Cuán cierto es que los átomos son inmortales (y si lo son, por qué todo lo vivo muere)

Nada viene de la nada; nada puede convertirse en nada.

Esa idea se empezó a fraguar desde tiempos remotos. Ya en la cosmología del antiguo Medio Oriente y la griega temprana, por ejemplo, existía la noción de que el universo se había formado de material eterno.

Muchos siglos y pensamientos después aparecía la frase: “En la naturaleza, nada se crea, nada se pierde, todo se transforma”.

Parafrasea al padre de la Química moderna, Antoine Lavoisier, quien demostró en 1785 ese principio fundamental de la ciencia, conocido como la ley de conservación de la materia.

Las unidades básicas de esa materia eterna son los átomos... ¿quiere decir eso que son inmortales? Y de serlo, ¿por qué todo lo vivo —compuesto de ellos— muere?

Son preguntas inmensas sobre algo diminuto, así que para no perdernos, partamos por el principio, de la mano del físico Marco van Leeuwen, de Nikhef, el Laboratorio Nacional de Física de Partículas de los Países Bajos.

“Hasta donde sabemos, la mayor parte de la materia que conocemos proviene del Big Bang, cuando la densidad de energía era tan grande que no había materia”, dice.

“Todo era energía —continúa—, pero a medida que las cosas se expandieron y se enfriaron, se produjo materia”.

Toda esa materia está hecha de átomos, desde el agua que ves correr hasta las nubes en el cielo y las estrellas en el firmamento.

Ahora, cada átomo tiene dos partes principales.

“El núcleo, que contiene protones y neutrones, y una nube de electrones”.

Pero el número de protones, neutrones y electrones puede cambiar, “así que no necesariamente permanecen igual”.

Los protones pueden convertirse en neutrones y visceversa, lo cual es relevante, pues su delicado equilibrio es lo que le da a los diferentes átomos sus propiedades únicas.

Si el número de protones o neutrones cambia, el tipo de átomo cambia, y eso significa que se convierte en un elemento diferente.

“Un ejemplo es el potasio, que se encuentra en los plátanos. Si se descompone, se convierte en calcio, un elemento completamente diferente”.

Además, los átomos pueden desintegrarse al desprenderse de protones y neutrones a la vez, convirtiéndose en un átomo nuevo y más pequeño.

¿Significa eso que el átomo original desaparece? ¿Quiere decir que los átomos no son inmortales?

“Es una pregunta interesante. Una forma de responder es que para un físico, el átomo pervive, solo cambió un poco. Pero para un químico, si cambias el potasio en calcio u otra cosa, es una sustancia completamente diferente”, explica.

Para Van Leeuwen, que es un físico, los átomos son inmortales, en el sentido de que incluso si pierden algunas partículas, siguen siendo el átomo original.

Una taza de vidrio que ha perdido su asa sigue siendo una taza, aunque tal vez sea mejor llamarle vaso.

Pero, ¿qué pasaría si el átomo más pequeño de todos, el hidrógeno, que sólo tiene un protón y un electrón, perdiera cualquiera de ellos?

¿Dejaría de ser un átomo? ¿Dejaría de ser... de existir?

Distinto pero igual

“Un átomo de hidrógeno es súper simple”, confirma el físico teórico del CERN Matthew McCullough, quien se dedica a tratar de comprender cómo se comportan las partículas que componen nuestro universo.

La cuestión es si esos átomos tan simples se desintegran.

“Por lo que sabemos, no”, dice.

Nunca se ha visto que suceda, pero eso no significa que no pueda suceder.

Es posible que los átomos de hidrógeno pierdan partículas demasiado lentamente para que lo detectemos. Cuando el primero lo haga, los humanos ya podríamos estar extintos.

“Pero podemos calcular un límite a la rapidez con la que se desintegra un protón y parece que tarda más de 10³⁴ años”.

Eso es 10 con 34 ceros después. Desde un punto de vista humano, eso es mucho más tiempo del que durará nuestra especie, mucho más que la duración probable de la vida de la Tierra y de nuestro Sistema Solar.

De hecho, es mucho, mucho más largo que la edad del universo: es el tiempo transcurrido desde el Big Bang, multiplicado por un billón, multiplicado por un billón de nuevo.

Por lo tanto, parece que los átomos de hidrógeno podrían ser el mejor candidato a ser inmortales.

“Es una cuestión esencialmente especulativa”, apunta McCullough.

“En términos prácticos, sí, yo diría que los átomos son inmortales. En términos absolutos, no creo que lo sean”.

Entonces, técnicamente, los átomos pueden no ser inmortales. Incluso el átomo más pequeño, el hidrógeno, podría desintegrarse en un destello de luz.

Sin embargo, tardaría tanto que, desde el punto de vista de la vida en el planeta Tierra, básicamente podemos ignorarlo.

Hasta aquí, si estás dispuesto a aceptar que un tipo de átomo que se convierte en otro tipo —como cuando el de potasio se descompone en calcio— sigue siendo el mismo, los átomos parecen inmortales.

Pero, qué pasa si vamos a CERN, hogar del Gran Colisionador de Hadrones, donde estrellan partículas a toda velocidad, ¿podría eso destruir un átomo?

Asesinos de átomos

CERN es el laboratorio de física de partículas más grande del mundo, y ahí el físico Van Leeuwen trabaja en ALICE, las siglas de A Large Ion Collider Experiment, que significa ‘Un gran experimento de colisionador de iones’.

