Físicos del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) han recreado en sus laboratorios, por primera vez, uno de los procesos claves que permiten la producción de energía nuclear en el interior de las estrellas densas. Este trabajo puede ayudar a los científicos en el estudio de materias tales como la fusión nuclear como posible fuente de energía, y se manifiesta como un nuevo método para el estudio y modelado de objetos estelares densos del tipo de las enanas blancas.

National Institute of Standards and Technology (NIST) 26.01.2005

Esta imagen en falso color muestra un plasma ultra frío compuesto por 26.000 iones de berilio, el cual se torna fluorescente al ser golpeado por un pulso de láser

Los experimentos del NIST, descritos en la edición del 18 de enero de la publicación Physical Review Letters, incluyen mediciones de las temperaturas alcanzadas por cristales ultra fríos a medida que se derriten. Primero y mediante campos eléctricos y magnéticos se atrapa un “plasma” de decenas de millares de átomos de berilio cargados por separado, luego este se enfría por láser hasta que casi alcanza el cero absoluto. Cuando el láser se apaga, el plasma comienza a calentarse. A 10 miligrados kelvin – apenas 0,01 grados por encima del cero absoluto – la temperatura se eleva de pronto más de 10.000 millones de veces más rápido de lo que la teoría predecía. Se cree que este estallido de energía en un sistema muy frío de partículas altamente interactivas, imita a los sucesos que se dan en el ardiente interior de las estrellas densas, donde los plasmas compuestos por átomos altamente cargados experimentan reacciones nucleares aceleradas.

Los iones de berilio, son usados con frecuencia en las investigaciones que realiza el NIST sobre temas tales como el desarrollo de futuros relojes atómicos y en estudios sobre computación cuántica. Este tipo de calentamiento rápido fue percibido por primera vez en unos experimentos que trataban de preparar estados especiales de los iones de berilio que permitieran mejorar la precisión de un reloj atómico.

Los científicos han sospechado durante décadas que la fusión de átomos que alimenta las estrellas se ve favorecida cuando los plasmas de sus núcleos reducen, de algún modo, la repulsión natural entre iones con carga, lo cual incrementa las oportunidades de que pares de iones colisionen y produzcan reacciones nucleares. Los investigadores del NIST se encontraron con que, a una cierta temperatura, los iones de berilio atrapados también colisionan con mayor frecuencia y que la temperatura del plasma de pronto se dispara. En este caso, las colisiones dan como resultado una transferencia de energía entre dos tipos de movimientos efectuados por los iones.

La investigación fue financiada parcialmente por la Oficina de Investigación Naval y la Fundación Nacional de Ciencia.

*M.J. Jensen, T. Hasegawa, J.J. Bollinger, y D.H.E Dubin. 2004. Rápido calentamiento de un plasma fuertemente emparejado cerca de la fase de transición sólido-líquida. Physical Review Letters, 18 Enero.

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Traducido por Miguel Artime para