El cerebro y sus Dimensiones

Lo que es arriba es abajo

(Viejo aforismo esotérico)

Una hormiga vive en un plano, es decir en dos dimensiones, para ella solo existe adelante-atrás e izquierda-derecha. ¿Pero qué le sucede cuando circula por una especie de banda que se ha sometido a torsiones y que pasa de dos a tres dimensiones?

Esta banda que se conoce con el nombre de banda de Moebius y que es muy fácil de hacer con una diadema de esas para el pelo, nos servirá para entender conceptos un poco más complicados a lo largo de este post.

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¿Es nuestra vida una simulación?

Los científicos han encontrado la primera "evidencia sustancial" que apoya la idea del llamado 'principio holográfico'. ¿Quiere decir que el universo es un gigantesco holograma?

Un equipo internacional de físicos, astrofísicos y matemáticos anunció que había encontrado lo que creen que es la primera "evidencia sustancial" que apoya la idea del llamado 'principio holográfico'. ¿De qué se trata y por qué es importante? ¿Quiere decir que el universo es un inmenso holograma?

¿Qué es el principio holográfico?

El 'principio holográfico' es una conjetura acerca de las teorías de la gravedad cuántica propuesta en 1993 por Gerard 't Hooft. La idea postula que todo lo que conocemos y percibimos como tridimensional puede explicarse como un complejo holograma contenido en solo dos dimensiones. Un universo holográfico sería un sistema en donde toda la información que genera nuestra realidad en 3D estaría contenida en sus límites en una superficie de dos dimensiones.

Entonces, ¿es nuestra vida una simulación?

No. Aunque es fácil caer en la idea de que vivimos en una especie de un holograma gigante o incluso una simulación al estilo Matrix, no es exactamente eso lo que sostienen los científicos. De hecho, Niayesh Afshordi, uno de los autores del estudio, ha puntualizado al portal Gizmodo que en el universo de hoy en día "existen indudablemente tres dimensiones".

"Yo diría que no vivimos en un holograma, pero podríamos "haber salido de un holograma", explica el científico. Después de todo, el estudio tiene la intención de describir el universo primitivo, y el 'principio holográfico' parece que podría dar muchas respuestas.  

Entonces, ¿qué es lo que han descubierto?

El objetivo de los físicos era tratar de entender el Big Bang, cómo era el universo primitivo y cómo terminó siendo como es hoy. Lo que han descubierto es, más bien, que se puede describir el comportamiento del universo primitivo utilizando la teoría que desecha una de las dimensiones espaciales. O, en otras palabras, que se puede recrear datos físicos reales recolectados en nuestro universo usando el modelo holográfico 2D.

Entonces, ¿es importante o no su hallazgo?

Sí que lo es. El problema de fondo es que la teoría general de la relatividad de Einstein, que explica cómo funcionan las cosas en el Universo a gran escala, no encaja muy bien con la teoría de cómo funcionan las cosas pequeñas, la mecánica cuántica. Por eso es especialmente ineficaz cuando se intenta describir el universo primitivo, donde toda la masa y la energía estaban comprimidas en un pequeño espacio.  

Los científicos llevan décadas trabajando para poder reconciliar estas dos teorías, y algunos estiman que el concepto de un universo holográfico tiene el potencial de hacerlo, según explica Kostas Skenderis, profesor de Ciencias Matemáticas de la Universidad de Southampton (Reino Unido) y coautor de la investigación.

De acuerdo con los investigadores, este estudio podría ayudar a abrir el camino a la comprensión del universo en su etapa temprana y a explicar cómo surgieron el espacio y el tiempo.

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El Ojo Cósmico

El clásico 'Potencias de 10' renovado

No es que sea precisamente reciente, pero lo acabo de ver y es  Impresionante cómo se recorre las escalas del universo en tres minutos:

Una reinterpretación de aquel Potencias de 10 (Powers of ten), uno de los vídeos de divulgación científica más famosos, producido por Ray y Charles Eames para IBM en 1977. Ahí lo tienes:

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Ver el sonido

El artista experimental Nigel Stanfordd lo advierte al inicio del vídeo: Todos los experimentos son reales. Y es una advertencia necesaria, porque a la vista queda que parecen increíbles. Se trata de jugar con el sonido y cómo las ondas pueden afectar los materiales. El nuevo disco se llama Solar Echoes y el tema que se escucha Cymatics.

