LOS DIEZ EXPERIMENTOS CIENTÍFICOS MÁS GRANDES DE LA HISTORIA

Muy Interesante, enero de 2006.

 

Aunque existe el tópico de que los científicos acostumbran a trabajar de manera aislada, la realidad es que, al menos en los grandes proyectos, la importancia y dificultad de las investigaciones obligan a trabajar en grandes grupos de especialistas que se complementan y ayudan. La ciencia en la segunda mitad del siglo XX ha pasado a ser un de un trabajo de individuos a un esfuerzo de grupos pequeños o grandes, siendo uno de los últimos ejemplos de trabajo en solitario el caso de Albert Einstein. Hoy día se conoce con el nombre de Gran Ciencia (Big Science) a los proyectos o líneas de investigación que requieren grandes inversiones (que pueden llegar a miles de millones de euros) y a un grupo de científicos  no menor de cien. Un ejemplo de estos proyectos es el proyecto Genoma Humano, el CERN de Ginebra o el Lawrence Lievermore National Laboratory de EEUU.

 

¨1¨ Arecibo, en Puerto Rico, alberga el radiotelescopio de disco único mayor del mundo gracias a sus 305 metros, estando en servicio desde 1963 y formando parte del National Astronomy and Ionosphere Center de la Universidad de Cornell. Su finalidad básica es estudiar los púlsares (estrellas de dos o tres veces la masa de nuestro Sol y que giran sobre sí mismas a una velocidad de mil vueltas por segundo), las nubes de gas en nuestra galaxia y las emisiones de radio de los planetas gigantes del Sistema Solar.

En la imagen se observa un grupo de 27 antenas de radiotelescopios en Nuevo México.

 

¨2¨ El LHC, el gran acelerador de partículas. Básicamente consiste en un anillo de 27 Km donde las partículas subatómicas, especialmente de hadrones (y dentro de estos, de protones), para hacerlas colisionar a una velocidade cercana a la de la luz para así estudiar la estructura íntima y última de la materia. Para lograr estas aceleraciones se necesita de potentes campos magnéticos además de los mayores detectores de partículas del mundo como es el detector Atlas que se encuentra en su interior. Entre sus objetivos está el detectar la llamada partícula “divina”, el bosón de Higgs, que se supone que es la partícula que otorga masa al resto. Si se encontrara esta partícula se confirmaría gran parte del actual Modelo Estándar de la física, una teoría que integra la mayor parte del conocimiento actual sobre el mundo de las partículas subatómicas y el origen del universo.

 

¨3¨ El ITER, el mayor reactor nuclear de fusión del mundo. En este reactor, que está en construcción en Francia, se trata de intentar conseguir reacciones de fusión controladas de átomos de deuterio y tritio para conseguir más energía que la aportada, lo que proporcionaría una fuente de energía rentable e inagotable. Las ventajas de este sistema es que estos dos isótopos del hidrógeno son muy abundantes en todo el universo y que en estas reacciones la radiación dañina emitida es mínima. El inconveniente está en controlar las enormes temperaturas que se producen en el interior del reactor, pudiendo llegar a 100 millones de grados centígrados. En este proyecto, los isótopos del hidrógeno llegan a perder sus electrones formando un plasma, el cual se mantendrá encerrado en una especie de cubierta formada por láseres o por campos magnéticos.

Se tiene pensado obtener el prime plasma de fusión en el año 2016, estimándose que se obtendrá 10 veces más energía que la aportada. En la actualidad ya está en funcionamiento otro reactor semejante pero menor con resultados todavía inciertos: se trata del JET (Joint European Torus) situado en Gran Bretaña, en el que trabajan más de 600 investigadores de 20 países.

 

¨4¨ El ICECUBE, neutrinos bajo el hielo. Situado en la Antártida, el mayor detector de neutrinos del mundo en realidad consta de 5000 detectores enterrados a unos 1.000 metros de profundiad en el hielo. Su objetivo es detectar la luz producida por los elusivos neutrinos al interaccionar con el hiello, siendo el hielo lo suficientemente claro para transmitir dicha luz a los detectores y suficientemente oscuro para evitar la interferencia de la luz natural de la superficie. Los neutrinos parece que son las partículas más difíciles de detectar puesto que atraviesan con gran facilidad todo tipo de superficies sin interactuar con los átmos de ésta evitando así su detección. Con esta estructura se pretende estudiar las reacciones explosivas dentros de nuestra galaxia y de otras cercanas, así como la naturaleza del 90% de la materia de la que se supone hoy que está compuesto el universo, la materia oscura.

