sábado, 13 de octubre de 2012

Sonoluminiscencia: la conversión del sonido en luz

Resulta difícil de creer, pero los físicos han conseguido convertir sonido en luz dentro de sus laboratorios. Para reproducir la sonoluminiscencia -que así llaman a este singular fenómeno- aplican ultrasonidos a un líquido; las ondas generan pequeñas burbujas (cavidades) que, si colapsan rápidamente, alcanzan temperaturas, dentro de ellas, que superan los diez mil grados; en tales condiciones se forma un plasma que emite destellos de luz. 
¿Cómo sucede? Recuerde el lector aficionado que las ondas sonoras (el sonido) consisten en una serie de compresiones y expansiones sucesivas del aire. Durante la compresión, se produce un aumento de presión en el seno de la minúscula pompa de aire, que la obliga a colapsarse; a medida que la pared de la esferita gaseosa (de millonésimas de metro de tamaño)  se aplasta, se propaga una onda de choque (similar a la que se produce en el aire cuando un avión supera la velocidad del sonido) hacia su interior, calentándolo, hasta que se detiene la implosión; entonces estalla hacia afuera emitiendo luz y radiación ultravioleta. La burbuja consigue que la energía se concentre mil millones de veces porque, si bien las vibraciones acústicas se miden en centímetros, la luz sale de una región diminuta (considere el lector entendido que cada vez que el radio de la burbuja se reduce cien veces, su volumen disminuye un millón). Como al concentrar la energía en un espacio minúsculo aumenta su temperatura, el punto caliente que se forma en el interior podría alcanzar un millón de grados si la onda de choque sobreviviera hasta las veinte milmillonésimas de metro; teóricamente sería posible llegar incluso a diez millones, tan caliente como el interior del Sol. 
          Puede interesarnos que el fenómeno se haga estable: se ubica entonces la onda acústica dentro de un líquido para conseguir que una única burbuja se expanda y contraiga, emitiendo un destello de luz en cada colapso, y repitiendo una y otra vez el proceso de forma periódica. 
En 2002, Rusi P. Taleyarkhan aseguró que había producido fusión nuclear en las burbujas creadas en un líquido por ondas ultrasónicas; sin embargo, el experimento no ha podido reproducirse y otros investigadores han concluido que estaba mal concebido, incluso que era fraudulento. A pesar del dictamen negativo, el escritor es optimista; el fenómeno le parece prometedor, la teoría no presenta contradicciones y tal vez otro investigador tenga éxito donde Taleyarkhan falló.

11 comentarios:

C. Armesto dijo...

Estimado amigo

En el artículo que publiqué el 16 / 8 /2008 comentaba las posibilidades de la fusión nuclear fría inducida por muones.

La pretendida fusión obtenida por Martin Fleischmann y Stanley Pons mediante métodos electroquímicos resultó ser falsa.

Saludos cordiales de Epi

C. Armesto dijo...

Estimado amigo

El ITER, el reactor termonuclear experimental internacional que se está construyendo en Francia, pretende conseguir la fusión de núcleos de hidrógeno alcanzando temperaturas de un centenar de millones grados; usará el magnetismo (modelo tokamak). Está entre los diez proyectos científicos más costosos de la historia.

Cordiales saludos
Epi

C. Armesto dijo...

Estimado amigo

Efectivamente no hay material que aguante tales temperaturas; nada hay sólido a una temperatura superior a diez mil grados.
El plasma de fusión se maneja moviéndolo en círculos mediante campos magnéticos.

Saludos de Epi

C. Armesto dijo...

Estimado amigo

La Voyager I obtiene la energía para su funcionamiento de la desintegración del plutonio. Es energía nuclear, pero fisión y no fusión.

Me parece más elegante aprovechar el impulso debido a los fotones construyendo velas solares (no necesitan motores ni combustible): ya funcionaron en órbita dos, en los años 2010 y 2011. No conozco ninguna otra tecnología que pudiera alcanzar las estrellas.

