes; en otro artículo demuestra que la luz se compone de cuantos (los fotones).

– 1911: Ernest Rutherford demuestra que la mayor parte de la masa de los átomos está contenida en un diminuto núcleo.

– 1912: Henrietta Swan Leavittt descubre una correlación entre la magnitud y el período de variación de las estrellas cefeidas, abriendo la posibilidad de su uso como indicadoras de distancias intergalácticas.

– 1913: Niels Bohr desarrolla la estructura atómica, en la cual dice que los electrones giran alr3ededor del núcleo de un modo similar a como los planetas giran alrededor del Sol. Henry Norris Russell presenta un gráfico de las luminosidades y colores de las estrellas, extendiendo la labor realizada en 1911 por Ejnar Hertzsprung. El Diagrama de Hertzsprung-Russell resultante será fundamental para la comprensión de la evolución de las estrellas.

– 1914: Walter Adams y Arnold Khlschutter determinan la luminosidad de las estrellas sólo mediante sus espectros, haciendo posible estimar las distancias de millones de estrellas distantes.

– 1915: Annie Jump Cannon clasifica las estrellas en categorías según su tipo espectral, un paso importante para discernir un orden subyacente en la diversidad de las estrellas. Arnold Sommerfied perfecciona el modelo del átomo de Bhor.

– 1916: Albert Einstein publica la teoría de la relatividad general, describiendo la gravitación como un efecto de la curvatura del espacio y liberando la cosmología del antiguo dilema del universo finito o universo infinito.

– 1916-1917: Arthur Stanley Eddintong demuestra teóricamente que las estrellas son esferas gaseosas; su obra puso los cimientos de su posterior afirmación de que la contracción gravitatoria no podía ser el mecanismo que da energía a las estrellas.

– 1917: Herbert Curtis y George Rtchey anuncian que han hallado novas (estrellas que aumentan repentina y enormemente de brillo) en la espiral Andrómeda. Difieren las opiniones sobre si esto significa que Andrómeda es una galaxia de estrellas o una nebulosa gaseosa de la que se están formando nuevas estrellas. Vesto Slipher mide grandes corrimientos Doppler en los espectros de espirales, y más tarde se halló que obedecían al movimiento de las galaxias espirales en el universo en expansión.

– 1918: Harlow Shapley demuestra, estudiando las distancias de cúmulos globulares, que el Sol está en el borde de una galaxia de estrellas. El telescopio de de 2,5 metros de Monte Wilson, a la sazón el mayor del mundo, empieza a funcionar.

– 1919: La expedición inglesa para observar el eclipse solar confirma la predicción de Einstein d que el espacio, en un campo gravitatorio, tiene una intensa curvatura.

– 1920: La controversia sobre si las nebulosas espirales son nubes gaseosas o “universos.-islas”, esto es, galaxias, llega a un punto decisivo en un debate entre Heber Curtis y Harlow Shapley.

– 1922: Aleksandr Friedmann demuestra que la relatividad general es compatible con una cosmología del universo en expansión.

– 1923: Cecilia Payne demuestra, mediante espectros solares, que la abundancia relativa de elementos en el Sol es semejante a la de la corteza terrestre.

– 1924: Luis de Broglie desarrolla la teoría ondulatoria de la materia.

– 1925: Max Born, Pascual Jordan y Wernwer Heisenberg desarrollan la mecánica cuántica. Wolfgang Pauli anuncia el Principio de exclusión, esencial para comprender las líneas espectrales de estrellas nebulosas y de cómo las estrellas al final de sus vidas, consiguen en función de su masa (no todas lo consiguen), estabilizarse como estrellas enanas blancas o de neutrones por degeneración de los electrones en las primeras y de los neutrones en las segundas. Si la estrellas es demasiado masiva, ni este principio es capaz de evitar que se convierta en un agujero negro.

– 1926: Eewin Schrödinger propone una teoría del átomo basada en la teoría de la mecánica ondulatoria.

– 1927: Jan Oort detecta pruebas de la rotación de la Vía Láctea, examinando la velocidad radial de las estrellas. Georges Lemaítre publica una cosmología del universo en expansión. Werner Heisenberg descubre el principio de incertidumbre o e Indeterminación cuántico.

