El Ig Nobel de Química 2009 es para México

En su decimonovena edición, tres investigadores mexicanos fueron seleccionados como ganadores del Ig Nobel 2009 en Química por crear diamantes a partir de tequila. Los Ig Nobel, honraron el trabajo de Javier Morales, un estudiante del doctorado en la Facultad de Ciencias Físico-Matemáticas de la UANL, Víctor Castaño , su director de tesis y Director del Instituto de Física Aplicada de la UNAM y Luis Miguel Apátiga su colaborador quienes han estado desarrollando un proyecto para generar películas de diamante con una técnica que actualmente no se había utilizado para tal efecto, la técnica es Depósito de Vapores Químicos Mediante la Inyección Pulsada de Líquido.

Desde su creación en 1991, la aceptación y popularidad de los premios Ig Nobel ha crecido enormemente. Estos premios galardonan los logros de investigaciones que primero pueden provocar risas, pero después hacen que las personas piensen. Los premios pretenden celebrar lo inusual, honrar lo imaginativo y estimular el interés de todos por la ciencia, la medicina, y la tecnología. Aquellos logros en investigación “que primero pueden provocar risa, pero después hacen que las personas piensen” dicen sus creadores. Según sus organizadores, los editores de l la revista de humor científico Annals of Improbable Research (AIR), los premios se establecieron como homenaje a Ignacious Nobel, el ficticio inventor de la soda pop, aunque en inglés Ig Nobel se pronuncia igual que ignoble, que significa «innoble», de ahí el nombre.

La importancia del trabajo de los investigadores mexicanos radica en el hecho de que los diamantes son normalmente aislantes de la corriente eléctrica, sin embargo se convierten en excelentes semiconductores cuando algunos átomos de otro elemento son integrados a su estructura mediante un proceso llamado “Dopaje”. Debido a que el diamante es mucho más resistente que el silicón, delgadas películas de diamante “dopado” son extremadamente útiles para la producción de aparatos eléctricos y electrónicos que funcionan en condiciones extremas o de alta temperatura.

Pero las películas de diamante son extremadamente caras y difíciles de fabricar. Se hacen vaporizando materia orgánica y controlando como los átomos de carbono se cristalizan sobre una superficie. El proceso funciona mejor si el material inicial contiene partes iguales de oxigeno y carbono, así como algo de hidrógeno.

Javier Morales encontró que el tequila resulta una extraordinaria materia prima para crear estas películas. La inspiración llegó de una manera curiosa: Estudiando la cinética molecular de los precursores empleados en la formación de diamante y encontró que cualquier orgánico “corregido con agua” para cambiar la relación atómica carbón-hidrógeno-oxígeno es útil como precursor en la formación de películas de diamante.

Una de sus tantas noche de búsquedas”, recuerda Morales en un artículo publicado en la web de la Universidad de Nuevo León, los cálculos arrojaron que necesitaba 40 por ciento de etanol y 60 por ciento de agua. Por casualidad su esposa le recordó que debían comprar un tequila - “¡Sí, con tequila también se puede!” - dijo Morales en voz alta -“¿De qué hablas? –preguntó su mujer” a lo que Javier solo pudo responder “No, olvídate, duérmete.”

La composición del tequila es muy similar a las proporciones calculadas por el M.C Morales por lo que la bebida nacional debía ser una excelente materia prima. En el experimento se inyecto vapor calentado de tequila blanco en una cámara a baja presión y las mediciones confirmaron que los átomos de carbono depositados tenían una estructura de diamante.

Mas información:

http://buscador.uanl.mx/noticias/descripcion.php?id_not=5711&lang=es

¿Cuántas estrellas hay en el cielo?

Si un día, o más bien una noche, intentaras contar las estrellas te parecerá que son muchísimas y que es imposible hacerlo, pero la verdad es que para contarlas solo necesitas mucho tiempo y una buena vista. En el mundo hay un grupo de personas que ya lo han hecho, han contado las estrellas en el cielo. Esta gente es capaz de pasar noches enteras mirando las estrellas y lo mejor de todo, les pagan por hacerlo. Ellos son astrónomos y mirar el cielo es su trabajo.

Desde observatorios en lo alto de una montaña o en sus oficinas de las universidades, los astrónomos utilizan complicados equipos para contar, medir, fotografiar y estudiar las estrellas, haciendo todo lo posible para entender cómo funciona el Universo.

Antes no era así, en la antigüedad los astrónomos sólo tenían sus ojos para estudiar el cielo. Sin ninguna ayuda para mirar no podían ver muchos detalles. Así que en lugar de observar cómo eran las estrellas y los planetas, algunos más bien se lo imaginaban. Esto resultaba un problema, pues no siempre sus ideas eran correctas.