 

 ¨5¨ La sonda CASSINI-HUYGENS, la mayor nave de exploración espacial construida hasta ahora. El 15 de octubre de 1997 desde Cabo Cañaveral en Florida se lanzó al espacio esta sonda espacial de 2.500 Kg, sin incluír el combustible con el que llegaba a los 5.600 Kg, llevano 18 instrumentos científicos y de la Agencia Espacial Europea (ESA) además de la sonda Huygens. Esta última, la Huygens, se lanzó el día 25 de diciembre de 2004 sobre la superficie de Titán, luna de Saturno y la segunda mayor luna del Sistema Solar, para dejar de emitir datos 21 días después, emitiendo los primeros sonidos grabados en la superficie de un cuerpo del Sistema Solar. Hay que decir que mucho mayor en tamaño que la sonda Cassini-Huyggens es la actual Estación Espacial Internacional que se espera llegue a 110 mde longitud y un peso de 460 toneladas.

 

 

¨6¨ Blue/L, el ordenador más rápido. Se trata del supercomputador más rapído hasta la fecha y ha sido desarrollado por IBM e investigadores del Lawrence Livermore National Laboratory. Consta de 65.000 procesadores que realizan 280 billones de cálculos por segundo y consume algo más de 15 MW. Sus finalidades principales son la simulación de explosiones nucleares y reacciones químicas complejas.

 

¨7¨ LBA, el mayor experimento medioambiental. Es una investigación sobre la deforestación del Amazonas y su impacto ambietnal mundial, llevada a cabo por más de 1.000 científicos. El proyecto comenzó el 12 de septiembre de 2003, y en la actualidad cuenta con más de 95.000 participantes de 150 países. La web para su seguimiento es:  www.climateprediction.net . Las siglas del experimento se deben a su nombre en inglés: Large-Scale Biosphere Atmosphere Experiment in Amazonia. El LBA estudia la influencia de la deforestación, especialmene en el Amazonas, en la atmósfera a escala regional y a escala global, incluyendo los posibles cambios climáticos futuros a causa de este impacto ambiental. Simultáneamente se analizan los diferentes ciclos biogeoquímicos, del agua, carbono… en la Amazonia.

 

¨8¨ Supertelescopios gigantes. El mayor de todos está en construcción en el cerro Armazones del desierto de Atacama en el norte de Chile, el Telescopio Europeo Extremadamente Grande (E-ELT), el mayor telescopio óptico del mundo jamás construido gracias a su espejo de 42 metros de diámetro, teniendo prevista como fecha de inauguración el año 2018 (ver artículo sobre este telescopio en esta web). Sin embargo, hay otros también de gran tamaño, como el veterano ya de Monte Palomar en California, el Gran Telescopio de Canarias, y el Keck de Mauna Kea en Hawai, todos de un tamaño de espejo de entre 8 a 10 metros de diámetro. Otro proyecto para entrar en funcionamiento en el año 2015 es el de la Universidad de California junto con el Instituto Tecnológico de California, con un diámetro de 30 m.

 

¨9¨ LIGO, el mayor sistema detector de ondas gravitacionales del mundo. Se trata de unos tubos en forma de L, con 4 Km de largo por cada brazo, cuyo objetivo es estudiar las ondas gravitaciones, una de las predicciones más importantes de la Teoría de la Relatividad General de Albert Einstein. Según esta teoría, estas ondas se producen en cada punto de la curvatura del espacio-tiempo en el momento que se produce una explosión de una supernova, o la colisión de dos agujeros negros. El efecto sería parecido al que genera una piedra al caer sobre el agua totalmente en reposo de un estanque.

 

¨10¨ NIF, un superláser para obtener la fusión nuclear. Se trata del mayor láser del mundo hasta ahora, y se sitúa en el Lawrence Livermore National Laboratory en California. Consta de 192 haces de láser ultravioleta que impactarán sobre un blanco del tamaño de un perdigón constituido por deuterio (isótopo del hidrógeno que tiene un núcleo formado por un protón y un neutrón, mientras que el núcleo de un átomo de hidrógeno normal consta sólo de un protón) y tritio (isótopo del hidrógeno con un núcleo formado por un protón y dos neutrones). Los disparos del láser tienen que ser sostenidos produciendo una ráfaga cada 3.000 millonésimas de segundo. Cuando los fogonazos de láser penetren en la cámara del blanco producen un fogonazo de rayos X que convergen justo en el blanco el cual se quiere que alcance 100 millones de grados centígrados necesarios para la fusión nuclear.

El objetivo último del NIF es el mismo del ITER, es decir, producir esa fusión nuclear, que en teoría debería producir más energía que la gastada en todo el proceso. El confinamiento inercial consiste en contener la fusión mediante el empuje de partículas o de rayos láser proyectados contra una partícula de combustible, que provocan su ignición instantánea. El confinamiento magnético del ITER consiste en contener el material a fusionar en un campo magnético mientras se le hace alcanzar la temperatura y presión necesarias. El hidrógeno a estas temperaturas alcanza el estado de plasma.