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Nuevos retos en el universo de lo diminuto

Denisse Joana Flores
15/abr/2012

Cuando parecía que el límite en tecnología a niveles micrométricos se había alcanzado, el estudio de partículas en escalas aún más diminutas (la llamada escala femtométrica) propone nuevos retos para comprender fenómenos del universo y de la estructura elemental de la materia e inclusive generar técnicas de diagnóstico de enfermedades.

Este 12 de abril, en su visita al IFUNAM para celebrar su ingreso como miembro a la Academia Mexicana de Ciencias (AMC) y con una ponencia titulada "Cambio de fase nuclear líquido-gas. ¿Qué hemos aprendido?", Jorge Alberto López Gallardo, investigador de la Universidad de Texas en El Paso, charló sobre núcleos atómicos, su comportamiento y los avances en el campo.

Ante la presencia de Manuel Torres, director del IFUNAM; Efraín Chávez, investigador del mismo instituto; y Arturo Menchaca, presidente de la AMC, el investigador detalló la larga trayectoria que el estudio de los cambios de fase en materiales nucleares ha seguido desde la década de los ochentas.

Según la literatura científica, durante décadas los físicos nucleares mantuvieron la idea de que los núcleos atómicos de distintos elementos químicos se comportaban únicamente como un líquido Sin embargo, desde principios de este siglo, algunos experimentos mostraron que los protones y los neutrones (componentes esenciales de los núcleos atómicos) podían cambiar de una fase líquida a una gaseosa.

López Gallardo explicó que los resultados de tales experimentos propiciaron nuevas hipótesis sobre la posibilidad de encontrar sistemas pequeños y de corta vida con particularidades termodinámicas, es decir, procesos caracterizados por alteraciones térmicas.

Desde entonces surgieron esfuerzos experimentales y teóricos que lograron explicar este fenómeno. “Nos preguntamos: ¿qué sucede en una reacción donde dos núcleos chocan y (el elemento) se calienta?, ¿cuál va ser la ecuación que lo describa? Así comenzamos a pensar que al aumentar la temperatura, aumentaría la presión y tendríamos este tipo de comportamiento (cambio de fases)”, dijo el físico.

Las posibilidades de encontrar una región en la que el núcleo se comportara como líquido y otra región en la que se comportara como gas comenzaron a cobrar fuerza. Las primeras teorizaciones al respecto fueron publicadas en la revista Nature en 1983 por Philip J. Siemens bajo el título "Liquid-gas phase transition in nuclear matter".

Los análisis continuaron y durante poco más de dos décadas se desarrollaron varios modelos teóricos acompañados de datos experimentales. No fue hasta que desarrollaron un instrumento denominado curva calórica que los físicos fueron capaces de identificar la transición de fases finalmente.

Durante la transición de fase, este instrumento identifica la energía que se produce cuando las uniones entre partículas se rompen, un fenómeno que se manifiesta como una temperatura constante y que gráficamente traza una curva calórica plana.


La curva calórica permitió identificar una transición de fase.

“Se necesitó de muchos experimentos, selección e invención de detectores especiales (capaces de reconstruir la reacción entre el choque de átomos) para llegar hasta aquí. Esto fue muy difícil”, explicó el investigador a Noticias IFUNAM.

Recientemente las aplicaciones de estos estudios, dijo, están relacionadas con la construcción de aceleradores capaces de generar isótopos, los cuales pueden ser muy útiles en la radiofísica-médica para desarrollar trazadores que permitan diagnosticar enfermedades (como el cáncer).

De acuerdo con el investigador, los hallazgos relacionados con los cambios de fase en los nucleos atómicos también pueden aplicarse en la astrofísica para explicar procesos relacionados con el nacimiento de una estrella de neutrones, que surge a partir de una explosión supernova.

Ahora, con los datos obtenidos, el investigador ya planea extender su campo hacia las reacciones de núcleos radiactivos, lo que dará más información relevante sobre la naturaleza de los núcleos atómicos.

Las principales aportaciones de López Gallardo han sido en el campo de los mecanismos de reacción nuclear.

El doctor López Gallardo es uno de los pocos miembros eméritos vitalicios de la Sociedad Mexicana de Física.

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