Todo cambió una noche de primavera del año de 1609, hace exactamente 400 años, cuando un italiano llamado Galileo Galilei decidió apuntar un aparato llamado “catalejo” hacia el cielo. Galileo no inventó el telescopio, pero fue la primera persona en utilizarlo para hacer ciencia, aprovechando su capacidad para acercar los objetos lejanos. Con mucho cuidado estudió la forma en que funciona el aparato y logró construir un instrumento de mayor aumento.

Mirando el cielo con su telescopio, Galileo vio que las cosas no eran como los otros astrónomos se las habían imaginado. Encontró que la luna no una esfera lisa sino que tenia montañas y valles como la Tierra. También descubrió que el planeta Júpiter tenía 4 lunas, así que la Tierra no era la única con un satélite dando vueltas a su alrededor. Estudiando al planeta Venus se dio cuenta de tenía fases como la luna (nueva, creciente, llena y menguante) lo cual solo era posible si el planeta giraba alrededor del sol.

Como en ese entonces no había cámaras, Galileo dibujó con mucho cuidado todo lo que veía. Para Galileo era muy importante que toda la gente supiera lo que había encontrado, así que juntó todos sus dibujos y publicó un libro donde explicaba todas estas cosas que había visto. El libro demostró que los astrónomos de la época estaban equivocados y como a nadie le gusta que le digan que hizo mal su trabajo, Galileo tuvo que soportar muchísimas criticas por el resto de su vida.

2009 ha sido declarado “El Año Internacional de la Astronomía” para recordar esa noche en que Galileo Galilei cambió la forma de ver las estrellas. Durante todo este año, los astrónomos de todo el mundo estarán de fiesta y tú estás invitado. Si te gusta la astronomía y tienes preguntas sobre las estrellas, los planetas y el universo ahora es cuando podrás resolverlas. Asómate a la página http://www.astronomia2009.org.mx y mira todo el universo de conferencias, talleres y noches de observación que los astrónomos mexicanos han preparado para ti.

En estos eventos podrás aprender, entre otras cosas que en una noche normal, se pueden contar un total de 100 mil estrellas, pues son justamente el número de astros que, por su brillo, el ojo humano puede captar a simple vista.

5 años de vacaciones

¿Te gustarían unas vacaciones de cinco años? Al principio seria divertido, pero la verdad es que después de un rato lo más seguro es que acabarías aburrido. Si eres inquieto tal vez buscarías que hacer para entretenerte, esto le pasó a Charles Darwin, cuando fue invitado a un viaje en barco de dos años que al final se convirtieron en 5. El largo viaje cambio para siempre la vida de este muchacho y la de todo el mundo natural.

Charles Darwin era un sencillo muchacho de campo, hijo de un medico rural. Como no pudo hacerse medico (se aburría mucho en la escuela) su papá lo convenció de estudiar para ser sacerdote rural. Así que a los 22 años Darwin ocupaba su vida en buscar una bonita sotana cuando recibió la invitación de unirse a la tripulación de un barco llamado “Beagle”. Se le había nombrado naturalista del barco, pero su verdadera función seria acompañar durante sus comidas al capitán del barco, un berrinchudo aristócrata.

La misión del Beagle era hacer mapas de las costas de América del sur, el viaje llevó a Darwin por Brasil, Argentina, Chile y las islas Galápagos. El espectáculo con que se topo en estas tierras fue impresionante para alguien que solo había convivido con vacas, borregos y pájaros. En las expediciones a tierra, Charles encontró animales extraños que nunca había visto: Enormes aves parecidas a los avestruces llamadas ñandú, armadillos acorazados, osos hormigueros, ratones del tamaño de un puerco, changos y tortugas gigantes.

Muy formalito como era, se tomo en serio su trabajo de naturalista, estudiando con interés y dedicación la naturaleza que lo rodeaba. Tenía un talento especial para observar los pequeños detalles y establecer relaciones entre las cosas que observaba. Junto a los animales vivos, Charles Darwin también estudió los fósiles de animales extintos, entre sus hallazgos encontró especimenes que se parecían a animales que aun existían pero eran más grandes como el Megaterio que es un extinto armadillo gigante. Otros parecían rompecabezas que juntaban partes de otros animales, un ejemplo era el Toxodón, un fósil cuyo cráneo tenia a la vez partes de ratón y partes de elefante.

Después de observar que había muchas semejanzas entre los animales y los fósiles, la cabeza de Charles Darwin estaba llena de preguntas: ¿cómo se originaron las especies animales? y ¿cómo llegaron a ser lo que son?. En los humanos si una persona se parece a otra, es posible que sean parientes (tíos, primos, hermanos), tal vez en los animales sucedía lo mismo. A Darwin se le ocurrió que tal vez todos los seres vivos eran pariente de alguna manera y que compartían antepasados comunes, como familias en un árbol genealógico. Era lógico entonces pensar que los cambios en una especie daban origen a otra en un proceso que llamó evolución.

