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Lograron en un laboratorio la luz más brillante
Los alquimistas querían transformar plomo en oro. Un equipo de investigadores argentinos tuvo éxito en un desafío, si cabe, comparable: convirtió energía de sonido en luz. Una luz intensísima producida a partir de las vibraciones de una burbuja infinitesimal. La luz más intensa que se haya logrado hasta ahora en el laboratorio con “sonoluminiscencia”: de cuatro a diez veces más brillante que lo que habían conseguido trabajos científicos en otras latitudes.
El experimento, que hicieron el doctor Fabián Bonetto y su colaborador Raúl Urteaga, ambos investigadores del Instituto Balseiro, en el Centro Atómico Bariloche, y del Conicet, ofrece conocimiento básico sobre el comportamiento de la materia, pero también la posibilidad de utilizarlo para develar fenómenos que hasta ahora no podían estudiarse en la Tierra. El escenario que hizo posible este avance muy bien podría haber surgido de una trama de ciencia ficción: en el laboratorio, un equipo de investigadores rodea un recipiente de vidrio esférico de 9 cm de diámetro y 200 micrones de espesor (alrededor de dos diámetros de cabello). Adentro hay ácido sulfúrico concentrado al 85% y agua pesada. Los científicos emplean un láser de características tan específicas que fue diseñado especialmente para esta prueba.
"Para producir la luz, generamos dos campos ultrasónicos instantáneos, uno de 30 kHz y otro de 150 kHz -explica Bonetto, director del trabajo que mereció la tapa de Physical Review Letters -. Con ellos hicimos levitar una burbuja de un gas noble, xenón, de 7 micrones de diámetro. El sonido hace oscilar la burbuja 30.000 veces por segundo. Lo que produce la concentración de energía es el colapso no lineal que se produce en ella. Ocurre más o menos de esta manera: primero [la burbuja] se expande despacio (durante 30 microsegundos), y al hacerlo deja un vacío adentro. Después, colapsa con violencia. Durante ese proceso, que se produce en pocas decenas de picosegundos [billonésimas de segundo], el xenón alcanza densidades de líquido y se calienta a temperaturas que producen la emisión de luz."
Para entender las dimensiones de lo que ocurre dentro de esa burbuja baste con mencionar que si se aplastara de esa manera un Fiat Uno, terminaría convirtiéndose en un cubito de un centímetro por lado.
Si bien la principal motivación de Bonetto y Urteaga -que con esta investigación desarrolló su tesis de doctorado- fue responder preguntas de índole estrictamente científica, el trabajo deja entrever algunos beneficios prácticos de este fenómeno que permite obtener temperaturas de entre 5000 y 100.000 grados centígrados.
"En la Tierra no hay ningún horno que funcione a 100.000 grados -cuenta el investigador-. De este modo podemos emular reacciones químicas que se dan en la alta atmósfera. Por otro lado, esto produce la fuente de luz de amplio espectro más rápida que se conozca. Salvo los relojes atómicos, que tienen una precisión absoluta, es el más preciso de los sistemas mecánicos. Dura unas pocas decenas de picosegundos y es muy regular: entre un pulso y otro hay muy poca variación. No está muy claro por qué alcanza este nivel de precisión."
La primera interpretación del fenómeno que reprodujeron Bonetto y Urteaga en la Argentina fue publicada por el premio Nobel de Física Julian Schwinger en 1990.
"En la misma revista, Schwinger esbozó dos explicaciones posibles y totalmente distintas, pero ninguna se sostuvo. Nosotros contribuimos en gran parte a la refutación de esas hipótesis", concluye Bonetto.
