04/Feb/09

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Crean la luz más brillante de las logradas en un laboratorio

Es un avance de investigadores argentinos. El equipo de investigación superó en cien veces su propio récord

Mediante una "transmutación" de dimensiones liliputienses, investigadores argentinos lograron batir su propio récord y crearon la luz más brillante de las logradas hasta ahora en un laboratorio. Lo hicieron convirtiendo sonido en luz con un "martillo líquido" de ácido fosfórico en el que comprimieron una burbuja infinitesimal de gas xenón.

"En nuestro anterior trabajo, habíamos alcanzado una luminosidad un 60% mayor que el máximo logrado hasta ese momento", cuenta el ingeniero nuclear Fabián Bonetto, investigador del Conicet en el Laboratorio de Cavitación y Biotecnología, del Instituto Balseiro, en el Centro Atómico Bariloche. "En este nuevo estudio, utilizamos una técnica totalmente distinta y la aumentamos un 10.000%. Logramos la luz más intensa que se haya obtenido hasta ahora en el laboratorio, con sonoluminiscencia: cien veces más brillante que lo que se había conseguido hasta ahora."

Esta luz intensísima, producida a partir de las oscilaciones de la burbuja de xenón, equivale a la que emitiría una lámpara incandescente de unos 400 vatios.

"Una bombita hogareña puede tener una potencia eléctrica de 100 vatios, o sea que la burbuja sería unas cuatro veces más brillante", compara Bonetto, que firma el trabajo que acaba de publicarse en Physical Review junto con Raúl Urteaga y Pablo García-Martínez.

El experimento, que alcanzó temperaturas de hasta 25.000 grados, ofrece conocimiento básico sobre el comportamiento de la materia, pero también la posibilidad de utilizarlo para develar fenómenos que hasta ahora era imposible estudiar en la Tierra.

"Hoy no existen hornos que funcionen a esa temperatura", explica el científico. "Con este fenómeno, uno podría emular reacciones químicas que se producen en la alta atmósfera, con la ventaja de que, a diferencia de lo que ocurría en nuestro trabajo previo, en el que la mínima cantidad de materia involucrada exigía instrumentos de detección con los que todavía no contamos, con esta tecnología tenemos 1.000 veces más átomos involucrados, de modo que la hipótesis de utilizarlo como microrreactor químico se acerca mucho más a una posibilidad real."

Para su estudio, los investigadores utilizaron un recipiente cilíndrico de vidrio de 20 cm de alto y 12 mm de diámetro, con ácido fosfórico a una concentración del 102% y una presión de xenón de 27 milibares o 27 milésimas de atmósfera.

"Dentro del cilindro, hacemos levitar una burbuja del gas noble xenón, de 50 micrones de diámetro", explica Bonetto, "mientras lo hacemos rotar a 29 hercios (29 veces por segundo) y lo agitamos en forma vertical 16 veces por segundo (equivalente a 16 hercios). Esto produce un sonido de muy baja frecuencia, prácticamente inaudible. Pero el violento colapso de la burbuja se oye como un martillazo. De allí, el nombre de «martillo líquido» con que se conoce el dispositivo. Es un sonido muy audible, casi molesto."

Los científicos utilizaron una técnica de láser de características muy específicas para estudiar lo que ocurre durante esta "catástrofe" microscópica. "Sabiendo cómo cambia la burbuja en función del tiempo, podemos conocer la violencia del colapso", detalla Bonetto.

La sonoluminiscencia cautiva a los científicos desde que se descubrió, en 1989. Ocurre cuando una burbuja de gas colapsa tan fuertemente que la energía que concentra produce emisión de luz. Los investigadores estudian la creciente intensidad de los pulsos de luz y las temperaturas máximas que se obtienen con este efecto.

"El sonido hace oscilar la burbuja 30.000 veces por segundo", explica Bonetto. "Lo que produce la concentración de energía es el colapso no lineal que se produce en ella. Se expande lentamente (durante 30 microsegundos o 30 millones de picosegundos), se crea un vacío adentro y después colapsa violentamente. Durante ese colapso calienta el xenón (en algunas decenas de picosegundos) a temperaturas que son las que producen la emisión de luz y en las que el gas se hace líquido. Si uno colapsara de esa manera un Fiat Uno, terminaría con un cubito de un centímetro de lado. Es la fuente de luz blanca más rápida que se conoce."

Fuente: La Nación. Aportado por Eduardo J. Carletti