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domingo, enero 29, 2023
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Ciencia y tecnología en 2022

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CINCO SUCESOS DE 2022 QUE MARCARÁN EL RUMBO

 

Gerardo Herrera Corral*

Durante el año 2022 presenciamos grandes avances en el terreno de la ciencia y la tecnología. Fue el año de inicio para el telescopio espacial James Web, que había sido lanzado en diciembre de 2021 y alcanzó su posición final en enero de 2022. El telescopio orbital nos entregó las primeras imágenes en julio.

El acelerador de partículas más grande del mundo y de la historia, el Gran Colisionador de Hadrones retomó actividades en abril después de tres años de labores de mantenimiento y actualización. Por su parte, el proyecto para Para crear la ignición por fusión, la energía láser de la Instalación Nacional de Ignición se convierte en rayos X dentro del hohlraum, que luego comprime una cápsula de combustible hasta que implosiona, creando un plasma de alta temperatura y alta presión. Imagen: https://www.llnl.gov/ un nuevo acelerador, el Electron Ion Collider, se encamina a la tercera decisión critica con la que se iniciará la construcción en los Estados Unidos. Artemisa, programa internacional de vuelos tripulados que conduce NASA en cooperación con otras agencias del mundo, envió en noviembre la primera misión, Artemis 1, con la intención de orbitar la Luna.

En un escenario de frenética actividad científica y tecnológica también se anunciaron grandes hallazgos, desarrollos impresionantes y descubrimientos inesperados. Entre lo más impactante elegimos cinco:

 

1 El Laboratorio Nacional Lawrence Livermore en California, Estados Unidos, reportó en diciembre haber logrado fusión nuclear con ganancia de energía.

Para crear la ignición por fusión, la energía láser de la Instalación Nacional de Ignición se convierte en rayos X dentro del hohlraum, que luego comprime una cápsula de combustible hasta que implosiona, creando un plasma de alta temperatura y alta presión. Imagen: https://www.llnl.gov/

Mediante un arreglo de casi doscientos láseres se comprimió hidrógeno, –en sus formas isotópicas de deuterio y tritio–, que se encontraba congelado en estructura cristalina dentro de un pequeño cilindro. En un instante extremadamente corto se liberaron de esa diminuta muestra material más de tres kilovatio-hora. Para tener una idea de las cantidades de energía involucradas, diremos que se hubiese podido encender ocho focos de 100 vatios a lo largo de una hora.

Es cierto que una parte de esa energía sería necesaria para activar los láseres que hicieron posible la extracción de energía, por lo que la energía útil, para encender lámparas o producir calor, es menos que esa cantidad. Los átomos iniciales estuvieron encerrados en un volumen comparable al borrador de un lápiz, hay que imaginar lo que se podría extraer con cantidades mayores. Así se ha demostrado el principio de funcionamiento y se ha llegado a entender mejor lo que hay que hacer para que en un futuro tengamos reactores funcionando y capaces de producir energía limpia.

 

2 En mayo se develó la imagen reconstruida de Sagitario A*, ese objeto monstruoso que se encuentra en el centro de nuestra galaxia. Ya en 2019 el telescopio Event Horizon Telescope –EHT–, había mostrado la imagen del agujero negro en el centro de la galaxia M87. En 2022 la colaboración internacional publicó la del gigantesco agujero negro de la Vía Láctea. Este portentoso objeto tiene la masa de 4 millones de soles y se encuentra a 27 mil años luz de nosotros. México forma parte de la colaboración internacional aportando datos del Gran Telescopio Milimétrico ubicado en el volcán extinto de Sierra Negra.

Primera imagen de Sagitario A*, el agujero negro en el centro de la Vía Láctea. Imagen: EHT

 

3 En noviembre ALICE (A Large Ion Collider Experiment), experimento que se lleva a cabo en el Gran Colisionador de Hadrones del CERN (Centro Europeo de Investigaciones Nucleares), publicó la primera medición de la transparencia de nuestra galaxia a la antimateria. La colaboración internacional pudo determinar el grado de absorción de anfinúcleos de helio 3 en materia por la primera vez. Los núcleos de helio están formados por dos protones y dos neutrones, pero el helio 3 solo contiene un neutrón además de los dos protones.

Eventos registrados por el experimento ALICE de las primeras colisiones de iones de plomo, a una energía de centro de masa de 2,76 TeV por par de nucleones. Imagen: https://commons.wikimedia.org/

El experimento ALICE detecta estos núcleos y sus contrapartes de antimateria, es decir, antinúcleos hechos de dos antiprotones y un antineutrón que se producen en las colisiones de iones pesados. Un estudio detallado de la propagación de estos anfinúcleos en la materia que los rodea permitió medir su absorción.

Con los resultados obtenidos se puede predecir que si se produjera uno de estos anfinúcleos de antimateria en el centro de nuestra galaxia, bien podría ser que sobreviva para llegar hasta nuestro planeta. El estudio permite estimar el flujo de antimateria que podemos medir en los experimentos terrestres que están buscando regiones alejadas donde la materia oscura podría producirla.

 

4 En noviembre IBM anunció la llegada del chip Osprey de 433 qubits y nos dijo que para el 2023 tendrá el procesador Condor con 1,221 qubits. En su proyecto de desarrollo de una computadora cuántica, la compañía IBM pretende construir un chip con más de 4 mil qubits para el año 2025. El avance en el área continúa a un ritmo extraordinario. Ahora parece casi seguro que las computadoras cuánticas serán parte de la realidad en un futuro próximo.

A diferencia de las computadoras convencionales, las computadoras cuánticas funcionan con sistemas microscópicos que obedecen las leyes de la mecánica cuántica. El entrelazamiento cuántico y la teleportación cuántica encuentran aquí una aplicación práctica. Aunque los fenómenos cuánticos siguen siendo desconcertantes, se ha encontrado un uso de lo desconocido en lo que podría ser la computación del futuro.

 

5 En julio científicos japoneses reportaron haber descubierto la existencia de materia nuclear neutra. El así llamado tetra-neutrón se pudo producir haciendo chocar núcleos de helio 8 contra un blanco líquido de hidrógeno. Las colisiones dividen al helio original en una partícula alfa (que lleva dos protones y dos neutrones) y un tetra-neutrón (cuatro neutrones). Si bien esta novedosa forma de la materia vive muy poco tiempo los investigadores afirman tener evidencia de su existencia.

El resultado deberá ser confirmado por grupos de investigadores independientes.

En la formación de un estado de la materia que sea neutro intervienen fuerzas nucleares. Los modelos teóricos de las fuerzas involucradas no predicen este tipo de objetos. De manera que, en caso de conferirse el resultado experimental, entraría en tensión con la descripción teórica. Estas discrepancias suelen ser emocionantes para los físicos y pueden abrir campos de interés insospechados.

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