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"VIAJAR EN EL TIEMPO ES POSIBLE"

El científico Ron Mallett asegura que es posible y 'pasa la pelota' a los físicos experimentales

Según Ronald Mallett, físico teórico de fama mundial de la Universidad de Connecticut,viajar en el tiempo es posible. Y lleva toda su vida entregado en demostrarlo matemáticamente. Hecho que, según él, ya ha conseguido.

Su obsesión por los viajes en el tiempo se debe a la trágica muerte de su padre cuando él sólo tenía diez años. Con la ayuda y la inspiración de la novela La máquina del tiempo de Herbert George Wells, decidió que construiría una para poder volver al pasado y salvar a su padre de las garras de la Parca.

Sin embargo, este no era un sueño de infancia. Estudió Física, sacó su doctorado, ganó un par de premios Excelencia a la Enseñanza y se entregó al estudio de la relatividad general, la gravedad cuántica y, como no, los viajes en el tiempo. Lo suyo es la Física Teórica, por lo que en su tiempo libre cogió lápiz, papel y empezó a hacer muchas cuentas. 

Viajar en el tiempo: matemáticamente posible

Recordemos que el espacio-tiempo tiene cuatro dimensiones, en la que sólo de una de ellas es tiempo y las otras tres, espacio. Albert Einstein consideraba que el tiempo era una cuarta dimensión y estableció que el tiempo y el espacio estaban conectados. Este es el motivo por el cual los físicos hablan del “espacio-tiempo”. Se cree que el espacio tiempo se curva cerca de los agujeros negros. Mallett se preguntó si podría reproducir estas condiciones en la Tierra. Pero, ¿cómo reproducirlas?

El Dr. Mallett se dió cuenta a partir de las teorías de Einsten de que al tiempo le afectan el desplazamiento y la velocidad. También sabía que la luz puede producir gravedad. Cogió la coctelera, agitó estos ingredientes y entonces se percató de que podía usar láseres para lo que quería hacer. Había trabajado con láseres en numerosas ocasiones y sabía que un anillo láser producía una luz giratoria. Llegó a la conclusión de que, tal vez, la luz giratoria generaría la misma gravedad que un agujero negro giratorio.

Si el láser podía producir este tipo de giro, entonces se podría mandar una formación de partículas al pasado en código binario. Una secuencia de neutrones se podría ordenar con unos cuantos con el espín hacia arriba y otros hacia abajo, lo que serían nuestros unos y ceros. Así codificaríamos nuestro mensaje binario y lo enviaríamos al tiempo que quisiéramos.

Según él, matemáticamente es posible e insta a los físicos experimentales a que continúen su trabajo e intenten crear la máquina del tiempo que casi todos anhelamos.

Qué opinan de esto los físicos experimentales

En PLANETAFIOS nos surgieron muchas preguntas tras conocer las declaraciones del Doctor Mallett, por lo que buscamos un físico experimental y le preguntamos. 

“Aunque teóricamente las ecuaciones predigan la existencia de una máquina del tiempo funcional,  si la construyéramos no tendríamos donde enchufarla.", nos explica la física teórica Lucía García. "Para transformar la materia en energía todos sabemos que se usa la famosa fórmula de Einstein: E=mc^2. Esto quiere decir que de una porción diminuta de masa se puede obtener muchísima energía, como ocurre por ejemplo en las reacciones nucleares. Un agujero negro tiene una masa elevadísima, por lo que la cantidad de energía que necesitamos para producir luz capaz de alterar el campo gravitatorio de su entorno es inmensa."

Es decir, que Mallett ha pasado la pelota a los físicos teóricos pero estos aún no pueden hacer nada al respecto. La cantidad de energía que necesitamos para poder ponerla en marcha es tal, que a día de hoy es técnicamente imposible convertirse en Doctor Who o Marty McFly. Estimado Doctor Mallett, deje usted de jugar con nuestros sentimientos.

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La flecha del tiempo tiene dos futuros diferentes

La gravedad traza la dirección del tiempo y no la termodinámica como se creía hasta ahora. Además argumentan que la flecha del tiempo tiene un pasado y dos futuros diferentes.

