La investigación es un proceso impredecible: a veces te lleva a descubrir cosas que no te esperabas. Hace poco descubrí una característica fundamental de los sables de luz (las famosas armas de "La Guerra de las Galaxias") mientras realizaba un estudio sobre la física del plasma: descubrí que, mientras sea teóricamente posible construir un sable, probablemente sería el arma más peligrosa jamás creada, tanto para el atacante como para la víctima.
Con el lanzamiento en DVD de Star Wars: El despertar de la Fuerza tras haber batido todos los récords de taquilla, pensé que sería un buen momento para compartir mi descubrimiento. A pesar del nombre, se ha esclarecido que estas armas usadas por el Jedi no son espadas láser sino sables de plasma. Al plasma se le conoce normalmente como “el cuarto estado de la materia” además del sólido, líquido y gaseoso, comunes en la Tierra. Sin embargo, el plasma es de lejos el estado más común de toda la materia visible del universo (exceptuando la misteriosa “materia oscura”), comprendiendo cerca de un 99 %.
Lo que hace al plasma diferente de otros estados es que están compuestos por partículas cargadas eléctricamente: electrones sueltos (de carga negativa) y átomos con electrones perdidos (de carga positiva) a pesar de no tener carga general. Cualquier movimiento en la carga eléctrica, como en el del plasma, crea campos magnéticos y puede ser manipulado usando campos magnéticos o eléctricos, a diferencia de un gas neutro.
Los campos magnéticos son la clave para que un sable tenga plasma: pueden contrarrestar la presión del plasma caliente que se expande a su alrededor. Eso es exactamente parte del desarrollo para sacar partido a la energía nuclear donde los núcleos atómicos (átomos sin electrones) chocan para formar nuevos núcleos produciendo a su vez grandes cantidades de energía.
Wendelstein X: un reactor de fusión nuclear en Alemania. Max Planck institute/wikimedia, CC BY-SA
La fusión requiere temperaturas increíbles para que los núcleos atómicos puedan superar su tendencia a repelerse. Creamos estos plasmas calientes en reactores de fusión con forma de rosquilla (“tokamaks”) que utilizan potentes electroimanes en las paredes del reactor para mantener el plasma a raya. El mayor de estos reactores experimentales será ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor), cuya construcción se prevé finalice para 2019 y que aspira a finalmente ser capaz de producir más energía a través de la fusión de la que se necesita para crear, mantener y controlar el plasma en sí.
Brillo misterioso
Los plasmas pueden emitir luz de dos formas: la primera a una alta temperatura extrema. El Sol, por ejemplo, es una bola de plasma caliente cuyo calor procede de la fusión que se está produciendo en su núcleo. Todo los objetos calientes emiten radiación electromagnética con longitudes de ondas específicas y su color depende solamente de la temperatura, yendo del rojo de las bajas temperaturas al azul de las altas temperaturas. Probablemente ésta sea la fuente del brillo de un sable de luz: si quieres un sable realmente peligroso, necesitas uno azul.
La otra forma en la que los plasmas pueden producir luz es muy parecida al funcionamiento de las tubos fluorescentes. A través de una corriente eléctrica por un plasma, los electrones pueden colisionar con los átomos de carga positiva (los llamados iones), lo que aumenta su energía. Es parecido a coger una pelota del suelo y ponerla en una estantería: aumenta la energía potencial de la pelota, mientras que las baldas representan los niveles de energía de los iones.
Si bien la naturaleza es vaga de por sí y siempre tratará de volver al mínimo nivel de energía, haciendo que la pelota termine cayendo al suelo. Esto es algo que hacen los iones expulsando su exceso de energía en forma de luz y que podría ser una forma de crear el brillo de la espada láser. La luz tendría un color determinado dependiendo de la composición del plasma.
Aunque los sables láser son factibles desde el punto de vista de la física, el poder necesario para crear un dispositivo de este tipo sería inmenso, sobre todo si tenemos en cuenta que hay que meterlo en una empuñadura. Mucho tiene que avanzar la ciencia hasta que podamos fabricarlos, aunque lo cierto es que hay un problema mucho más grande si tuvieras una espada láser como la de las películas.
Poderosos efectos magnéticos
La reconexión magnética es un proceso físico fundamental del plasma que puede ocurrir cuando plasmas con diferentes campos magnéticos colisionan. Cuando los campos magnéticos de cada plasma se aproximan, todas las líneas del campo magnético se modifican, haciendo que todo adquiera una nueva configuración magnética y produciendo grandes cantidades de energía.
Dos plasmas (con sus correspondientes campos magnéticos en rojo y en azul) se aproximan y se reconectan cambiando las líneas de sus campos magnéticos. ChamouJacoN
Esto es básicamente lo que alimenta a la aurora boreal: energía del viento solar producida cuando estas partículas colisionan con el plasma dentro del campo magnético de la Tierra bajo ciertas condiciones.
A partir de nuestros estudios sobre las condiciones en las que dicha reconexión puede ocurrir en el espacio, me he dado cuenta de cuál es el verdadero problema de las luchas con espadas láser. Cuando dos sables chocan es prácticamente imposible evitar la reconexión magnética, lo que tendría como resultado una explosión de plasma en ambos sables. Esto quiere decir que en un duelo de espadas láser tanto tú como tu oponente seríais fulminados al mínimo choque de espadas.
Igual los productores de las próximas entregas de la Guerra de las Galaxias deberían tomar nota… ¿Quién sabe cómo funciona realmente “La Fuerza”?
Martin Archer, Físico Espacial, Queen Mary University (Londres)
Este artículo ha sido publicado originalmente en The Conversation. Puedes leer el artículo original aquí
Foto | Louie/Flickr
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