jueves, 19 de mayo de 2011

Calculando el núcleo de carbono

Para que el carbono, la base de la vida, pueda formarse en las
estrellas, juega un papel esencial un cierto estado del núcleo de este
compuesto. En colaboración con colegas de Estados Unidos, físicos de la
Universidad de Bonn y la Ruhr-Universitä t Bochum han sido capaces de
calcular este legendario núcleo de carbono, solucionando un problema
que se planteó hace más de 50 años.

"Los intentos de calcular el denominado estado Hoyle no han tenido
éxito desde 1954. Pero ahora lo hemos hecho" dijo el profesor Ulf-G.
Meisner. El estado Hoyle es una forma rica en energía del núcleo de
carbono. Es el paso de montaña sobre el que todos los caminos deben
pasar para ir de un valle a otro lugar: de los tres núcleos de helio a
un núcleo de carbono mucho más grande. Esta reacción de fusión se lleva
a cabo en el interior caliente de las estrellas pesadas. Si el estado
Hoyle no existiese, solamente muy poco carbono u otros elementos
superiores, tales como oxígeno, nitrógeno y hierro podrían haberse
formado. Sin este tipo de núcleo de carbono, la vida probablemente no
habría sido posible.

El estado Hoyle había sido verificado por experimentos ya en 1954, pero
el cálculo siempre había fracasado. Esta forma de carbono consiste en
sólo tres núcelos de helio muy vagamente vinculados, más un difuso
núcleo de carbono. Y no se produce de forma individual, sino en
combinación con otras formas de carbono. "Esto es como si quisieras
analizar una señal de radio cuyo transmisor principal y varios
transmisores secundarios estuvieran interfiriéndose entre sí", explicó
el doctor Evgeny Epelbaum. El principal transmisor es el núcleo de
carbono estable desde el cual los seres humanos y la vida en su
conjunto se ha desarrollado. "Pero estamos interesados en uno de los
núcleos inestables de carbono ricos en energía, así que tenemos que
separar el transmisor de radio de alguna manera más débil de la señal
dominante por medio de un filtro de ruido."

Lo que hizo esto posible fue un enfoque nuevo y mejorado del cálculo
que permite calcular las fuerzas entre varias partículas nucleares con
más precisión que nunca. Y se consiguió utilizando la supercomputadora
JUGENE tras una semana de cálculos. Los resultados coincidieron con los
datos experimentales tan bien que los investigadores pueden estar
seguros de que han calculado el estado Hoyle.

"Ahora podemos analizar esta forma emocionante y esencial del núcleo de
carbono en cada detalle", explicó el profesor Meisner. "Vamos a
determinar su tamaño y estructura. Y también significa que ahora
podemos echar una mirada muy de cerca a toda la cadena de cómo se
forman los elementos".

En el futuro, esto puede incluso permitir responder a las preguntas
filosóficas sobre el uso de la ciencia. Durante décadas, el estado
Hoyle fue un excelente ejemplo de la teoría de que las constantes
naturales tiene que tener exactamente los valores determinados
experimentalmente, y no diferentes, ya que de lo contrario no
estaríamos aquí para observar el universo (principio antrópico).

"Para el estado Hoyle esto significa que debe tener exactamente la
cantidad de energía que tiene, o de lo contrario, no existiría", dijo
el profesor Meisner. "Ahora podemos calcular si - en un mundo cambiado
con otros parámetros - el estado Hoyle de hecho tendría una energía
diferente cuando se compara la masa de los tres núcleos de helio." Si
esto es así, esto confirmaría el principio antrópico.

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