"La fuerza de gravedad es la que prepara el escenario para la expansión del sistema y origen de la flecha del tiempo con una condición inicial de baja entropía (…) El sistema de partículas se expande hacia afuera en ambas direcciones temporales, creando dos flechas distintas, simétricas y opuestas de tiempo", según un artículo publicado en la revista 'Physical Review Letters'.

En otras palabras, "la flecha del tiempo tiene un pasado y dos futuros. Sin embargo, se puede observar y experimentar solo una de las dos direcciones". Según los autores del trabajo, únicamente en la del pasado.

Además los investigadores explicaron que en la dirección del tiempo existe un marcador del pasado, pero aquella no cuenta con un marcador del futuro, por lo que las personas podemos recordar lo que ocurrió ayer pero no podemos conocer lo que vendrá mañana.

Teóricamente el tiempo se mueve hacia delante y la causa de ello estriba en una propiedad de la materia llamada entropía, que describe el nivel de desorden de las partículas en el universo.

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El reloj más preciso del mundo

Podría desmentir a Einstein

LAS CONSTANTES QUE UTILIZAMOS PARA MEDIR EL TIEMPO PODRÍAN RESULTAR SER VARIABLES, SI TUVIÉRAMOS LOS INSTRUMENTOS DE PRECISIÓN PARA MEDIRLOS. AL PARECER NO ESTAMOS TAN LEJOS DE ELLOS.

El tiempo: la gran constante y la gran variable. Los relojes no crean el tiempo, sólo miden espacios de tiempo. La sincronía y la convención nos hacen tener conceptos como horas y minutos para organizar fragmentos de existencia. Pero los relojeros expertos como Andrew Ludlow, físico del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología no están conformes, y buscan organizar con mucha mayor precisión esos “fragmentos de experiencia.”

Ludlow explica que mecanismos como los péndulos en los antiguos relojes se basaban en la estabilidad del péndulo. ¿Pero qué pasa si algo perturba esa estabilidad, digamos, un niño que juega con el péndulo? El tiempo seguirá su marcha, es obvio, pero el reloj no podrá medir el tiempo con precisión. Buscando mecanismos más precisos, los cuales no puedan ser intervenidos o perturbados con tal facilidad, Ludlow y sus colegas crearon el reloj atómico más preciso del mundo.

Los péndulos en los que se basa son las vibraciones internas de los átomos: dentro de cada uno hay cientos de millones de “ticks” vibrando a velocidades inimaginables cada segundo; la medida de esas vibraciones es mucho más constante y precisa que un péndulo de cobre, por más elegante que sea este. Los niños no pueden jugar con los átomos, pues Ludlow y su equipo los han congelado en un rayo láser para medir con toda precisión sus “ticks” vibratorios.

Las aplicaciones de un reloj de esta precisión marcarán la pauta para el desarrollo de una nueva generación de telecomunicaciones satelitales; pero algunos físicos están interesados también en otra aplicación. Probar la teoría de la relatividad de Albert Einstein.

Para Einstein, ciertas propiedades físicas como la fuerza de interacción entre fotones y electrones es una constante, al igual que la masa de electrones y protones. Sin embargo, algunos creen que esas constantes “fundamentales” de hecho podrían sufrir pequeñas fluctuaciones. Fluctuaciones que podrían afectar el funcionamiento de instrumentos de medición tan sensibles como el reloj atómico, y ser captados por este, desmintiendo así a Einstein.

Al hablar de relojes, Einstein predijo que diferentes campos gravitacionales podrían hacer que los relojes se comportaran diferente. En lugares tan altos como el monte Everest la gravedad es ligeramente más débil que en lugares a nivel del mar. Teóricamente, el segundero de un reloj en los Himalayas debería moverse más rápido, al menos tan rápido como para acumular un segundo cada 200 mil años.

Aunque la variación no parezca relevante, el reloj de Ludlow puede registrar el cambio de gravedad incluso a partir de una pulgada de elevación. Una sensibilidad así permitirá a los científicos probar las teorías de Einstein con instrumentos de increíble precisión.

[NPR]

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Conoce los 10 números más importantes del mundo

¡Apréndelos! Y estarás más cerca de los secretos del cosmos.

Un breve vídeo que reune a los diez números más importantes en las matemáticas y la física. Nadie dijo que fuera fácil recordarlos todos, pero estaría bien al menos conocer su magnitud y significado.

