Ciencia y salud

Por José Antonio Lozano Teruel

Física saludable

Tras varios miles de años de existencia la física sigue gozando de buena salud. Objetivos de sus estudios son el conocimiento de los componentes fundamentales del Universo y de la naturaleza y los efectos de las fuerzas relacionadas con tales componentes.

Aunque la elaboración de ideas sobre el mundo físico se pueden remontar a la misma aparición de la especie humana, fueron los filósofos griegos los que comenzaron a imaginar un cuerpo de doctrina, con la teoría de los elementos, elaborada en el siglo V antes de Cristo y el atomismo de Leucipo, aparecido un siglo después. Sin embargo, hubo de esperar hasta principios del siglo XIX para que la física quedase definida como un campo bien definido del conocimiento.

COSMOLOGÍA. Uno de los portales de física más interesantes en Internet es Physicsweb (physicswe.org), donde es posible encontrar excelentes artículos profesionales y divulgativos, noticias, enlaces, anuncios de acontecimientos científicos, etcétera. Para demostrar el auge y empuje de las investigaciones físicas, entre todas las posibilidades existentes, Belle Dumé, ha analizado los diez campos en los que el pasado año se dieron avances más importantes y que vamos a resumir en esta divulgación.

Podemos iniciarlos con la cosmología. Gracias al análisis de los datos recogidos durante más de 12 meses por la NASA a través de la sonda del observatorio espacial Wilkinson Microwave Anisotropic Probe (WMAP), el pasado año se pudo disponer del primer mapa detallado de la radiación cósmica de fondo, que es como un eco restante del lejano Big-Bang. La consecuencia más importante es la de que el mapa confirma el modelo inflacionario del universo propuesto por el Big-Bang, ocurrido hace unos 13.700 millones de años. Tras la explosión inicial se produjo una expansión rapidísima del universo y, en cuanto a cuando ocurrió la primera generación de estrellas, fue casi inmediatamente, transcurridos solo unos 200 millones de años. La idea predominante actualmente es la de un universo plano, infinito, constituido por un 4% de materia ordinaria, un 23% de materia oscura y un 73% de energía oscura. Sin embargo, los grandes enigmas cosmológicos siguen abiertos. Hace pocos meses un grupo de investigadores franceses y americanos sugerían que el universo podría ser finito y con una forma dodecaédrica, basándose también en ciertos datos del WMAP para regiones espaciales separadas por grandes ángulos.

Relacionado con el mundo infinitamente grande de la Cosmología se halla el infinitesimal de las partículas elementales de la materia, presentes en los inicios del Big-Bang, cuya búsqueda en la materia actual es, a veces, muy laboriosa. El modelo standard de la materia había aclarado que la materia está compuesta de partículas (y/o antipartículas) fermiones, formados por otras partículas elementales quarqs y leptones, en diversas combinaciones.

Aunque el gran objetivo sigue siendo la identificación total del bosón de Higgs, el año pasado se dieron novedades importantísimas y trascendentes. Primero, investigadores americanos de Stanford anunciaron en abril, el hallazgo de una nueva partícula (un D-mesón) constituido por cuatro quarqs (aun no se ha confirmado por otros grupos). En junio, investigadores japoneses indicaron la primera evidencia de la existencia de un pentaquarq (dos quarqs up, dos quarqs down y un antiquarq) strange, en contraste con las partículas conocidas hasta ahora, los mesones (con un quarq y un antiquarq) y los bariones (3 quarqs o 3 antiquarqs). Y, al finalizar 2003, la noticia más peculiar. En Japón, en el laboratorio KEK, anunciaban la existencia de una nueva partícula subatómica, la X(3782), que no se ajustaba a ninguno de los esquemas hasta ahora conocidos. ¿Será otro mesón con cuatro quarqs?.

ONDAS. En óptica, electricidad y magnetismo, los avances han sido muy grandes. Algunos ejemplos:

a. Óptica: 1.Tras tres años de debates se ha aclarado que los materiales artificiales con índice de refracción negativo no violan las leyes de la física. Estos materiales curvan la luz en dirección opuesta a los materiales naturales; 2. Por primera vez se ha observado un efecto Doppler inverso en una línea de transmisión; 3. En Alemania un grupo investigador consiguió enfocar un haz de luz láser hacia el blanco más pequeño hasta ahora conocido, solo 0,06 micrones cuadrados.

b. Electricidad. En octubre pasado, unos ingenieros canadienses anunciaron una nueva forma de producir energía, tras 160 años de la última conocida. Se consigue bombeando agua por unos microcanales practicados en un disco de vidrio, consiguiendo generar una corriente eléctrica, es decir, se ha logrado convertir en electricidad la energía de un líquido en movimiento, sin necesidad de ningún otro dispositivo.

c. Magnetismo. Un nuevo récord. Se trata del cobalto, al que se le ha determinado una energía anisótropa magnética de 9,3 meV por átomo. La energía anisótropa magnética controla el alineamiento de los espines atómicos causantes del magnetismo.

CUÁNTICA. En la carrera hacia la creación de un verdadero ordenador cuántico se han realizado progresos notables. Así, varios grupos investigadores han conseguido manejar qubits (el equivalente cuántico de los bits ordinarios) en dispositivos de estado sólido, en lugar que por atrapamiento de fotones, átomos e iones. Otros investigadores descubrieron una nueva clase de qubit superconductor. Más aún, otro grupo de físicos pudo crear una puerta lógica, con dos pares electrón-hueco (denominados excitones) en un punto cuántico e, incluso, más importante, los investigadores demostraron que el sistema cuanto-punto podía comportarse, bajos ciertas condiciones, como una puerta lógica de NO-control.

En la óptica cuántica investigadores californianos consiguieron un láser monoatómico atrapando un átomo de cesio en una cavidad óptica, con lo que la luz emitida por el dispositivo era incluso más ordenada que la luz de los láseres ordinarios. Otro gran descubrimiento óptico se anunció a final de año y consistió en la posibilidad de detener la luz en un gas de átomos calientes, lo que parece abrir la posibilidad de interesantes aplicaciones en comunicaciones ópticas e información cuántica.

Otras investigaciones importantes de la física nos hablan de nuevos superconductores con un compuesto de potasio, osmio y oxígeno. O de las grandes esperanzas y posibilidades que presenta el hecho de la demostración de que es posible transmutar radisótopos con láser lo que permitiría el procesamiento de residuos nucleares hasta variedades menos peligrosas. Por ejemplo el yodo-129 que tiene un periodo de semidesintegración de 15,7 millones de años se pudo convertir en yodo-128 que posee un periodo de semidesintegración de solo 25 minutos.