Crean el objeto más denso de la Tierra en un laboratorio

Un equipo de investigadores del Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) y Johns Hopkins University comprimió muestras microscópicas de cobre, más delgadas que un cabello humano, a presiones de 30 millones de atmósferas en menos de una milmillonésima de segundo.

Estas condiciones extremas triplicaron la densidad de la muestra, creando el objeto más denso del planeta por un breve momento en el tiempo, según un estudio publicado en la revista Physical Review Letters.

“Lograr este tamaño microscópico y estas condiciones de corta duración fue una hazaña inimaginable antes del advenimiento de la ingeniería moderna”, dijo Dayne Fratanduono, físico de LLNL y autor principal del artículo.

“Hoy en día, los físicos experimentales pueden generar y probar el comportamiento complejo de los materiales a presiones que superan las condiciones que se encuentran en lo profundo de los núcleos de Saturno y Júpiter. Generar estados de materia tan extremos requiere limitar grandes cantidades de energía en volúmenes extremadamente pequeños, lo cual logramos utilizando el National Ignition Facility, la instalación láser más grande y energética del mundo", detalló.

La preparación de las muestras y la obtención de mediciones para este estudio requirieron equipos y diagnósticos de vanguardia, señala el LLNL en un comunicado.

Los investigadores utilizaron máquinas de torneado de diamantes para generar “escalones” de cobre microscópicos, cuya rugosidad de la superficie superó las cualidades ópticas y la metrología de precisión para medir el grosor de la muestra a mil millones de metros. Durante el experimento, rastrearon la muestra de cobre que viajaba a 80,467 kilómetros por hora usando un interferómetro de velocidad, la pistola de radar más sofisticada del mundo.

“Producir estados de materia de alta densidad de energía es fácil de lograr en la práctica, pero extremadamente difícil de medir con precisión, y NIF es una de las pocas instalaciones en el mundo que actualmente es capaz de realizar tales mediciones”, dijo Fratanduono.

"Estas capacidades únicas de precisión nos permiten comparar la compresibilidad del cobre en condiciones extremas, para que otros científicos en física de alta densidad de energía puedan utilizar el cobre como un estándar de alta precisión, al igual que el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología ofrece estándares calibrados para la industria, la academia y el gobierno ".

Para determinar cómo respondió la rigidez del cobre al aumento de la presión, el equipo de investigación tomó una serie de imágenes de rayos X para controlar la estructura cristalina a medida que el cobre se comprimía. También midieron cómo cambiaba la velocidad de las ondas de sonido a medida que se apretaba el cobre. A partir de estas mediciones, el equipo comparó el comportamiento del cobre en condiciones extremas y desarrolló una interpretación microscópica de su comportamiento cuántico.

"El trabajo futuro pondrá a prueba nuestra comprensión del comportamiento cuántico de materiales en extremos y examinará el comportamiento de materiales más exóticos”, afirma Fratanduono.

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