Darwin encontró también que los cambios o evolución de las especies estaba dada por la lucha por la supervivencia. Era una respuesta sencilla, entre mejor adaptado estaba un grupo de animales a su medio ambiente menos morirían y por lo tanto más de ellos habría en el lugar. Mientras que los que no tuvieran las mejores capacidades desaparecerían. Así en una isla, los pájaros con picos para abrir moluscos serian más numerosos que los que no tuvieran este tipo de pico. A este proceso Darwin lo llamó selección natural, porque es la naturaleza misma quien selecciona que seres deben vivir y reproducirse, y cuales no son aptos. Todos sus hallazgos fueron publicados en el libro “el Origen de las Especies” la culminación de 5 años de vacaciones que permitieron entender como nacieron y se crearon las plantas y los animales que habitan este planeta .

(Este artìculo fue creado para una revista infantil, por eso su lenguaje es algo diferente al usado en este blog)

Y Dios dijo hágase el Big Bang

--¿Así que el CERN tiene un acelerador de partículas? Un tubo circular para romper partículas-- pensó Langdon, mientras el ascensor bajaba. Cuando el ascensor paró, se sintió aliviado de tener tierra firme bajo los pies, pero cuando las puertas se abrieron, su alivio se evaporó. Robert Langdon se encontró ante un mundo totalmente desconocido.

En “Angeles y demonios” Dan Brown arranca su trama de intrigas y conspiraciones con un asesinato en las entrañas mismas del Gran Colisionador de Hadrones. El centro de la trama de la novela es la lucha entre la iglesia y la ciencia por determinar quien o que creo el Universo. La anécdota de la novela retoma el largo debate que la humanidad ha mantenido desde la edad media. Dicho debate representa una larga cadena de encuentros y desencuentros algunos simples y otros bastante trágicos pues desembocaron en el encarcelamiento o muerte de algunos de sus actores, normalmente del bando de los científicos.

Un ejemplo de ello es Giordano Bruno, un sacerdote italiano interesado por la ciencia y filosofía. Durante su vida viajo por toda Europa enseñando sus teorías. Escribió muchos trabajos en latín sobre cosmología, física, magia y el arte de la memoria. Demostró, aunque con un método equivocado, que el Sol es más grande que la Tierra.

Fue apresado por la inquisición en 1591 y en 1601 la iglesia romana lo declaro herético impenitente, pertinaz y obstinado. Murió en la hoguera sin arrepentirse de sus ideas. La historia le ha convertido en mártir de la ciencia por la defensa que hiciera de las ideas heliocentristas,

Tal vez el caso más conocido es el de Galileo Galilei, físico, astrónomo del renacimiento italiano fue sentenciado por la Santa Inquisición debido a la divulgación que hizó de las ideas copernicanas del heliocentrismo. Ante la posibilidad de ser sentenciado a muerte la historia cuenta que se retracto frente a los religiosos que lo enjuiciaban. Sin embargo la iglesia lo condeno a permanecer encerrado en su casa por el resto de sus días.

Los tiempos cambian y desde hace 116 años el Vaticano cuenta con su propio centro de investigación cósmica: el Observatorio Astronómico Vaticano. Su sede original en Castelgandolfo ha cedido la primogenitura al moderno Telescopio Vaticano de Tecnología Avanzada ubicado en Arizona, Estados Unidos. El sitio Internet del Observatorio indica que su misión es ser un puente entre la iglesia y la ciencia.

El director el Observatorio es Monseñor Jose Funes, un sacerdote argentino perteneciente a la Orden de los Jesuitas a cuyo cargo esta la operación del centro. Además de los votos del sacerdocio, monseñor Funes ostenta un doctorado en astronomía por la Universidad de Padua. A caballo entre la fe y la ciencia, monseñor Funes declaraba en septiembre del año pasado “ Ha habido y habrá conflictos entre la ciencia y la iglesia. Pero no hay que temer a los conflictos, ya que pueden superarse y nos ayudan a crecer.

Para José Funes la investigación cosmológica es perfectamente coherente con la fe. “”El Big Bang no esta en contradicción con la existencia de un Dios que creo el Universo a partir de la nada. Es verdad que el Big Bang no es la prueba de la existencia de Dios, pero tampoco la niega”

En el Islam, la idea del Big Bang tampoco se contrapone a las revelaciones del Coran donde se lee “¿Es que no han visto los infieles que los cielos y la tierra formaban un todo homogéneo y los separamos? (coran 21:30)” mas adelante el profeta habla de que “el cielo lo construimos con fuerza. Y, ciertamente, asignamos un vasto espacio” (51:47) .

Sin embargo el fantasma de la iglesia interviniendo con la ciencia parece rondar todavía en los pasillos del vaticano. Según Steve Hawkin en su libro “la Historia del Tiempo “en 1981, el papa Juan Pablo II recomendó a los asistentes a una conferencia sobre cosmología organizada por el vaticano “estudiar la evolución del Universo después del Big Bang , pero que no indagar en el Big Bang mismo, porque se trata del momento de la creación y por lo tanto de la obra de Dios” el Papa Juan Pablo II dirigió estas palabras a los asistentes a una conferencia sobre cosmología organizada por el vaticano, entre ellos se encontraba Stephen Hawkin quien recogió la anecdota en su libro “Historia del Tiempo”

Por una coincidencia del destino Hawkin nació exactamente en el 300 aniversario de la muerte de Galileo Galilei. En “la historia del Tiempo”, el más celebre de los cosmólogos relativistas se alegra que su encuentro con la iglesia hubiera sido mucho más afortunado que el de su antecesor.