Esta es la lista de los elejidos:

• El número de Avogadro (N_A)
• El número de Euler (e)
• La constante cosmológica de Hubble (H₀)
• La constante de Planck (h)
• La unidad imaginaria (i)
• La proporción áurea (φ)
• La constante de gravitación universal de Newton (G)
• La constante de Boltzmann (k_B)
• Pi (π)
• La velocidad de la luz (c)

Esto me recordó que el otro día revisando una de las clases de cosmología de Stanford de Leonard Susskind se ve como con su característico estilo el físico pasa un poco de todo y afirma que ni siquiera se acuerda de algunas con exactitud (y con razón: dicen que Einstein recomendaba no memorizar aquello que pudieras guardar en un papel).

(Vía Gaussianos.)

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La geometría de las burbujas

En ocasiones se diría que tienen vida propia. En realidad buscan las formas óptimas a partir de la cantidad de jabón existente, según se tocan unas con otras. Una geometría física que resulta tan interesante de investigar para los matemáticos como para los artistas y los físicos.

Las explicaciones son del burbujólogo Tom Noddy, para un capítulo de The Code de Marcus du Satoy. Lo cual también es interesante porque quiere decir que han convertido el estupendo libro en un minidocumental.

(Vía The Kid Should See This.)

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Neurociencia de la atracción sexual

¿Qué nos parece atractivo y quien y por qué? ¿Intervienen las feromonas en la atracción sexual? ¿Interviene sólo el fisico o hay algo más? ¿Existen diferencias en lo que nos parece atractivo según seamos hombres o mujeres? ¿Somos monógamos o polìgamos por naturaleza? ¿Cómo se las arreglan las parejas de larga duración para mantener el deseo vivo? El amor visto desde un punto  de vista evolutivo, ¿Cómo y porqué evolucionó el amor? ¿Es el amor una cuestión de hormonas y neurotransmisores?

Encontrarás respuesta a todas estas preguntas viendo el programa que se emitió en el programa “La noche temática”. Me ha parecido muy bueno, puesto que en él se explayan bien todos los cientificos que tienen algo que decir en estos temas.

   Aqui tienes el enlace al programa   

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¿Cómo se mide el sonido?

¿Sabes cómo se mide el sonido? -A diario escuchamos sobre decibelios, hertz, ondas... muchos conceptos entreverados que puede que no sepamos muy bien qué significan. No te preocupes, es más sencillo de lo que parece. Sigue leyendo para descubrir cómo se mide el sonido.

Cómo medir el sonido

En un mundo en que parece no haber silencio, los oídos son uno de los sentidos que más usamos, junto con la vista.

El sonido es una vibración del aire o del agua -nunca se puede producir en el vacío-, que llega a nuestra oreja, hace que esta vibre, y de esa forma escuchamos algo. Esta vibración se realiza en forma de ondas sonoras.

Cualidades del sonido

El sonido tiene distintas cualidades:

• Altura: nos permite distinguir entre un sonido agudo y uno grave. Se mide en Hertz (Hz, frecuencia)
• Timbre: nos permite reconocer las características de la fuente sonora (si es un instrumento de cuerda, de metal, una voz... cada uno tendrá sus características propias: el sonido puede ser más brillante, opaco, aterciopelado, metálico, etcétera)
• Intensidad: Nos permite reconocer un sonido fuerte de uno débil o suave (comunmente lo conocemos como "volumen" en los equipos de sonido). Se mide en decibelios (dB)

Esas son las las tres principales, pues son propios de lo sonoro. Pero hay otros dos factores, que coinciden con la variable Tiempo y Espacio (que por cierto, rige a todas las cosas): Duración (podemos distinguir un sonido largo de uno corto) y Espacialidad (somos capaces de reconocer de dónde proviene un sonido, si de la izquierda, la derecha, arriba, abajo, cercano o lejano).

Por lo tanto, los sonidos pueden ser medidos de distintas formas. Algunos medidores nos pueden determinar la intensidad, mientras que otros nos permiten reconocer la altura, la duración, o muchas cualidades a la vez.

Cómo se miden las frecuencias del sonido

Los sonidos se pueden identificar por su espectro de frecuencias. El elemento fundamental de estas frecuencias es la onda sinusoidal, es decir, una superposición lineal de sinusoides.