“Algo que hacemos es que colisionamos iones de plomo a una energía muy alta. Lo que sucede es que se transforman casi completamente en energía pura, y luego se deshacen en muchos, muchos pedazos”, dice.

“En esas colisiones producimos una temperatura muy alta, 100.000 veces la del núcleo del sol. Y a esas temperaturas, el núcleo se derrite y obtienes un líquido que consiste principalmente en quarks y gluones”.

Los quarks y los gluones son partículas diminutas que forman los protones y neutrones en el núcleo de un átomo. Y cuando haces que dos átomos choquen, obtienes lo que los expertos llaman plasma de quarks-gluones.

El átomo queda “destruido por completo”, señala Van Leeuwen, lo que le borra la cualidad de inmortal.

La pregunta sería si ese tipo de colisiones a alta velocidad de dos átomos ocurren fuera de los laboratorios... y resulta que sí.

“En el universo hay partículas de alta energía, que llamamos rayos cósmicos, y cuando golpean un átomo, también lo pueden destruir”, cuenta.

“Eso ocurre ocasionalmente en la atmósfera: si la energía es lo suficientemente alta, calienta tanto el núcleo que se evapora o se derrite”.

Aunque los átomos no colisionen con los rayos cósmicos con mucha frecuencia, sucede, y ahí termina su vida eterna... eso si no tuvieron la mala suerte de terminar en el experimento de Van Leeuwen.

“Somos asesinos de átomos”, confiesa.

Entonces, los átomos no son inmortales.

Pero la gran mayoría de los que componen el planeta Tierra seguirán allí cuando muramos, cuando nuestros hijos mueran e incluso cuando se extinga la raza humana.

Así que, aunque no son técnicamente inmortales, desde nuestro punto de vista como seres mortales, bien podrían serlo.

Pero, entonces, ¿por qué todo lo vivo muere?

“Creo que hay una diferencia entre la inmortalidad y la mortalidad versus la vida”, señala la astrobióloga Betül Kaçar de la Universidad de Wisconsin-Madison en Estados Unidos.

Átomos que piensan

Kaçar está buscando vida más allá de la Tierra, así que piensa mucho en la vida misma.

“Estamos compuestos de productos químicos. No hay duda de eso —dice—. Pero ciertamente sucedió algo muy único en nuestro planeta que no hemos visto en ningún otro lugar: este es el único donde los átomos hacen la transición a un estado que exhibe un comportamiento vivo”.

¿Qué hace que unos átomos se unan en una estrella asombrosa pero que no está viva y otros se unan para hacer vida? ¿Qué tiene de especial un grupo de átomos que hace que algo esté vivo?

“Piensa en un copo de nieve: unos productos químicos se ensamblan, adoptan una forma estable, existen por un tiempo”.

Si en ese tiempo pudiera dar a luz “a otros copos de nieve, los cuales producirían más copos de nieve, y luego formarían una comunidad, que formaría un bioma completo, que formaría un ecosistema completo, que cambiaría el planeta”, esa configuración precisa de átomos contaría como viva.

Pero los copos de nieve sólo se derriten. En cambio, las bacterias, las plantas y los animales, que pueden hacer nuevas versiones de sí mismos.

“Esa es la diferencia entre una colección de átomos estáticos y la vida. Sigue siendo la misma química, pero esta vez, la vida es química que tiene memoria”, afirma.

“Así que tal vez necesitemos separar la vida de su composición, y más bien tratar de extraerla como un comportamiento. Por eso entra en juego la reproducción, la competencia, la cooperación, las diferentes dinámicas a lo largo del tiempo”.

La vida, entonces, es más que una combinación de diferentes átomos. Se trata de la forma en que esos átomos interactúan entre sí, lo que puede sonar vago, pero describir la vida no es la tarea más fácil.

“Definitivamente debemos resistirnos a las narrativas simples. Sí, por supuesto, podemos ver que la vida necesita reproducirse, pero muchos químicos también pueden crear más químicos.

“Hay una especie de química de inteligencia, por así decirlo, que está codificada en la capacidad de la vida. Y necesitamos comprender cómo surge este tipo de comportamiento a partir de un mero conjunto de químicos. En eso es que estamos trabajando”.

Entre tanto, hay cosas que sabemos.

“Hay millones de veces más átomos en tu cuerpo que el número estimado de estrellas en el universo conocido”.

Y los muchos átomos de los que estamos hechos no se desperdician cuando morimos. Pasan a ser parte de más vida, desde otros humanos hasta pequeños microbios.

“En un sentido muy profundo, somos inmortales pues nuestros átomos, después de que nos hayamos ido, estarán aquí, y serán una fuente de alimento para otra cosa”, afirma.

“Incluso después de que los humanos se extingan, habrá diferentes formas de vida en este planeta que prosperarán con eso. En ese sentido, somos eternos”.

Además somos una versión de vida con “una habilidad que creemos que no tiene ninguna otra criatura viviente: la capacidad de cuestionar, preguntar, maravillarse”.

“Si lo piensas —agrega—, podríamos ser la única composición de átomos en el universo que reflexiona sobre su existencia”.

“Básicamente somos un montón de átomos que cuestionan su propia mortalidad”.

Por Caroline Steel

BBC Mundo

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