1927-1929: Se desarrolla la teoría de la electrodinámica cuántico-relativista.

A partir de 1928, se suceden los trabajos y predicciones de George Gamow, llegan las ecuaciones de Dirac y su predicción de la existencia del positrón, Hubble anunció la relación entre el corrimiento al rojo en los espectros de las galaxias y sus distancias más lejanas cada vez, Pauli predice la existencia del neutrino para explicar la masa perdida en la desintegración Beta, Chadwick descubre el neutrón y Anderson el positrón de Dirac y, así, muchos nuevos descubrimientos se sucedieron hasta llegar al LHC.

Ahora, seguimos avanzando pero cada vez más rápidamente, toda vez que los conocimientos adquiridos nos posibilitan para llegar más lejos en el conocimiento de esos fascinantes “univeros” de lo micro y lo macroscópico. Ahora queremos llegar al corazón de la Naturaleza misma y profundizar hasta más allá del límite de Planck, donde podremos ver, lo que pasó en aquellas primeras fracciones de segundo, cuando comenzó el big bang y, también, queremos saber si la materia, además de Quarks y Leptones, lleva algún otro ingrediente.

De los avances que se avecinan sólo podemos decir que serán, propicios para el asombro y la maravilla y, en unos meses (no creo que más), nos confirmarán el descubrimiento del Bosón de Higgs, o, por el contrario, su inexistencia. En cualquier caso, la ciencia ganará, toda vez que, si se encuentra confirmará uno de los parámetros hasta ahora aleatorios del Modelo Estándar y, a partir de su confirmación, éste podrá ser mejorado de manera que, podamos comprender mejor la materia y las fuerzas del universo que hacen posible que nuestro mundo, sea como lo podemos contemplar.

Pero, no quedará ahí todo lo que se nos viene encima: La “materia y energía oscura” que será, de una vez por todas, o bien desvelada o bien desenmascarada. Las fluctuaciones de vacío que rasgan el espacio-tiempo y dejan salir partículas virtuales que, nos pueden decir tantas cosas…, y, así, podríamos seguir con la computación cuántica, la robótica del espacio y la terrestre, la nano ciencia (presente en tantos órdenes y disciplinas científicas). Todo ello, amigos míos, nos llevará en volandas, hacia el futuro que ya está aquí con nosotros.

emilio silvera

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Bajo presión se expande en lugar de comprimirse, generando estructuras porosas con múltiples aplicaciones potenciales

Los investigadores de este Laboratorio parecen estar desafiando a las leyes de la física al haber encontrado una manera de ejercer presión para conseguir que un material se expanda en lugar de comprimirse, como cabría esperar.

“Es como apretar una piedra y que se forme una esponja gigante”, explica Karena Chapman, químico del Departamento de Energía de EEUU en un comunicado del Argonne National Laboratory.

“Se supone que los materiales se adensan y se compactan bajo presión. Pero estamos viendo justo lo contrario. El material que hemos sometido a presión (con la nueva técnica) tiene la mitad de densidad que en su estado original. Esto contradice las leyes de la física “, añade la investigadora.

Como este comportamiento parecía imposible, Chapman y sus colaboradores pasaron varios años haciendo pruebas hasta llegar a creer lo increíble. En cada uno de sus experimentos, obtuvieron los mismos resultados asombrosos.

Posibles aplicaciones

El descubrimiento realizado no sólo podría hacer que se reescribiesen los libros de texto de ciencias, sino que además podría duplicar la variedad de materiales con estructuras porosas disponibles para fabricación, funciones sanitarias o de sostenibilidad ambiental.

Estos nuevos materiales, con orificios parecidos a los de las esponjas, podrían usarse para atrapar, almacenar y filtrar otros materiales. La forma de sus agujeros permite que éstos sean selectivos con moléculas específicas y, en consecuencia, puedan funcionar como filtros de agua, como sensores químicos o como medio de almacenamiento de compresión, por ejemplo, para el secuestro del dióxido de carbono de células de combustible de hidrógeno.

Además, adaptando las velocidades de liberación de los materiales “atrapados” en los agujeros, se podría “dirigir” el suministro de fármacos o determinar el inicio de reacciones químicas que produzcan de todo, desde plásticos hasta alimentos. Los detalles de este avance han sido publicados en el Journal of the American Chemical Society.

