Científicos del SLAC recrean el Universo extremo en un laboratorio

Tres estudios recientes revelan detalles sobre el impacto de los meteoritos, los planetas gigantes y los aceleradores de partículas cósmicas.

Científicos del SLAC recrean el Universo extremo en un laboratorio - Impacto de meteorito

En un estudio realizado recientemente los científicos del SLAC recrean el Universo extremo mediante experimentos sofisticados.

En el Laboratorio Nacional de Aceleradores en Menlo Park (California), los científicos del SLAC recrean el Universo extremo en un laboratorio. Las condiciones existentes dentro del gigantesco Universo pueden llegar a ser bastante extremas: los choques violentos causan daños sobre las superficies de los planetas, la reacciones nucleares en las estrellas brillantes generan enormes y vastas cantidades de energía y las gigantescas explosiones lanzan la materia hacia el espacio. Llegados a este punto se generan determinadas preguntas; ¿cómo se originan y se desarrollan estos procesos? ¿cuando esto ocurre que mensaje nos está mandando el Universo? y entre estas preguntas la principal sería ¿podríamos aprovechar su inmenso poder para el beneficio de los seres humanos?

Con el propósito de hallar una respuesta a todo esto, los científicos del Laboratorio Nacional de Aceleradores (SLAC) de Energía, realizan experimentos sofisticados y simulaciones por ordenador que recrean las condiciones cósmicas violentas a una escala pequeña dentro de un laboratorio. Según las palabras del jefe de la División de Ciencia de alta densidad de energía del SLAC, Siegfried Glenzer:

“En este tiempo tenemos láseres de una enorme potencia que pueden crear estados extremos en la materia, fuentes de rayos X para analizar estos estados en el nivel atómico, y superordenadores con una gran capacidad para poder realizar simulaciones complicadas, que que nos sirven de guía y ayuda para explicar los experimentos que realizamos. Con estas impresionantes capacidades el SLAC es sin duda un campo particularmente útil para realizar las investigaciones”.

Tres estudios recientes corroboran estas capacidades, la luz brillante sobre el impacto de los meteoritos, los núcleos de los exoplanetas, y el acelerador de partículas cósmicas un millón de veces más potente que el gran colisionador de hadrones, la pista de carreras de partículas más grande sobre la Tierra.

Científicos del SLAC recrean el Universo extremo en un laboratorio - Impacto de meteorito
El impacto de meteoritos genera ondas de choque tan poderosas que transforman el grafito en diamante. (NASA / D. Davis)

Las presiones elevadas pueden convertir una forma blanda de carbono – grafito, utilizado como mina de lápiz – en una forma extremadamente dura de carbono, el diamante. ¿Podría ocurrir lo mismo cuando un meteorito golpea el grafito en el suelo? Los científicos han comentado que estos impactos, de hecho serían lo suficientemente potentes como para producir una forma de diamante llamado lonsdaleíta, que es incluso más duro que el diamante regular. Según las palabras de Glenzer co-investigador principal de este estudio; “la existencia de lonsdaleíta ha sido discutida, pero ahora hemos encontrado evidencia convincente de ello”.

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El equipo de investigación calentó la superficie de grafito con un potente láser óptico que desencadenó una onda de choque dentro de la muestra y rápidamente se comprimió. Por el resplandor de la luz brillante de los rayos X del láser de electrones libres de rayos X (LCLS) ubicado en el SLAC  a través de la muestra, los investigadores fueron capaces de ver cómo el choque cambió la estructura atómica del grafito.

Científicos del SLAC recrean el Universo extremo en un laboratorio
Representación artística de experimentos astrofísicos en un laboratorio. Al imitar los aspectos fundamentales de la física en el laboratorio, los investigadores esperan entender mejor los fenómenos cósmicos violentos. (SLAC National Accelerator Laboratory)

En palabras del científico alemán Dominik Kraus del Helmholtz Center Dresden-Rossendorf, investigador post-doctoral en la Universidad de California, en el momento de la realización del estudio; “observamos la lonsdaleíta formada para ciertas muestras de grafito dentro de unas pocas millonésimas de segundo, y a una presión de aproximadamente 200 gigapascales – 2 millones de veces la presión atmosférica a nivel del mar.” añadiendo que “estos resultados apoyan firmemente la idea de que el impacto violento puede sintetizar esta forma de diamante, y que los rastros de ella en el suelo podrían ayudar a identificar las zonas en las que impactan los meteoritos.”

Este estudio fue publicado el pasado 14 de Marzo en Nature Communications.

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