Físicos resuelven un misterio de la fusión nuclear usando mayonesa

Física

La tecnología de fusión nuclear podría obtener un gran avance de un lugar inesperado: la mayonesa. En un nuevo estudio, publicado en mayo en la revista Physical Review E, los científicos colocaron el cremoso condimento en una máquina batidora y la hicieron girar para ver qué condiciones la hacían fluir.

“Usamos mayonesa porque se comporta como un sólido, pero cuando se la somete a un gradiente de presión, comienza a fluir”, dijo en un comunicado el autor principal del estudio, Arindam Banerjee, ingeniero mecánico de la Universidad Lehigh en Pensilvania.

Este proceso podría ayudar a dilucidar la física que ocurre a temperaturas y presiones ultraaltas dentro de los reactores de fusión nuclear, sin tener que crear esas condiciones extremas. La fusión nuclear forja helio a partir de hidrógeno en los corazones de las estrellas. En teoría, podría ser la fuente de energía limpia casi ilimitada en la Tierra, si la reacción pudiera producir más energía de la que requiere para funcionar.

Es una tarea difícil; la fusión impulsada por estrellas ocurre a 15 millones °C, según la NASA. Y la enorme gravedad de una estrella fuerza a los átomos de hidrógeno a unirse, superando su repulsión natural. Sin embargo, en la Tierra no tenemos esas presiones aplastantes, por lo que los reactores de fusión fabricados por el hombre deben funcionar a una temperatura diez veces más alta que la del Sol.

Para alcanzar estas temperaturas alucinantes, los científicos utilizan múltiples métodos, incluido uno llamado confinamiento inercial. En este proceso, los físicos congelan bolitas de gas del tamaño de un guisante (normalmente una mezcla de isótopos pesados, o versiones, del hidrógeno) en cápsulas de metal. Después, bombardean las bolitas con láseres, que calientan el gas a 222 millones °C en un instante y, idealmente, lo convierten en un plasma donde puede producirse la fusión, según el comunicado.

Desafortunadamente, el gas hidrógeno quiere expandirse, lo que hace que el metal fundido explote antes de que el hidrógeno tenga tiempo de fusionarse. Esta explosión se produce cuando la cápsula de metal entra en una fase inestable y empieza a fluir.

El equipo de Banerjee se dio cuenta de que el metal fundido se comporta de forma muy similar a la mayonesa a temperaturas más bajas: puede ser elástico, lo que significa que rebota cuando se lo presiona, o plástico, lo que significa que no rebota, o puede fluir.

“Si se ejerce presión sobre la mayonesa, comenzará a deformarse, pero si se elimina la tensión, vuelve a su forma original”, dijo. “Por lo tanto, hay una fase elástica seguida de una fase plástica estable. La siguiente fase es cuando comienza a fluir, y ahí es donde entra en juego la inestabilidad”.

En el nuevo estudio, los investigadores colocaron mayonesa en una máquina que aceleró la emulsión de huevo y aceite hasta que comenzó a fluir. Luego, caracterizaron las condiciones en las que el condimento pasó de estados plásticos, elásticos e inestables.

“Encontramos las condiciones en las que era posible la recuperación elástica y cómo se podía maximizar para retrasar o suprimir por completo la inestabilidad”, dijo Banerjee.

El estudio también encontró qué condiciones permitían un mayor rendimiento energético. Por supuesto, la mayonesa y las cápsulas de metal ultracaliente son diferentes en muchos aspectos, por lo que aún queda por ver si los hallazgos del equipo pueden trasladarse a una bolita de plasma mucho más caliente que el sol.

Fuente: Live Science.

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