Hay un momento en cualquier película o dibujo animado en el que aparece un científico loco cuando acciona un interruptor o mezcla dos productos químicos y, pum, su laboratorio explota y el humo sale por las ventanas y puertas. En realidad, al menos en la era moderna, las explosiones de laboratorio están desaconsejadas. Pero un reciente experimento con electromagnetismo en Tokio produjo el campo magnético controlado más fuerte jamás creado, informa Samuel K. Moore en IEEE Spectrum, lo suficientemente potente como para hacer estallar las puertas del laboratorio.
El big bang se produjo cuando los investigadores de la Universidad de Tokio bombearon 3,2 megajulios de electricidad en una bobina especialmente diseñada para producir un campo magnético masivo. Los investigadores esperaban que el campo alcanzara los 700 teslas, la unidad utilizada para medir la densidad del flujo magnético o, de manera informal, la intensidad del campo magnético. En cambio, el campo alcanzó 1.200 teslas. Eso es unas 400 veces más fuerte que la máquina de resonancia magnética más potente, que produce tres teslas. La explosión resultante dobló el armario de hierro en el que estaba encerrado el dispositivo y abrió de golpe las puertas metálicas.
«Diseñé la carcasa de hierro para que resistiera unas 700 T», dice a Moore el físico Shojiro Takeyama, autor principal del estudio en la revista Review of Scientific Instruments. «No esperaba que fuera tan alta. La próxima vez, lo haré más fuerte».
Por suerte, los propios investigadores estaban escondidos en una sala de control, protegidos de la explosión.
Entonces, ¿qué hacían Takeyama y sus colegas soltando enormes explosiones magnéticas en medio de Tokio? Rafi Letzer, de LiveScience, explica que los científicos llevan varias décadas buscando campos magnéticos controlados cada vez más grandes. Takeyama lleva 20 años intentando superar el nivel de los 1.000 teslas, alcanzando el objetivo con este nuevo dispositivo.
En esencia, el electroimán es una serie de tubos que consisten en una bobina con una bobina interior de cobre en su interior. Cuando se hacen pasar cantidades masivas de electricidad por las bobinas, la bobina interior colapsa sobre sí misma a una velocidad de Mach 15, es decir, más de 5 kilómetros por segundo. El campo magnético de la bobina se comprime cada vez más hasta alcanzar niveles increíblemente altos. Entonces, en una fracción de segundo, todo se colapsa, dando lugar a la explosión. Con un poco más de ingeniería y unas puertas más fuertes, el equipo cree que podría llevar su dispositivo a 1.800 teslas.
Este no ha sido el mayor campo magnético jamás generado por el ser humano. Algunos campos superfuertes son producidos por láseres, pero son tan pequeños y de corta duración que son difíciles de estudiar o utilizar. Takeyama explica a Letzer que, históricamente, los investigadores estadounidenses y rusos han realizado algunas pruebas a gran escala en exteriores utilizando explosivos de gran potencia empaquetados alrededor de bobinas magnéticas, produciendo campos de hasta 2.800 teslas. Pero éstas también son imperfectas.
«No pueden llevar a cabo estos experimentos en laboratorios interiores, así que suelen realizarlo todo al aire libre, como en Siberia en un campo o en algún lugar muy amplio de Los Álamos ,» dice. «Y tratan de hacer una medición científica, pero debido a estas condiciones, es muy difícil hacer mediciones precisas».
La herramienta del equipo, sin embargo, se puede utilizar en un entorno de laboratorio controlado y produce un campo relativamente grande, un poco menos de un nanómetro, que es lo suficientemente grande para hacer algo de ciencia real. Según un comunicado de prensa, el objetivo es producir un campo magnético controlado que pueda ser utilizado por los físicos. La esperanza es que el campo pueda controlarse lo suficientemente bien como para que los materiales puedan colocarse dentro del minúsculo campo para que los investigadores puedan llevar a los electrones a su «límite cuántico», en el que las partículas están todas en su estado básico, revelando propiedades que los investigadores aún no han descubierto. En ese caso, más grande es mejor.
«En general, cuanto más alto es el campo, la resolución de la medición es cada vez mejor», explica Takeyama a Moore en el IEEE.
La otra posible aplicación -una vez que se consigan las explosiones del sistema- es el uso en reactores de fusión, un tipo de dispositivo de producción de energía en el que el plasma se mantiene estable utilizando un fuerte campo magnético mientras su hidrógeno se fusiona, creando una reacción similar a la del sol y produciendo energía limpia casi ilimitada. Según el comunicado, los investigadores creen que deben ser capaces de controlar un campo magnético de 1.000 teslas para producir una fusión nuclear sostenida.