Una pregunta sin respuesta

El Dr. Gustav Tammann se alegra cuando termina la entrevista “ Normalmente, cuando se entrevista a un astrónomo surge la pegunta de cómo era el Universo antes del Big Bang o las causas de ese fenómeno . Estoy convencido de que esa es una de las cosas que la raza humana jamás entenderá. Encuentro interesante que muchos investigadores admitan que hay preguntas que nunca podrán ser contestadas. Teóricamente podemos plantear 20 posibilidades, pero el método científico no nos permitirá distinguir con precisión cual es la correcta.

Partículas divinas

Quién creó el Universo es una pregunta delicada cuando se estudia el proceso que conformó el cosmos. Hasta este momento sólo conocemos los ladrillos que lo constituyen (las partículas elementales) y las “Manos” que colocaron dichos ladrillos y que hoy en día los mantienen en su sitio (las fuerzas elementales). Todo este conocimiento se encuentra acomodado en lo que los físicos llaman el modelo estándar, una propuesta teórica creada a principios de los años 70’s y que después de 30 años de comprobación experimental resulta muy exacto.

“Hasta mediados del siglo pasado, la vida era relativamente fácil para los físicos que se dedicaban a estudiar los átomos y las partículas fundamentales que los componen” -- escribe el físico y divulgador mexicano Shahen Hacyan. – Se pensaba que los ladrillos básicos de la materia eran los protones y neutrones acurrucados en el núcleo mientras que nubes de electrones volaban a su alrededor. Para estudiar un átomo o su núcleo bastaba con hacerlo chocar con otro para romperlo y estudiar los escombros. Cuando en 1950, el avance de la tecnología permito incrementar la energía de esas colisiones, el modelo atómico se hizo mil pedazos, literalmente.

Luís Cabral Rosetti, Físico de Partículas del Instituto Avanzado de Cosmología, explica que para sorpresa de los investigadores, los experimentos con aceleradores revelaron una variada “zoología” de partículas subatómicas. Para principios de los años 60´s los tipos de partículas alcanzaban el centenar. El sentir de los físicos quedó para la posteridad cuando a Enrico Fermi, uno de los físicos responsables del Proyecto Manhattan, le preguntaron su opinión sobre la partícula K02. El Dr. Fermi miró a su interlocutor y le dijo: “Joven, si tuviera la capacidad de recordar todos esas partículas habría sido botánico”.

En un esfuerzo por ordenar toda la información encontrada, tres físicos (Winberg, Glasgow y Salam) establecieron a principios de los 70´s el llamado Modelo Estándar de partículas y fuerzas. Un estuche donde se acomodan 12 piezas básicas que construyen el Universo y tres de las cuatro fuerzas que las gobiernan.

Todo la materia que nos rodea esta compuesta por dos tipos de partículas o piezas fundamentales--- explica el Dr. Cabral--- la familia de los Quarks (que agrupados forman los protones y neutrones) y la familia de los Leptones ( uno de los cuales es el electrón). Como toda familia, las partículas se organizan en parejas y a su vez en generaciones de parejas, tres para ser exactos. De la misma manera que el matrimonio de los abuelos engendra a los hijos y el matrimonio de estos a los nietos. Las partículas más antiguas, más pesadas y menos estables, al decaer dan origen a una siguiente generación más estable y ligera. Actualmente en la naturaleza a nuestro alcance solo esta presente la última generación. La “genealogía” de las partículas subatómicas fue descubierta mediante los experimentos con aceleradores.

Para que los ladrillos fundamentales se acomoden y se queden en su lugar se requieren fuerzas que obren sobre ellos para construir un cosmos. Junto con las partículas encontramos las 4 fuerzas fundamentales cuya función es unir y controlar la materia y la energía del Universo. Cada una posee diferente fuerza y diferente alcance: la electromagnética, de largo alcance, esto significa que lo mismo es perceptible a escala subatómica que en el macrocosmos que habitamos. Es responsable de las interacciones entre partículas con carga, como por ejemplo el mantener a los átomos e una molécula unidos. La fuerza fuerte y la fuerza débil operan a muy corto alcance, es decir a escala cuántica. La fuerza fuerte es la que mantiene unidos a los Quarks para formar un protón. La llamada fuerza débil esta presente en los procesos de radiación natural como la del uranio o la del plutonio. La última fuerza fundamental es la gravedad que afecta el cosmos a escala planetaria pero su influencia es despreciable a nivel cuántico, una situación bastante fortuita pues hasta ahora no se ha podido incluir en el modelo estándar.

