Los científicos del Laboratorio Nacional de Sandía, en Nuevo México, han conseguido que un plasma alcance la mayor temperatura de la que se tiene constancia en la Tierra. En concreto hablamos de casi 2.000 millones de grados Celsius; muchísimo más alta que la temperatura del sol. ¿Cómo lo han logrado? Eso es lo bueno... no lo saben.
Los científicos han producido un gas supercaliente cuya temperatura ha superado los 2.000 millones de grados Kelvin (casi 2.000 millones de grados Celsius).
Esto es aún más caliente que el interior del sol, cuya temperatura es aproximadamente de 15 millones de grados Celsius, y también más caliente que cualquier otra temperatura previamente alcanzada en le Tierra, comentaron los científicos.
No saben como lo lograron. La proeza se logró en la “Máquina Z” de los Laboratorios Nacionales en Sandía. “Al principio, no nos lo creíamos”, dijo el líder del proyecto Chris Deeney. “Repetimos el experimento muchas veces para asegurarnos que habíamos obtenido un resultado real”.
Se estima que en las explosiones termonucleares se alcanzan temperaturas de solo unas decenas o centenares de millones de grados Kelvin; otros experimentos con fusión nuclear han alcanzado temperaturas de 500 millones de grados Kelvin, comentó un portavoz del laboratorio.
El logro en detalle se publicó en la edición del 24 de febrero de la revista Physical Review Letters.
La “Máquina Z” es el generador de rayos-X más grande del mundo. Fue diseñado para someter a prueba materiales bajo temperaturas y presiones extremas. Funciona liberando 20 millones de amperios de electricidad en una matriz vertical de finísimos cables de tungsteno. Los cables se disuelven formando una nube de partículas cargadas, un gas supercaliente llamado plasma.
Un campo magnético muy fuerte comprime al plasma hasta que este alcanza el grosor de una mina de lápiz. Esto hace que el plasma libere energía en forma de rayos-x, pero estos rayos normalmente solo alcanzan varios millones de grados de temperatura.
Los investigadores de Sandía todavía no están seguros de la forma en que la máquina alcanzó el nuevo record. Parte de esto se debe probablemente a la sustitución de los cables de acero y tungsteno por otros ligeramente más gruesos, que permiten que los iones del plasma viajes más rápidamente y por ello alcancen temperaturas más altas.
Otra cosa que ha dejado atónitos a los científicos es que la altísima temperatura se alcanzó una vez que los iones del plasma había comenzando a perder energía y a enfriarse. Además, cuando se alcanzó esa temperatura tan alta, la Máquina Z estaba liberando más energía de la que se le estaba suministrado, algo que normalmente solo ocurre en las reacciones nucleares.
El asesor de Sandía, Malcolm Haines, teoriza que una fuente desconocida de energía está involucrada en el proceso, la cual provee a la máquina con una sacudida energética extra justo en el momento en que los iones del plasma están comenzando a ralentizarse.
Desde los Laboratorios Nacionales en Sandía, la Máquina Z ha conseguido derretir diamantes tras aplicarles presiones extremas.
Derriten Diamante
Científicos de los Laboratorios Nacionales de Sandía han tomado un diamante, el material de origen natural más duro que se conoce en la Tierra, y lo han derretido hasta formar un charco.
No es fácil derretir un diamante, y por eso los científicos han tenido que usar la Máquina Z de Sandía, que es el mayor generador de rayos X del mundo, para someter a diminutos cuadrados de diamante, de solo unos nanómetros de grosor, a presiones más de 10 millones de veces superiores a la de la atmósfera a nivel del mar. “Es muy difícil alcanzar esas presiones”, comenta Marcus Knudson, experimentador en Sandía.
Para crear la presión necesaria, los campos magnéticos de la máquina arrojaron pequeñas chapitas al diamante a 34 kilómetros por segundo, es decir, más rápido que la velocidad a la que la Tierra orbita al Sol.
Los científicos investigaban el modo en que el diamante reacciona a una variedad de presiones extremas para ver si podría emplearse este material para construir una especie de perdigones de combustible necesarios para efectuar reacciones de fusión nuclear.
La fusión nuclear se da cuando múltiples núcleos se combinan para formar un núcleo más pesado. Si se emplean elementos más ligeros, la reacción puede crear enormes cantidades de energía, pero los científicos están aprendiendo aún a manipular y controlar el proceso de fusión. De hecho todos los reactores nucleares actuales obtienen la energía a partir de reacciones de fisión, donde un átomo pesado se divide en dos o más núcleos más pequeños.
Para conseguir una reacción de fusión controlada, cualquiera que sea el material que se use para rodear la bolita de combustible, debe transmitir uniformemente toda la presión aplicada hacia el interior para forzar a este a implosionar. Para hacer esto (comentó Knudson a LiveScience) el material tiene que conseguir permanecer en estado sólido o bien derretirse en un líquido – una mezcla de ambos estados podría crear inestabilidades que harían fracasar la compresión del material al nivel adecuado, lo cual impediría la implosión.
En la actualidad, se emplea berilio para encapsular las bolitas de combustible, pero debido a los problemas de filtración que causa este metal se está considerando usar diamantes como material alternativo.
Los Laboratorios Nacionales de Sandía, localizados en Albuquerque, Nuevo México, pertenecen al Ministerio de Energía de los Estados Unidos (DOE).
Colaboración de: Novaciencia - Fuente: Sandia National Laboratories