Recrean un nuevo estado de la materia, el hielo superiónico

 

En la escuela siempre se han enseñado los diferentes estados del agua con categorías sencillas: sólido, líquido y gaseoso.

Sin embargo, estos 3 estados pueden dar lugar a más de una docena de estructuras diferentes, dependiendo de las temperaturas y las presiones a las que se someta el agua.

Pues bien, en 2019, un equipo de científicos consiguió enviar una onda de choque a través de una gota de agua, logrando una nueva fase a la lista ya mencionada: el hielo superiónico.

Este podría formar parte de la mayor parte de planetas gigantes helados de todo el universo, como Urano o Neptuno. Aunque en aquel entonces se consiguió de forma efímera y sin poder tener control alguno.

Ahora, mediante la conocida como Advanced Photon Source (fuente avanzada de protones, APS por sus siglas en inglés), en un estudio publicado en Nature Physics, han conseguido la forma de crear, mantener y examinar el hielo de manera más confiable.

"Fue una sorpresa: todos pensaron que esta fase no aparecería hasta que se esté sometido a presiones mucho más altas que donde la encontramos por primera vez", ha asegurado el coautor del estudio Vitali Prakapenka, profesor de investigación de la Universidad de Chicago (Estados Unidos) y científico de APS, en el Laboratorio Nacional Argonne.

El funcionamiento del APS tiene mucho que ver con las profundidades de la Tierra. Estas nunca han sido exploradas, ya que al llegar a cierta profundidad, los equipos comienzan a derretirse, por lo que recrear estos estados en un laboratorio suele ofrecer bastantes respuestas.

De esta forma, el APS es un acelerador masivo que impulsa electrones a velocidades extremadamente altas, muy cercanas a la velocidad de la luz, con el objetivo de crear haces brillantes de rayos X.

Los láseres se disparan a través de diamantes, debido a que estos son los más duros de la Tierra y, así, simular diferentes presiones para calentar la muestra.

“Hemos sido capaces de trazar con mucha precisión las propiedades de este nuevo hielo, lo que constituye una nueva fase de la materia, gracias a varias herramientas de gran alcance”, ha agregado Parakapenka.

Al situar el hielo entre estos, los científicos pensaron que algo había salido mal, ya que se había producido una reacción química no deseada. Sin embargo, tenían entre sus manos un nuevo estado de la materia.

“Imagina un cubo, una red con átomos de oxígeno en las esquinas conectados por hidrógeno”, ha explicado Prakapenka. “Cuando se transforma en esta nueva fase superiónica, se expande la celosía, permitiendo que los átomos de hidrógeno migren alrededor, mientras que los átomos de oxígeno se mantienen estables en sus posiciones. Es como una red de oxígeno sólido en un océano de átomos de hidrógeno flotantes".

Y dicha estructura podría ser crucial para encontrar vida en otros planetas, ya que las propiedades de estos hielos son de vital importancia en la configuración de los campos magnéticos del planeta, con la protección necesaria de la radiación cósmica.

“Es un nuevo estado de la materia, por lo que, básicamente, actúa como un nuevo material, y puede ser diferente de lo que pensábamos”, ha añadido Prakapenka.

Finalmente, los científicos seguirán investigando a diferentes presiones y temperaturas, aunque ahora parecen estar mejor encaminados que en 2019, porque lo tienen controlado.

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