Para que exista un campo de alguna de las cuatro fuerzas, quarks y leptones deben interactuar a través de una partícula portadora, llamada bosón. Para cada fuerza existe un bozón particular, el más conocido es el Fotón, portador de la fuerza electromagnética en fenómenos como la luz., la fuerza fuerte tiene el Gluón (de glue = pegamento) llamado así por ser el pegamento que conforma los protones, la fuerza débil existe por las interacciones del bozón W y el bosón Z.

El modelo Estándar es una sólida teoría que exitosamente explica una gran cantidad de fenómenos. “El modelo resulta tan bueno que hasta es aburrido” bromea el Dr. Guy Paic al enfatizar la perfección con que el modelo predice las partículas y fuerzas que forman nuestro Universo. Sin embargo, aun no lo hemos visto todo, en la cajita del modelo estándar todavía encontramos huecos en los que se dibuja el contorno de la pieza experimental que allí debemos acomodar. El más visible de todos es la masa.
De acuerdo con nuestro instructivo teórico, ninguna de las partículas elementales deberían tener masa, el Universo tendría que ser insustancial como la luz. Para remediar este pequeño olvido, el físico Peter Higgs propuso en 1960 que entre las fuerzas que rigen la física del cosmos debía existir un campo omnipresente en el Universo cuyo “soplo divino” sobre las partículas las haría pesadas y lentas. El portador del campo de Higgs es conocido como el Bosón de Higgs, también llamado “la Partícula Divina” pues su interacción con los quarks y leptones es lo que les confiere masa, transformando la energía en materia. Su existencia es fundamental para el modelo que hemos creado de nuestro Universo. Pese a todos nuestros esfuerzos aun no se ha podido detectar.

Mirando lo invisible

Para atestiguar las colisiones de entre cuyos restos emergerá la partícula divina el CMS, uno de los cuatro gigantescos detectores instalados en cavernas subterráneas excavadas alrededor de los cuatro puntos de colisión con que cuenta el LHC.

El propósito de los detectores es identificar las partículas secundarias producidas durante las colisiones, explica Guy Paic Los parámetros que permiten determinar la naturaleza de una partícula son la trayectoria descrita a partir del momento de impacto, la carga eléctrica, velocidad, masa y energía. Para lograr esto, los detectores están construidos en capas o subdetectores cada uno de los cuales con un rol muy particular en la reconstrucción de la colisión. Un sistema magnético se encarga de separar las diferentes partículas de acuerdo a su carga eléctrica para determinar el momento, una magnitud relacionada con la masa y velocidad de la partícula.

En las diferentes capas del detector se acomodan dos tipos instrumentos. Uno son los detectores de trayectoria, normalmente una serie de fibras sensoras que identifican el punto y momento en que una partícula las toca para después al relacionar las señales e todos los filamentos se reconstruye la velocidad y trayectoria de la partícula. El otro es un calorímetro instrumentos que analizan la energía de la partícula deteniéndola y midiendo la cantidad de energía que se libera.

Los detectores tienen la forma de un barril con tapas en sus extremos. De esta manera no queda espacio sin instrumenta alrededor del punto de impacto lo que impide que alguna partícula pueda escapar sin ser detectada explica el CERN en su kit de prensa.

Los detectores de LHC son:

ATLAS (A Toroidal LHC Aparatus), el más grande detector jamás construido. Su principal característica es un sistema de magnetos en forma de dona que rodea el punto de impacto. Esta diseñado para detectar una gran variedad de fenómenos por lo que se conoce como un detector de propósito general.

LHCb (Large Hadron Collider Bottom) tiene como misión estudiar la antimateria con el fin de entender porque nuestro Universo “eligió” conformarse de materia y no antimateria.

El CMS (Compact Muón Selenoid) es el otro detector multipropósito del LHC. Su labor más importante será encontrar el milagroso bosón de Higgs. A pesar de que el numero de colisiones será muy grande, la producción de de “partículas divinas será muy peque, lo que requerirá de 2 a tres años de experimentación a fin de tener los suficientes datos para determinar si la esquiva partícula tuvo a bien presentarse.

ALICE (A Large Ion Collider Experiment) tendrá a su cargo mirar la creación. En su interior protones de plomo colisionaran para producir el plasma quark – gluón la sopa de partículas a partir de la cual nuestro Universo evolucionó a ser lo que es.

Y en el principio, ¿quién dijo hágase la luz?

“La decisión de ser astrónomo la tomé a los cuatro años a causa de una experiencia traumática” -- explica Gustav Tammann, uno de los astrónomos más reconocidos a nivel mundial -- “A los cuatro años me dijeron que Dios estaba en el cielo. Lo traumático es que cuando miras al cielo, no puedes verlo. Entonces pensé: ‘Él debe de estar más lejos, por eso no puedo verlo’. Así que me hice astrónomo para ver más lejos”.

