El detective colombiano de la tabla periódica

Por BBC News Mundo


Los "detectives" han estado tras sus pasos largo tiempo. Aunque se lo describe como pesado, el "sospechoso" elude a quienes intentan atraparlo con la agilidad de un pluma. La vigilancia es las 24 horas del día. Pestañear no es una opción: sólo vive 150 milisegundos. No ha cometido ningún crimen, pero encontrarlo es vital para un grupo de investigadores... de la ciencia. El físico colombiano Luis Gerardo Sarmiento es uno de los "detectives de la tabla periódica" que participó recientemente en el experimento que logró producir el nuevo elemento 115 o ununpetio. ¿Pero cómo se sigue la pista a un elemento químico que todavía está por ser descubierto? Con años de cálculo, un experimento trepidante y mucha paciencia. El joven científico se lo cuenta a BBC Mundo.

La emoción de la pesquisa química

El caso del nuevo e intrigante elemento superpesado fue noticia este mes, cuando se difundió que un equipo había conseguido producirlo y observarlo, aunque su entrada oficial en la tabla periódica aún debe ser ratificada por la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada. Este hallazgo requirió años de preparación, además de tres intensas semanas de experimento en el acelerador de partículas del laboratorio GSI de Alemania. "Yo hice parte del equipo responsable de la adquisición de datos y del monitoreo de que todo lo que estuviera ocurriendo en el experimento estuviera bien", dice a BBC Mundo Sarmiento, doctor en física de la Universidad Nacional de Colombia.

Tabla periódicaEl elemento 115 aún debe ser ratificado por una organización colegiada internacional.

Y la experiencia es vertiginosa. "Entre una y dos semanas antes yo tengo que viajar al laboratorio y preparar todo", cuenta. "Una vez que empieza, y el acelerador está funcionando para ti, tienes que aprovechar cada uno de esos segundos". Los encargados de monitorear el experimento viven cerca del laboratorio, y deben tener una "disponibilidad 24 horas al día". En el caso del 115, pasaron "4 o 5 días hasta que vimos el primero, que fue producido el primer día". Fuente entonces cuando sintieron un cierto alivio: estaban tras la pista correcta.

Tras la pista de los pesados

El 115 no es el único superpesado cuya existencia aún no haya sido confirmada todavía. En la tabla periódica, la esquina inferior derecha está reservada para los "grandotes", la especialidad de Sarmiento, los elementos con números atómicos grandes. Estos elementos no existen de manera natural – el más pesado en la naturaleza es el uranio, con 92 protones – por eso es necesario producirlos para estudiar sus propiedades químicas.

Diagrama del núcleo del ununpetio o elemento 115.Diagrama del núcleo del ununpetio, con 115 protones (en rojo) y 173 neutrones (en azul).

¿Cómo se hace? El escenario es un laboratorio con un acelerador de partículas. Los protagonistas, elementos químicos y sus números atómicos (que indican la cantidad de protones que tiene el núcleo). "Aceleramos calcio, iones de calcio. El calcio tiene número atómico 20 y lo hacemos estrellar con una lámina muy delgada de americio, cuyo número atómico es 95”, explica Sarmiento. "Una o dos veces por día esos elementos se fusionan. El resto de veces se estrellan uno con el otro, se rompen. Pero hay unas veces -en las condiciones experimentales que nosotros tuvimos-, más o menos una o dos veces por día, se fusionan". Y es entonces cuando ocurre: el "sospechoso" se deja ver. "Se toma el número atómico 20 del calcio más el 95 del americio y tenemos nuestro 115", dice el científico. ¿Y cómo se detecta? ¿Cuál es la "trampa" en la que finalmente cae, para dejar su "huella"? "Lo que tenemos nosotros es un cubito, como una caja que tiene un lado abierto. La caja está compuesta de detectores de silicio y el lado abierto es por donde entran los (elementos) 115 que vienen separados después de la reacción".
"Desde el punto de vista práctico es todavía inútil, pero es muy, muy importante desde el punto de vista de las teorías"
Luis Gerardo Sarmiento, investigador de la Universidad de Lund
Con este dispositivo, dice el científico, pueden detectar su decaimiento, es decir, la forma en que se desintegra en elementos más ligeros. "El 115 llega, queda implantado en uno de los detectores, y desde ahí comienza a decaer por emisión de partículas alfa. Era un 115, cuando emite una partícula alfa se transforma en 113, cuando emite otra partícula alfa se transforma en 111 y así sucesivamente, y nosotros detectamos la cadena." En su forma 115, el elusivo elemento sólo existe durante alrededor de 150 milisegundos. Es muy breve, pero es suficiente dejar su rastro en formas de señales físicas que los "detectives" pueden analizar.

Inútil... pero muy importante

Aunque el ununpetio ya había sido sintetizado previamente, el nuevo experimento fue capaz de encontrar evidencia más firme gracias a la tecnología, según cuenta el investigador colombiano, que formó parte del equipo internacional de la universidad sueca de Lund responsable de este hallazgo. Sarmiento diseñó un software para visualizar en pantalla la actividad en cada detector. Los datos se analizan casi al instante, pero también se graban en discos duros que permiten continuar con la investigación por meses. ¿Y por qué es importante haber producido y observado al breve ununpetio? "Desde el punto práctico", responde Sarmiento, "es todavía inútil". "Pero es muy, muy importante desde el punto de vista de las teorías, y las tecnologías nucleares para poder probar modelos y poder probar técnicas de creación de elementos y en general entender los elementos superpesados, que tienen una física realmente interesante", explica. Al fin y al cabo, los elementos químicos son la estructura base del universo, de toda la materia orgánica e inorgánica. Conocerlos, describirlos y entenderlos es indispensable para comprender mejor lo que nos rodea.

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