Cada sinusoide se caracteriza por su amplitud, su frecuencia y su relación con la marca de tiempo cero. Los sonidos más graves tendrán ondas sonoras más alargadas (una frecuencia más baja), mientras que los sonidos más agudos serán representados por ondas de sonido más cortas (una frecuencia más alta y por lo tanto más Hertz).

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El sonido se mide por la amplitud de los componentes espectrales, mediante la colocación de un metro calibrado de sonido en el centro de la cabeza de un oyente potencial.

El oído humano es capaz de captar las ondas coprendidas entre los 20 Hertz y los 20.000 Hertz (aproximadamente). Las ondas que están por debajo de los 20 Hertz (aproximadamente) son sonidos tan graves que nuestro oido no es capaz de captarlas y las conocemos como Infrasonido. Por otra parte, las ondas más cortas (más agudas, mayores a los 20.000 Hz) las conocemos como Ultrasonido. Tampoco las podemos captar con nuestro oído, pero otros animales como los murciélagos las suelen utilizar para sus vuelos nocturnos.

Debemos tener en cuenta también que el oído humano no es igualmente sensible a los tonos diferentes en un mismo nivel de presión, ya que son diferentes frecuencias. A esto se le llama sonoridad. Para medir esto se utilizan las ondas isofónicas, que relacionan el tono de un sonido en dB con su nivel de sonoridad subjetiva (como dijimos, entre los 3 kHz y los 20kHz el oído es más sensible, por encima y por debajo de estos valores no).

Cómo se mide la intensidad del sonido

El primer medidor: el microPa

En un primer momento, el sonido se medía en microPa o Pa, el nivel de presión de la onda. El rango audible en los humanos iba de 20 microPa a 20 Pa -un nivel doloroso-. Sin embargo, como esta era una escala muy grande, se comenzaron a utilizar los decibelios (dB).

Los decibelios, la medida actual de intensidad sonora

En este nuevo rango, el esquema de audición humano iría de los 0 dB a 120-140 dB, en los que ya notamos dolor en los oídos. En 0 dB está el sonido más bajo que podemos escuchar, y significa casi silencio absoluto. Una conversación normal está aproximadamente en los 60 dB, un concierto de rock en los 120 dB, y un disparo de un arma en 140 dB.

A partir de los 85 dB podemos tener pérdidas auditivas: podemos identificar este nivel cuando para conversar tenemos que levantar la voz. Ocho horas al día con esta intensidad causa daños en los oídos.

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Por lo general, las mediciones de sonido siempre deben hacerse en dB, pero en caso de que estemos hablando de la audición humana, es importante hacerlo también relacionado a este valor subjetivo.

El daño auditivo depende del nivel del sonido y del tiempo de exposición al mismo. También debemos tener en cuenta que la distancia afecta la intensidad del sonido: si estamos lejos de él, la potencia disminuye.

Los dejo con una pregunta para reflexionar: si un árbol cae en un bosque, y no hay nadie para oírlo, ¿hay sonido?

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La partícula de Dios

El bosón de Higgs, ¿qué es y por qué se le conoce como la partìcula de dios?

• Sus teóricos y la institución que lo demostró han resultado premiados.
• El bosón fue teorizado en 1964, pero hasta 2012 no se ha logrado demostrar, aunque todavía quedan dudas.
• ¿Qué es el célebre bosón? | 

¿Qué es el bosón de Higgs?

Bajo este curioso nombre, se escondía una de las partículas elementales de la naturaleza, el "eslabón perdido" del modelo estándar de la física de partículas, una teoría que explica cómo se origina la masa de todas las partículas del Universo. Responde a la siguiente pregunta: ¿por qué unas partículas tienen masa y otras no?

Así lo explicaba la física belga Martine Bosman, catedrática de investigación del Instituto de Física de Altas Energías (IFAE) en la Universidad Autónoma de Barcelona: "Es la pieza que faltaba en lo que llamamos el modelo estándar de la física, el modelo con el cual podemos describir las partículas que conocemos, cómo interaccionan, todas las medidas que se han podido hacer hasta ahora... pero faltaba un mecanismo para explicar cómo se genera la masa de la partícula, que es algo fundamental. Si no hay masa de la partícula, no existiría el mundo tal y como lo conocemos. Es lo que llamamos el mecanismo de Higgs".

El jurado del Premio Principe de Asturias de Investigación de 2013 explica en su fallo que esta partícula que "completa el Modelo Estándar, que describe los componentes fundamentales de la naturaleza, y es responsable de que ciertas partículas elementales posean masa".