Contrario a lo que afirma el Dr. Tammann, parece que la mano divina no habrá de encontrarse en la inmensidad del espacio exterior, sino en las profundidades de un túnel circular excavado 100 metros bajo la frontera entre Suiza y Francia. El túnel, de 8.6 Km de diámetro, alberga la que probablemente es la máquina más grande construida por el ser humano. Su función primordial es manipular partículas atómicas para con ellas producir una región en el espacio con una densidad tan alta que vuelvan a ser como eran en el principio, un “caldo” de partículas fundamentales. En condiciones de alta densidad y alta energía los átomos se desmenuzan en sus partículas fundamentales, un fenómeno que nuestro Universo no ha visto desde los tiempos de su creación durante el Big Bang

El Gran Colisionador de Hadrones (LHC por sus siglas en inglés) es operada por el Consejo Europeo para la Investigación Nuclear (CERN) y es a la vez un microscopio y una máquina del tiempo. Para conseguir abrir esta diminuta ventana al pasado se requiere un equipo compuesto por 100 mil toneladas de instrumentos científicos. Miles de componentes se organizan en complejo mecano con piezas que van desde un chip de computadora hasta máquinas con el tamaño suficiente para ocupar la mitad de la Catedral Metropolitana de la Ciudad de México. Las partes provienen de todos los continentes y han sido diseñados con una precisión tan grande que el grado de error es de centésimas de milímetro, de ello depende poder manejar y observar partículas que están por debajo de la escala atómica. Hasta el momento el esfuerzo ha requerido de una inversión de tres mil millones de euros y años de arduo trabajo. No es una labor sencilla, subraya Guy Paic, uno de los 40 investigadores mexicanos que participan en el proyecto “la ingeniería tiene que ser gigantesca para que funcione lo infinitesimal”

Cuando se le pregunta al Dr. Paic por el objetivo de un esfuerzo tan grande, su respuesta es el fundamento mismo de la ciencia: “el deseo humano de conocer”. Desde los observatorios en Chichen Itza hasta el telescopio Hubble, el ser humano ha buscado la respuesta a dos preguntas fundamentales ¿Cómo se creó el Universo? Y ¿Por qué llego a ser lo que es?

El Túnel del Tiempo

Enrique Fernández, Investigador de la Universidad Autónoma de Barcelona y presidente del Comité de política científica del CERN explica que la física de partículas y la comprensión de la creación del Universo están íntimamente unidas. La conexión lógica es el Big Bang porque en la época inicial del cosmos las partículas elementales estaban libres y las propiedades de ese momento determinaron en gran medida la forma y estructura tanto del cosmos cuántico como el macrocosmos.

Si hemos hecho bien la tarea, parecer ser que todo comenzó hace aproximadamente 13,700 millones de años, cuando todo lo que conocemos, y aun lo que desconocemos, se apretujaba en minúsculo punto no más grande que un átomo. En un instante, ésta mota superdensa de materia y energía estalló en un fabuloso ¡bang! Y el Universo comenzó a existir.

La receta para recrear la creación es aparentemente sencilla, solo tenemos que concentrar la mayor cantidad de energía que podamos en el menor espacio posible. A lo largo de 50 años de experimentos, los científicos han encontrado que la manera más fácil de lograr esto radica en usar la fuerza bruta, es hacer chocar las partículas. Pero conseguir este formidable “apretón” no es nada sencillo, las dimensiones y complejidad del LHC son un claro ejemplo de ello.


El LHC es una pista de carreras de dos sentidos con 27 km de circunferencia. Las características de esta pista la hacen la más especial del mundo. Para empezar tenemos a los corredores. Un acelerador como el LHC solo puede acelerar cierto tipo de partículas: Requieren ser partículas con carga eléctrica pues debido a su tamaño solo pueden ser manipuladas a través de campos electromagnéticos. En segundo lugar deben ser estables pues no queremos empezar la carrera con un tipo de corredor y terminarlo con una persona totalmente distinta. Los requisitos nos dejan con dos candidatos: electrones y protones. Siendo estos últimos los de mayor densidad y siendo la densidad un factor fundamental en el experimento, los elegidos para contarnos el secreto de la creación son los protones.

Las propiedades de los corredores imponen a la pista una serie de requisitos muy específicos. Debe estar libre de cualquier obstáculo, dentro del Gran Colisionador de Hadrones estará el espacio más vacío del sistema solar. Para evitar que el haz de protones choque con moléculas de gas, el interior del HCL esta al ultra alto vacío, algo similar a lo que podemos encontrar en el espacio interplanetario explican los comunicadores el CERN.

El corazón del LHC son dos tubos que recorren los 27 kilómetros del túnel. Es justamente dentro de los tubos por donde vuelan en sentidos opuestos paquetes de protones. Los tubos se encuentran cubiertos por una armadura compuesta de 9300 electroimanes superconductores cuya función es acelerar los protones, guiar el haz de partículas para mantenerlo dentro de la “carretera” y finalmente comprimir el haz a fin de lograr la mayor cantidad de impactos..

