T.E.L: 1 min. 40 seg.
Un grupo de físicos de Japón han ido a los cielos para crecer cristales bajo gravedad cero.
"Puede tardar miles de años para que los cristales clásicos normales puedan alcanzar su forma final, sin embargo, a temperaturas muy bajas, los cristales de helio pueden alcanzar su forma final en un segundo. Cuando los cristales de helio crecen más de 1 mm, pueden ser fácilmente deformados por la gravedad, por lo que hicimos nuestros experimentos en un avión", explicó el profesor Ryuji Nomura, del Instituto de Tecnología de Tokio, autor principal de un estudio publicado en New Journal of Physics (el artículo es de acceso abierto desde ayer).
Los experimentos se llevaron a cabo en un avión pequeño en cooperación con la Agencia de Exploración Aeroespacial de Japón (JAXA). Cuando en una trayectoria específica, conocida como vuelo parabólico, el avión suministró condiciones de gravedad cero durante 20 segundos. Alrededor de ocho experimentos se llevaron a cabo durante un vuelo de dos horas.
Lo que hicieron, básicamente, fue colocar grandes cristales de Helio en una cámara de alta presión y los deshicieron en pequeños pedacitos a los que se roció con un superfluido de Helio4. El experimento se realizó para ver cómo crecían esos pedacitos de cristales en esas condiciones.
El cristal creció bajo un proceso conocido como maduración de Ostwald (Ostwald ripening). Esto se ve comúnmente en el helado cuando se vuelve áspero y crujiente a medida que envejece - cristales de hielo más grandes comienzan a crecer a expensas de los cristales de hielo más pequeños.
"La maduración de Ostwald suele ser un proceso muy lento y nunca se ha visto en estos enormes cristales en un período muy corto," continuó el profesor Nomura.
Los cristales de helio fueron cultivados usando altas presiones, temperaturas extremadamente bajas (0.6K/-272 ° C) y rociándolos con un superfluido - un estado de la materia cuántica que se comporta como un fluido, pero tiene una viscosidad cero, lo que significa que tiene una resistencia completa a la tensión. Los superfluidos también pueden fluir a través de huecos muy pequeños sin ninguna fricción.
La grabación de su vuelo de gravedad cero, que también muestra la formación de los cristales de cerca, se puede ver aquí:
http://youtu.be/xkjzKjGo40A
¿Qué sentido tiene "romper" un cristal grande, para luego con los pequeños pedazos, hacerlos crecer para formar, nuevamente uno grande?
Estos experimentos intentan entender mejor el proceso de formación de cristales, así como ver qué ocurre cuando la gravedad no actúa.
Más información en IOP Lationamérica.
Nota escrita para el XXXVII Carnaval de la física, en esta edición hospedado por High Ability Dimension. Para unirse y leer las entradas visitar Gravedad Cero.
Fuentes y links relacionados
- IOP Latinoamérica: Física en un avión: cristales hechos bajo gravedad cero
- Takuya Takahashi et al (2012), Ripening of splashed 4He crystals by acoustic waves with and without gravity, New J. Phys. 14 123023
DOI: 10.1088/1367-2630/14/12/123023
- Figura inicial: Evolución temporal de cristales de 4He en un superfluido a gravedad cero, inicialmente a 0.63 K. El volumen total de cristales era relativamente grande. El tiempo t se indica en cada cuadro y un pulso de onda acústica se aplicó desde el transductor B a t=0.03 s. Algunos cristales siguieron creciendo y otros más pequeños se fundieron y desaparecieron en una Maduración de Ostwald. Crédito: Takuya Takahashi et al (2012)
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