Física

Creando plasmas en la congelación más profunda


(NC&T) Estos plasmas se comportan de modo diferente porque están muy fríos. Las partículas en su interior se vuelven más lentas, hasta el punto de que interactúan entre ellas con una fuerza muy superior a la registrada en las interacciones en los plasmas normales, y los investigadores tienen la tecnología para sacar fotos de estas estructuras exóticas mientras experimentan tales interacciones.

El plasma es un estado de la materia, al igual que los otros tres estados con los que estamos familiarizados en la Tierra: sólido, líquido y gaseoso. Pero el plasma es con mucho el más abundante, teniendo en cuenta que constituye aproximadamente el 99 por ciento de la materia visible en el universo. El problema, para los físicos que estudian los plasmas que interactúan con gran fuerza, es que de modo natural sólo se producen en ambientes muy densos y de muy altas energías, como una estrella enana blanca donde obviamente no es posible montar un laboratorio.

Afortunadamente, la tecnología del siglo XXI hace posible acoger y fotografiar plasmas ultrafríos, que están empezando a revelar algunos de los secretos de sus primos densos, calientes y de alta energía.

Hay menos de una docena de laboratorios en todo el mundo trabajando en los "plasmas neutros ultrafríos", pero el campo está creciendo con rapidez porque la tecnología está poniendo al alcance de los científicos experimentos nunca antes realizados.

Los plasmas ultrafríos son un misterio en algunos aspectos. Para empezar, la materia en estado de plasma no existe como un conjunto convencional de átomos. En vez de eso, el plasma es una especie de "sopa atómica" que contiene tanto iones (átomos eléctricamente cargados) como electrones, que fluyen libremente. En el laboratorio de Killian, los plasmas son creados, y también enfriados, por láser. Buena parte del espacio del laboratorio lo ocupan dos enormes mesas cubiertas con las lentes y los equipamientos que sirven para enfocar nueve diferentes haces láser en el mismo pequeño espacio: una cámara sellada donde varios cientos de millones de átomos de estroncio vaporizado se encuentran atrapados entre los haces de luz láser. Dentro de la trampa, los láseres forman una "melaza óptica" que ralentiza los átomos hasta que casi se detienen por completo. Entonces, el estroncio ultrafrío es golpeado con un láser pulsante de alta potencia que despoja de un electrón a cada átomo. El plasma de electrones e iones resultante (que sólo existe durante una milésima de segundo) es entonces fotografiado.

Variando ligeramente las condiciones del plasma y fotografiándolo en varios puntos a lo largo de su corta vida, Killian y sus colegas abren una ventana hacia un extraño mundo donde la materia se comporta de formas fundamentalmente diferentes de las que suelen ser observables en condiciones normales.

Los investigadores ya han fabricado sistemas parecidos a líquidos que se asemejan el interior de los planetas gigantes gaseosos como Júpiter. Ahora, con el acceso a esta misma tecnología, algunos grupos de investigadores de todo el mundo, incluyendo al de Killian, compiten por ser los primeros en crear el "plasma sólido neutro", un estado raro de la materia que se cree existe en la corteza de las superdensas estrellas de neutrones.

El concepto de "plasma sólido" parece contradictorio. ¿Cómo podemos tener en una estructura sólida a esta mezcla fluida de iones y electrones? En la naturaleza, la respuesta reside en la densidad del material. En el caso de una estrella de neutrones, por ejemplo, una cucharadita de café llena de su materia superdensa tiene una masa de unos cien millones de toneladas. De modo que en esas circunstancias, un plasma se vuelve sólido debido a la aplastante densidad de su entorno. En el laboratorio, Killian espera reproducir este mismo efecto de "solidificación" recurriendo a la versión ultrafría del plasma sólido.


Más artículos
Espines aislados
Dinámica de fluidos
Transformación materia-antimateria
Servidor de fotón único
Manto de invisibilidad
Fuerza de la luz
Antimateria perdida
LHC temperatura
Enfriamiento por laser
Electrones efecto tunel
Teoría de las cuerdas
Agua en ámbito nanométrico
Detectar los axiones
Luz ultra corta
Trampa láser
Plasmas en la congelación
Operar micromáquinas
Computación cuántica
Relojes más exactos
Conversión rayos infrarrojos