Los electroimanes representaron el mayor reto en el diseño del Colisionador debido a que el máximo de aceleración posible es directamente proporcional a la fuerza el campo magnético. Electroimanes normales no resultan prácticos para las necesidades de la máquina. Los usados en el LHC están hechos con cables de una aleación de titanio y niobio que al ser enfriados a -263 grados centígrados se vuelven superconductores, esto es pueden conducir la electricidad sin resistencia alguna. Una vez que el LHC este listo, el sistema criogénico será el más grande refrigerador del mundo utilizando helio liquido enfriado para mantener los imanes en su temperatura óptima de funcionamiento.

Los partículas utilizadas en el Colisionador serán protones de hidrogeno o plomo. Una vez extraídos de sus átomos originales, los protones son acelerados encendiendo los duoplos (los electroimanes) en secuencia a fin de “jalarlos”. Es como si a un grupo de adolescentes les pusiéramos a Salma Hayek al final de una calle, explica el Dr. Arturo Menchaca, investigador del Instituto de Física de la UNAM y miembro del equipo mexicano que colabora en la construcción del Colisionador. Los muchachos comenzarían a correr hacia ella. Cuando estuvieran a punto de alcanzarla, la ponemos un poco más adelante. Conforme los muchachos toman velocidad, movemos a la señorita Hayek más rápidamente, lo que forzaría al grupo de adolescentes a moverse cada vez con mayor velocidad y mayor energía. Ponga usted esto en una calle circular y tendrá un acelerador.

Una vez funcionando a potencia completa, dentro de uno de los tubos, trillones de protones recorrerán 11,245 veces por segundo el anillo del LHC viajando a un 99.99% de la velocidad de la luz. En el otro tubo un grupo igual recorre la circunferencia en sentido opuesto. En cuatro puntos del anillo, las dos vías del Colisionador se intersectan para hacer chocar los paquetes de protones. Al momento del impacto, la energía generada por los dos trenes de partículas provocara niveles de densidad y temperatura similares al los existentes durante el Big Bang y por un instante se creará un caldo denso y energético en el que existirán libres, las partículas fundamentales que crearon el Universo.

Y cuando el dinosaurio desperto... ya era petroleo

El petróleo es el resultado de una composta con millones de años de antigüedad -- explica el Dr. Alejandro Carrillo, experto en geofluidos del Centro de Geociencia de la UNAM--- la base son los pantanos y océanos principalmente de los periodos jurásico y cretácico con abundante materia vegetal, grandes cantidades de arcilla y uno que otro dinosaurio muerto. Bajo el agua, esta materia orgánica fue cubierta por millones de años de sedimentos que impidieron que se combinara con oxigeno lo que hubiera generado solo metano y CO2. La continua acumulación de capas fue agregando temperatura y presión permitiendo que la prehistórica composta se “cocinara” muy lentamente hasta formar una serie de compuestos que ahora conocemos como petróleo.

Presionado por las capas que lo cubren, el petróleo fluye hacia los estratos superiores del subsuelo a través de los poros y fracturas de las rocas hasta que encuentra un sello, es decir material impermeable que detiene su acenso y permite la formación de un yacimiento. Estos yacimientos no son albercas de petróleo liquido – aclara el Dr. Carrillo --- sino rocas porosas que como esponjas están empapadas de hidrocarburos, agua salada y gas.

En algunos lugares el flujo de petróleo no encuentra ningún obstáculo y brota hasta la superficie donde al contacto con el oxigeno se transforma en chapopote, como en los pozos de brea en los Ángeles, las chapopoteras de Veracruz o la mancha de aceite en las costas de Campeche que tanto molestaba al Capitán Chito.

Como sucedió en Cantarell, estos afloramientos fueron justamente en donde los primeros petroleros comenzaron a perforar sus pozos. Este era el petróleo “fácil” de obtener, una vez detectada la chapopotera se perforaba un pozo , si el petróleo no salía, se movía el equipo a otra localización cercana hasta que, con suerte se encontraba el yacimiento. Conforme la industria petrolera se desarrollo se generaron una gran variedad de metodos que permitieron hacer mas efectiva la perforación.

Actualmente, explica el Dr. Carrillo, la exploración petrolera es un conjunto de muchas disciplinas. Sin embargo todavía es muy difícil asegurar el éxito de un pozo, hoy en día un éxito del 50%, es decir que de cada 10 pozos perforados 5 produzcan, es catalogado de excelente. Cuando pensamos que este rendimiento puede bajar hasta un 20 o 30% y que solamente perforar un pozo petrolero de 6000 metros de profundidad le cuesta a México entre cuarenta y cincuenta millones de pesos, vemos que tan importante resulta la prospección de los hidrocarburos explica Alejandro Carrillo.

Las fuentes no convencionales.