Saludos cordiales
Epi

C. Armesto dijo...

Estimado amigo

En el año 1989 un comité de expertos demostró que la pretendida fusión obtenida por Martin Fleischmann y Stanley Pons mediante métodos electroquímicos era falsa. En el año 2004 otro comité volvió a repetir el estudio y llegó a la misma conclusión.

Agua pesada es agua cuyos hidrógenos son el isótopo del hidrógeno llamado deuterio; nada más. Se le llama agua pesada porque seiscientos mil trillones de moléculas de agua pesan veinte gramos, en vez de los dieciocho habituales.

Saludos de Epi

C. Armesto dijo...

Estimado amigo

Tienes razón: no me expresé con precisión.

La temperatura del núcleo solar alcanza quince millones de grados. Lo que yo quería decir es que se alcanzan temperaturas del mismo orden que la temperatura del interior del Sol. La economía de palabras que nos recomienda Quevedo: “Lo bueno si breve dos veces bueno”, a veces, me juega malas pasadas.

Saludos cordiales

C. Armesto dijo...

Estimado amigo

El ITER no es ficción, es real. En 2016 se aprobó su planificación: el primer plasma en el año 2025 y las operaciones con deuterio y tritio en 2035.

Te aclaro que
1º El ITER se basa en el confinamiento magnético de plasma en una cámara de vacío con forma toroidal.
2º El combustible para lograr la fusiono nuclear es una mezcla de deuterio y tritio (isótopos del hidrógeno) que se calienta a temperaturas próximas a ciento cincuenta millones de grados.
3º Los campos magnéticos se utilizan para mantener el plasma lejos de las paredes de la cámara.
4º Es fusión nuclear, pero nada tiene que ver con la fusión nuclear fría.

Saludos

C. Armesto dijo...

Estimado amigo

Existen dos posibilidades para producir energía mediante fusión nuclear:

1º Mediante confinamiento magnético. La Unión Europea está construyendo el ITER.
2º Mediante fusión inercial con empleo de láseres de alta potencia. La construcción de la instalación NIF (National Ignition Facility) en Estados Unidos comenzó en 1997 y finalizó en 2009.

Saludos

C. Armesto dijo...

Estimado amigo

En el año 2008, un comité de la Universidad de Purdue juzgó culpable a Taleyarkhan de "mala conducta científica”, por lo que más que fallo del investigador habría que calificar de fraude su hipotético descubrimiento.

Saludos

C. Armesto dijo...

Estimado amigo

1. ¿Por qué los científicos hacen fraudes? Porque son humanos y como cualquier humano puede tomar decisiones buenas o malas.

2. No sólo en el campo de la física se dan fraudes; te comento dos fraudes científicos en el campo de la biología; uno muy sonado y otro infame, porque pone en peligro vidas humanas. Hwang Woo-suk, en el 2004, publicó en la prestigiosa Science que había clonado embriones humanos. En 1998 Andrew Wakefield relacionó, con datos falsos, la vacuna triple vírica con el autismo.

Saludos

C. Armesto dijo...

Estimado amigo

Es fácil confundirse porque se emplean las mismas palabras con significados absolutamente diferentes:
La fusión de núcleos atómicos es la reacción nuclear que ocurre en las estrellas, en las bombas atómicas H y, cuando se haya logrado, en los reactores de fusión.
La fusión del núcleo de un reactor nuclear significa que los materiales con los que está hecho el reactor nuclear se funden, o sea, cambian de estado sólido a estado líquido, como cuando se funde el hielo; nada tiene que ver con una reacción de fusión nuclear.

Compara las temperaturas: para que se fundan núcleos atómicos se requieren temperaturas de millones de grados, en cambio no hay compuesto cuyo punto de fusión supere cuatro mil grados; con sólo dos mil grados se habrá fundido el núcleo de un reactor nuclear; considera que la lava de un volcán está sólo a algo más de mil grados.

Saludos