El bosón fue planteado en 1964 por el físico británico Peter Higgs como el agente que dio masa a la materia tras el Big Bang, hace 13.700 millones de años, lo que hace posible la formación de estrellas y planetas, y finalmente, la aparición de la vida.

¿Por qué se lo conoce como 'la partícula de Dios'?

Mucha gente pensará que es porque la partícula es el origen de la materia y la vida, pero en realidad no es así (ya se ha dicho que es el agente que dio masa a la materia no que la creara). Parece ser que todo tiene origen en el bautizo 'marketiniano' que hizo de esta partícula el editor de un libro del Premio Nobel de Física, León Lederman, y que, obviamente cuajó entre el gran público.

¿Por qué es tan importante?

El descubrimiento del bosón de Higgs pondrá patas arriba el campo de la física, tanto que algunos investigadores ya hablan de una "nueva física". Esta partícula puede avalar otras teorías y modelos, como la supersimetría, pero también cerrará las puertas a muchas teorías y líneas de investigación.

Por ejemplo, conocer mejor la física de partículas ayudará a estudiar un fundamental componente del Universo como es la llamada materia oscura. En cualquier caso, las aplicaciones de este descubrimiento de 2012 no serán en absoluto inmediatas.

En el verano de 2012, cuando se descubrió, el director general del Centro Europeo de Física de Partículas (CERN), Rolf Heuer, calificó de avance "histórico" el experimento, clave para entender la formación del Universo, aunque advirtió de que queda mucho trabajo por delante.

La revista 'Science' lo declaró como el descubrimiento científico del año.

¿Qué hicieron Higgs y Englert?

Englert por una parte, junto al físico belga Robert Brout —ya fallecido—, y Higgs, por la suya, predijeron en 1964 al mismo tiempo y de manera independiente la existencia de esta partícula elemental. 

En aquella fecha, Higgs lo planteó como el agente que dio masa a la materia tras el Big Bang, hace 13.700 millones de años, lo que hace posible la formación de estrellas y planetas, y finalmente, la aparición de la vida. Pero hasta 2012 habían fallado los esfuerzos realizados desde la década de 1980 para encontrar la partícula en el colisionador estadounidense Tevatron y el antecesor del LHC en el CERN, el LEP —y probar que Higgs tenía razón—a través de la colisión de partículas entre sí y la creación de mini Big Bangs.

¿Cuál fue el papel del CERN en el descubrimiento?

El CERN fue la instalación en cuyo acelerador de partículas se pudo demostrar la existencia del bosón el pasado julio de 2012.

La Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN) (conserva las siglas en francés del Centro Europeo para la Investigación Nuclear que le precedió) es una organización internacional e intergubernamental, es una institución con sede en Ginebra (Suiza) y constituida por veinte estados miembros: Alemania, Austria, Bélgica, Bulgaria, República Checa, Dinamarca, Eslovaquia, España, Finlandia, Francia, Grecia, Hungría, Italia, Noruega, Holanda, Polonia, Portugal, Reino Unido, Suecia y Suiza.

Actualmente el acelerador de partículas ha detenido su actividad hasta 2015, ya que quiere incrementar su potencia en más del doble que la actual.

¿Está completamente probada su existencia?

En realidad no. Aunque todo el mundo lo da por hecho, el CERN anunció en julio de 2012 que habían descubierto una nueva partícula que podría ser el deseado bosón de Higgs, aunque todavía no podía confirmarlo con certeza científica. Martine Bosman aseguraba que era una partícula "que se parece mucho a lo que se esperaba del bosón de Higgs".

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El material que no podía existir

Grafeno, el material del futuro

Su comportamiento responde a las leyes de la física atómica, incluidos efectos cuánticos y relativistas.

   Tecnologia con Grafeno  

El grafeno es uno de esos materiales que hace sólo unos pocos años “no podían existir”; pero que ahora se ha convertido en uno de los temas más candentes en la investigación de nuevos materiales, con centenares de laboratorios y universidades volcados en dilucidar y aprovechar sus sorprendentes propiedades.

El grafeno es, simplemente, una capa cristalina de carbono de sólo un átomo de espesor. Se la ha comparado con una reja de gallinero molecular, en la que cada átomo de carbono se une a tres átomos contiguos formando una pauta de hexágonos, parecida a un panal de abeja.