En el territorio de Alberta, en Canadá, existen 15 mil millas cuadradas de arena empapadas de alquilan. No se trata de un derrame industrial sino un evento natural que aporta una gran bocanada de aire al estrangulado escenario de las reservas petroleras. La ”chapopotera” se formó hace millones de años cuando flujos naturales de petróleo fluyeron a la superficie desde las profundidades del subsuelo. En 2003, el Departamento de Energía de los Estados Unidos incluyo en sus estadísticas los 174 billones de barriles que pueden producirse aquí, con lo que Canadá se colocó como el segundo lugar en reservas justo debajo de Arabia Saudita.

El alquitrán de las arenas de Alberta puede ser transformado en hidrocarburos convencionales mediante un proceso que retira la arena y licua el combustible cocinándolo a alta temperatura y agregando hidrogeno a la mezcla. Sin embargo el costo ecológico es muy alto, pues para procesar el alquitrán de la arena se necesita retirarla del suelo lo que deja una enorme cicatriz en el paisaje.


Petróleo renovable.

En 1999, el Dr. Thomas Gold, astrofísico de la Universidad de Cornell, publicó un libro titulado “La profunda biosfera ardiente” . En su páginas el Dr. Gold proponía que la formación de petróleo no era debida a la descomposición de materia orgánica sino a un proceso inorgánico natural realizado en la interfase entre el manto y la corteza del planeta a 30 kilómetros de profundidad. De acuerdo con el mecanismo planteado el metano existente en el manto se condensaba al alcanzar bolsas de alta temperatura dicha condensación permitiría la formación de moléculas más pesadas, es decir petróleo.

Como el proceso propuesto es constante, Gold afirmaba que la tierra era capaz de proveer ilimitadas cantidades de hidrocarburos y no solo eso, debido a que el metano es una molécula comun en el universo, existía la posibilidad de encontrar petróleo en otros planetas. Hasta el momento la mayoría de la comunidad geológica no acepta esta teoría y la considera una verdadera locura.

¿Cuando se acabará el petroleo? III

Una civilización de petróleo.

El informe Hirsch es claro al decir que para aminorar el impacto de una caída en la producción de hidrocarburo nuestras opciones están en cambiar la forma de producirlo y la forma en que lo usaremos.

¿Como será vivir sin petróleo? para averiguarlo no tiene más que hacer un pequeño ejercicio de imaginación, elimine de su vida todas las máquinas que se mueven, no solo las que utilizan un motor de combustión interna sino aquellas que son movidas por electricidad, recuerde que en México el 80% de los generadores funcionan con combustóleo. Ahora es el turno de todos los objetos hechos de plástico, desde la vajilla irrompible hasta los discos compactos y gran parte de sus electrodomésticos. A continuación elimine todas las fibras sintéticas como la ropa de licra y las chamarras impermeables. Ahora asómese a su refrigerador e imagine que desaparece la carne, , las verduras y los cereales solamente en Estados Unidos se requieren 10 calorías de combustibles fósiles para producir una caloría de comida. El paisaje se vuelve bastante desolador, es por esto que David Goodstein, un físico del Tecnológico de California y autor del libro “El fin de la era del petróleo” piensa que la civilización como la conocemos llegará a su termino en algún momento de este siglo cuando el petróleo se agote.

La tasa de producción depende directamente de la parte de petróleo que no ha sido descubierta aun. “La mayor parte de los descubrimientos fueron en los 60’s – explica Campbell en un artículo publicado en la página de la ASPO-- desde entonces el numero de nuevos yacimientos a declinado gradualmente”.

Kenneth Deffeyes tiene una analogía muy clara de esto “Buscar petróleo es como pescar en un estanque, después de algunos meses empezaras a notar que ya no pescas tantos como en un principio por lo que requerirás de nueva tecnología para pescar, otra caña o redes tal vez. Esto es entre menos peces más difícil es agarrarlos”

El pico de producción pondrá fin al estanque lleno de peces. Por 150 años disfrutamos del petróleo fácil, cuyos yacimientos están en tierra o en mares de poca profundidad. El aceite que sale de estos pozos es hidrocarburos ligero y de bajo contenido de azufre, dulce como le llaman los expertos. La segunda mitad de la era de hidrocarburos vera el petróleo difícil, de baja calidad el cual requerirá más dinero y más energía para sacarlo de pequeños yacimientos a gran profundidad bajo el fondo marino o de muy difícil acceso. Paul Robert, autor del libro “el Fin del Petróleo”, dice que en realidad no debemos temer que el petróleo no se agote, pues antes de alcanzar ese punto será muy caro para usarlo.

Como una paradoja del destino, Rudesindo Cantarell murió sin otra gloria que una moneda de oro que le fue obsequiada como único reconocimiento a su papel en la entrada de México al club de los grandes productores petroleros. De la misma manera, cuando la era del petróleo llegue a su fin únicamente quedará el recuerdo de una maravillosa existencia con olor a alquitrán.