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Consiguen crear materia a partir de la Luz

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Física    ~    Comentarios Comments (0)

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Publicado por Medciencia y proveniente de Nature Photonics, ayer día 20 de mayo de 2.014, se publicó la noticia de algo que tantas veces he comentado aquí: La luz es un estado de la materia que se muestra en forma de pura energía.En aquel trabajo comentaba:

“Si la ecuación de Einstein es cierta… ¡Sí, se podría! Convertir energía en materia. Veámos lo que nos dice al respecto Asimov y como lo desarrolla.”

 

Isaac.Asimov01.jpg

 

Asimov en 1.965           

 

“Sí, sería posible convertir energía en materia, hacerlo en grandes cantidades resulta poco práctico. Veamos por qué. Según la teoría de Einstein, tenemos que E = mc2, donde E representa la energía, medida en ergios, m representa la masa, medida en gramos, y c es la velocidad de la luz en centímetros por segundo. La luz se propaga en el vacío a una velocidad aproximada a los 30.000 millones (3×1010) de centímetros por segundo. La cantidad c2 representa el producto c×c, es decir: 3×1010 × 3×1010, ó 9×1020. Por tanto, c2 es igual a 900.000.000.000.000.000.000. Así pues, una masa de un gramo convertirse, en teoría, en 9×1020 ergios de energía.”

Pero leámos la noticia tal como ha sido publicada:

photon-photon

 

“Si hay en el mundo de la física una ecuación que todo el mundo conozca, esa es sin duda la famosa E = mc2 que estable una estrecha relación entre la masa y la energía. Este principio dio paso en una revolución en la física y el resto de áeras ya que sentó las bases para la creación de las bombas atómicas, entender el funcionamiento del sol o realizar análisis tipo PET entre otros. Pues bien, hace un par de días se publicó el siguiente hito relacionado con esta ecuación: la creación de matería a partir de luz.

 

UntitledPara entender bien el mecanismo por el cual se crea materia a partir de luz hay que interiorizar muy bien la ecuación de Einstein. Para ello hay que entender la materia y la energia como distintas caras de una misma moneda, no como cosas independientes. Por poner un ejemplo podemos pensar que la materia es como una obra de teatro y la energía como una novela, de forma que ambas son obras literarias, pero con formas diferentes. Podemos transformar una en otra, pero la cantidad de texto se verá reducida.

Es decir, si tenemos una pequeña obra de teatro y queremos pasar esa teatro a novela, deberemos cambiar el formato e introducir más descripciones y narración, aumentando la extensión de la misma; justo al contrario que sucedería si lo hacemos en sentido contrario. En la realidad física esta relación entre la cantidad de energía y de materia es la velocidad de la luz al cuadrado, un número enorme que en el sistema de unidades internacional es: 90000000000000000 metros por segundo.

 

 

Esquema del dipositivo empleado en el Imperial College.

Esquema del dipositivo empleado en el Imperial College.

 

 

Esta es una de las razones por las que convertir energía en materia es muy complicada. Hasta la fecha, esto solo se había conseguido realizar en presencia de más materia. Pero los físicos del Imperial College de Londres consiguieron hacer chocar fotones (partículas sin masa que transportan energía luminosa) y crear pares de electrones y positrones en el vacío, obteniendo estas nuevas partículas que sí tienen masa.

Y así es como se ha dado el último paso que quedaba en la física de laboratorio para obtener todas las combinaciones posibles de energía-masa antes y después de la reacción y muy probablemente sentará las bases de una nueva generación de aceleradores de partículas en los que se hará colisionar luz para obtener partículas subatómicas de todo tipo.”

 

En aquel trabajo mío publicado en este Blog, continuaba diciendo:

 

 


Convertir la energía en materia requiere el proceso contrario al de converti la masa en energía, y, desde luego, se necesitaría una inmensa cantidad de energía para conseguir algo de masa. Fijémonos en que un fotón gamma, por ejemplo, aún siendo muy energético, sólo daría lugar a un electrón y un positrón (siendo la masa de ambos ridícula).

El ergio es una unida muy pequeña de energía que equivale a: “Unidad de o energía utilizado en el sistema c.g.s y actúa definida como realizado por una fuerza de 1 dina cuando actúa a lo largo de una distancia de 1 cm: 1 ergio = 10-7 julios”. La kilocaloría, de quizá mucho más conocido, es igual a unos 42.000 millones de ergios. Un gramo de materia convertido en energía daría 2’2×1010 (22 millones) de kilocalorías. Una persona puede sobrevivir cómodamente con 2.500 kilocalorías al día, obtenidas de los alimentos ingeridos. Con la energía que representa un solo gramo de materia tendríamos reservas para unos 24.110 años, que no es poco para la vida de un hombre.

O digámoslo de otro modo: si fuese posible convertir en energía eléctrica la energía representada por un solo gramo de materia, bastaría para tener luciendo continuamente una bombilla de 100 vatios durante unos 28.200 años.

 

 


 

 

 

Claro que una cosa es convertir la masa en energía y otra muy distinta lo contrario, pero ¿ sería posible convertir energía en materia? Bueno, ya antes hemos dado la respuesta: Sí, pero a costa de un gasto ingente de energía que haría el poceso demasiado costoso y poco rentable. Fijémonos en estos ejemplos:

La energía que representa un gramo de materia equivale a la que se obtendría de quemar unos 32 millones de litros de gasolina. Nada tiene de extraño, por tanto, que las bombas nucleares, donde se convierten en energías cantidades apreciables de materia, desaten tanta destrucción.

La conversión opera en ambos sentidos. La materia se puede convertir en energía y la energía en materia. Esto último puede hacerse en cualquier momento en el laboratorio, donde continuamente convierten partículas energéticas ( fotones de rayos gamma) en 1 electrón y 1 positrón sin ninguna dificultad. Con ello se invierte el proceso, convirtiéndose la energía en materia.

 

 

 


De momento, no hemos podido conseguir gran cosa para fines pacíficos en lo que a las reacciones nucleares se refiere. Si acaso la energía de fisión de las Centrales nucleares que, en realidad, no es muy aconsejable, y, por otro lado, con fines armamentísticos con las bombas atómicas y de otro que utilizan la fusión.

Pero estamos hablando de una transformación de ínfimas cantidades de masa casi despreciable. ¿Pero podremos utilizar el mismo principio para conseguir cantidades mayores de materia a partir de energía?

Bueno, si un gramo de materia puede convertirse en una cantidad de energía igual a la que produce la combustión de 32 millones de litros de gasolina, entonces hará falta toda esa energía para fabricar un solo gramo de materia, lo que nos lleva al convencimiento de que no sería muy rentable invertir el proceso.”

 

 

 

El Imperial College London (cuyo nombre oficial es The Imperial College of Science, Technology and Medicine) es una prestigiosa universidad británica, especializada en la ciencia, la ingeniería, la medicina y los negocios. Regularmente emplazada entre las tres mejores universidades británicas junto con Cambridge y Oxford, el Imperial College fue nombrada 5ª mejor universidad del mundo por el ranking de THE – QS World University Rankings.

Así que todo aquello que nbos decía decía Asimov,  hace ya muchos años,  no era factible llevarlo a la práctica en aquellos momentos y, ha sido precisamente ahora, muchos años más tarde,  cuando unos científicos del Imperial Collegue de Londres han dado el primer paso en esa dirección.

¿Hasta dónde llegaremos?

emilio silvera