Secretos en el interior de los planetas allanan el camino hacia una energía más limpia

Wendy Taylor
STFC
Traducción al español por Ciencia Kanija
23/10/08

Configuración de una muestra en el área de objetivo del láser Vulcan

Una investigación que ha proporcionado una comprensión más profunda del centro de los planetas podría también allanar el camino en la búsqueda mundial de una energía más limpia.

Un equipo internacional de científicos, liderados por la Universidad de Oxford, trabajando junto con investigadores de la Instalación Central Láser del consejo de Instalaciones científicas y Tecnológicas (STFC), ha logrado una visión más profunda de la materia densa y caliente del centro de los planetas y como resultado, ha proporcionado una mayor comprensión de la fusión termonuclear controlada. El artículo completo sobre esta investigación se ha publicado el 19 de octubre en la revista científica Nature Physics.

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Esta visión más profunda en los planetas podría extender nuestra comprensión de la energía de fusión – la misma energía que alimenta al Sol, y la fusión dirigida por láser como una futura fuente de energía. La energía de fusión está ampliamente considerada como una fuente de energía atractiva y ambientalmente limpia, que usa agua del mar como fuente principal de combustible, donde no se genera ningún gas invernadero ni materiales de residuos radiactivos de vida larga.

Usando el láser Vulcan del STFC, el equipo ha usado un intenso haz de rayos-X para identificar y reproducir con éxito las condiciones que se encuentran dentro del núcleo de los planetas, donde la materia sólida tiene una temperatura que supera los 50 000 grados. La comprensión de este complejo estado de la matera en estas condiciones extremas es uno de los grandes retos de la física contemporánea. Los resultados de los experimentos de Vulcan están dirigidos a mejorar nuestros modelos de Júpiter y Saturno y a lograr unas mejores restricciones sobre su composición y la edad del Sistema Solar.

Usndo unas medidas de dispersión inelástica de rayos-X sobre una muestra de litio comprimido, se demostró como los estados de la materia densa y caliente pueden diagnosticarse y se pueden obtener sus propiedades estructurales. Las propiedades termodinámicas – temperatura, densidad y estado de ionización, se midieron usando una combinación de diagnósticos no invasivos de alta precisión con rayos-X y con simulaciones numéricas avanzadas. El experimento ha revelado que la materia del centro de los planetas está en un estado intermedio entre sólido y gas a lo largo de longitudes mayores de 0,3 nanómetros. Para poner esto en un contexto, 1 nanómetro equivale ¡a menos de 1/10000 veces el diámetro de un cabello humano! Los resultados demostraron que la materia extrema se comporta como un líquido cargado, pero a distancias menores actúa más como un gas.

El Dr. Gianluca Gregori, de la Universidad de Oxford y de la Instalación Central Láser del STFC dijo: “El estudio de los estados de la materia densos y calientes, en este experimento sobre el litio, muestran aplicaciones prácticas para la fusión termonuclear controlada, y también representa una comprensión significativa relacionada con los entornos astrofísicos que se encuentran en el núcleo de los planetas y la corteza de las viejas estrellas. Esta investigación, por tanto, no sólo hace posible formular modelos más precisos de la dinámica planetaria, sino también extender nuestra comprensión de la fusión termonuclear controlada donde tales estados de la materia, es decir líquido y gas, deben cruzarse para iniciar reacciones de fusión. Este trabajo expande nuestro conocimiento sobre los sistemas complejos de partículas en los que las leyes que regulan su movimiento son tanto clásicas como mecánico cuánticas”.

El Profesor Mike Dunne, Director de la Instalación Central Láser en el STFC dijo: “Usar estos lásers de alta potencia par encontrar soluciones a temas astrofísico en un área que ha tenido una gran actividad en el STFC durante algún tiempo. Estamos entusiasmados con que el láser Vulcan haya contribuido a un trozo tan significativo de la investigación. El uso de lásers extremadamente potentes se muestra como una aproximación particularmente efectiva para las soluciones a largo plazo de energía sin carbono”.