Hace ya muchos años una estructura semejante aparecía hasta en los libros elementales de física para ilustrar la diferencia entre el diamante y el grafito. En el primero, los átomos de carbono están apilados simétricamente en forma de pequeñas pirámides: La unión entre ellos es muy fuerte en cualquier dirección y de ahí la enorme dureza de esa piedra; en cambio, en el grafito la estructura es planar: Cada capa de átomos mantiene enlaces muy fuertes con los átomos contiguos, pero débiles con las otras capas. Por eso el grafito se exfolia con tanta facilidad.

El grafeno no es más que una simple capa de grafito inconcebiblemente fina. Pero precisamente por estar en el límite de lo imaginable, no puede estudiarse con las técnicas convencionales que se aplican a otros materiales, como el hierro o el cemento. Su comportamiento responde a las leyes de la física atómica, incluidos efectos cuánticos y relativistas. Hay que manejar conceptos exóticos como bandas de energía, fermiones de Dirac, constantes de estructura fina, o efecto Hall anómalo…

En el grafeno aparecen también electrones y “huecos” libres como portadores de carga eléctrica, un concepto familiar para quienes hace cincuenta años estudiaban el comportamiento íntimo de los primeros semiconductores. Eso apunta a la posibilidad de utilizar este material como base para nuevos dispositivos electrónicos. De hecho, sobre grafeno se han fabricado ya transistores de efecto de campo, unos dispositivos electrónicos capaces de conmutar a gran velocidad, y algunos prototipos simples de circuitos integrados. Es sólo cuestión de tiempo que aparezcan los primeros procesadores de grafeno.

Se conoce ya casi una docena de métodos de producción de este material. El más antiguo consiste simplemente en escribir con un lápiz blando: Al rozar sobre el papel, la mina se descama y desprende diminutos fragmentos de grafeno. El que le valió el Nobel de 2010 a André Geim (compartido con Konstantin Novoselov) se basa en arrancar delgadas capas de grafito mediante cinta adhesiva y luego disolver ésta para recuperar las delgadas capas de átomos.

Otros métodos industriales se basan en depósito epitaxial (ir depositando átomos de carbono sobre un sustrato de silicio o metal, como se hace en la fabricación de ciertos semiconductores) o tratamientos químicos a partir de compuestos de sodio, celulosa o la combustión de magnesio sobre hielo carbónico.

La promesa del grafeno se apoya en sus sorprendentes propiedades en muchos campos. De entrada, estas diminutas cadenas constituyen uno de los materiales más resistentes, cientos de veces más que el propio acero. Se han fabricado muestras de “papel de grafeno”, más flexibles, ligeras y duras que el metal. De hecho, éste es uno de los materiales-milagro que ahora investiga la industria aeronáutica.

El grafeno presenta sorprendentes propiedades ópticas. Una capa monoatómica absorbe exactamente el 2,3% de la luz blanca que lo atraviesa. Esta cifra es justo “pi” veces la constante de estructura fina, una de las constantes básicas de la física atómica. Lo cual implica que puede utilizarse como patrón de definición universal de esa cantidad. Además, la aplicación de un campo eléctrico altera sus propiedades ópticas, lo que permitrá aplicaciones que van desde lásers de estado sólido hasta conmutadores optoelectrónicos de gran velocidad.

“La estructura única y la propiedades del grafeno le dan el potencial para impactar en numerosos sectores industriales”, declaró en cierta ocasión Tomas Palacios, primer director del CG, centro de investigación de grafeno del Masasuchets Institute of Technology (MIT).

Sus aplicaciones van de lo más tech a lo más común, del internet ultrarrápido a las plantillas desodorantes para el calzado. Otras posibles aplicaciones son la fabricación de pantallas táctiles (aprovechando su transparencia y alta conductividad eléctrica), sensores de diversos tipos (el grafeno ofrece una gran superficie con espesor casi nulo), células solares flexibles (que quizás podrían “imprimirse” directamente sobre el dispositivo a alimentar), secuenciadores de ADN y condensadores eléctricos de gran capacidad (otras consecuencias de la gran superficie que ofrece el grafeno por unidad de peso). Incluso se ha observado cierto poder bactericida. Quizá en el futuro la envoltura de los tomates del super en lugar de plástico será de grafeno.

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