Los científicos pusieron cianuro de Zinc – Zn(CN)2 – en una celda de yunque de diamante, que es un dispositivo utilizado en experimentos científicos que permite comprimir una pequeña pieza (de tamaño sub-milimétrico) de material hasta presiones extremas. Luego introdujeron todo en el Advanced Photon Source (APS), una fuente de radiación sincrotrón de rayos X ubicada en el Argonne National Laboratory.

En este entorno, el cianuro de Zinc fue sometido a altas presiones – de entre 0,9 y 1,8 gigapascales, el equivalente a entre 9.000 y 18.000 veces la presión atmosférica a nivel del mar-. Este nivel de presión está dentro del marco de presión reproducible por la industria en sistemas de almacenamiento a granel.

Aplicando distintos fluidos en torno al material a medida que éste era sometido a la presión, los científicos consiguieron crear cinco nuevas fases de material. Dos de éstas mantuvieron su capacidad porosa bajo una presión normal.

El tipo de fluido utilizado en el proceso determinó la forma de los poros generados. Esta es la primera vez que se consigue, con presión hidrostática, hacer que un material denso se transforme en un material poroso. “Este descubrimiento probablemente doble la cantidad de materiales porosos disponibles, lo que ampliará en gran medida su uso en farmacia, en el secuestro o separación de materiales o en catálisis”, afirma Chapman.

Estado de los electrones en el cristal de metal líquido formado a partir de cemento. Fuente: Argonne National Laboratory.

También han transformado el cemento en metal

El pasado mes de mayo, el Argonne National Laboratory publicaba otro avance en formación de materiales muy llamativo: el descubrimiento de una fórmula que permite convertir el cemento líquido en metal líquido.

Aplicando un proceso conocido como captura electrónica, los científicos lograron transformar el cemento en un semiconductor, lo que permitiría usarlo en el sector de la electrónica para crear películas finas, revestimientos de protección o chips computacionales.

Este “nuevo” cemento tiene además propiedades muy positivas, como una mejor resistencia a la corrosión que un metal tradicional, menor fragilidad que los cristales, menor pérdida energética, y una fluidez mayor, que favorece su procesamiento y su moldeamiento.

Para su obtención, los investigadores sometieron la mayenita‎ (un componente de los cementos de alúmina) a diferentes atmósferas y a temperaturas de 2.000 ºC usando un haz de láser. Todo se hizo con un levitador aerodinámico que evitó que el líquido resultante tocara cualquier superficie del contenedor (este tipo de levitación permite establecer variaciones en la presión ejercida por gases para mantener los objetos en una posición estable).

Una vez enfriado, el líquido formó unos cristales que pueden capturar los electrones de la manera que precisa la conducción electrónica. Los electrones atrapados proporcionaron un mecanismo de conductividad similar al que permiten los metales.

Los científicos señalaron en este caso que comprender cómo el cemento puede convertirse en metal líquido abre la posibilidad de convertir otros sólidos de aislamiento en semiconductores que funcionen a temperatura ambiente. Los resultados de este otro estudio aparecieron en la revista Proceeding of the National Academy of Sciences.

Referencias bibliográficas:

Saul H. Lapidus, Gregory J. Halder, Peter J. Chupas, Karena W. Chapman. Exploiting High Pressures to Generate Porosity, Polymorphism, And Lattice Expansion in the Nonporous Molecular Framework Zn(CN)2. Journal of the American Chemical Society (2013). DOI: 10.1021/ja4012707.

Jaakko Akolaa, Shinji Koharad, Koji Oharad, Akihiko Fujiwarad, Yasuhiro Watanabee, Atsunobu Masunoe, Takeshi Usukif, Takashi Kubog, Atsushi Nakahirag, Kiyofumi Nittad, Tomoya Urugad, J. K. Richard Weberh y Chris J. Benmorei. Network topology for the formation of solvated electrons in binary CaO–Al2O3 composition glasses. PNAS (2013). DOI: 10.1073/pnas.1300908110.

Recomendado por el contertulio Don Julian Luque.

Fuente: Tendencias21 Una publicación de temas científicos que lleva a cabo una buena divulgación de todo lo que en el mundo de la Ciencia se mueve.

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