Mostrando entradas con la etiqueta unobtainium. Mostrar todas las entradas
Mostrando entradas con la etiqueta unobtainium. Mostrar todas las entradas

lunes, 10 de abril de 2017

¿Puede existir algo similar al unobtanio de la película "el nucleo"?



El otro día hablé del unobtanio de ávatar, un superconductor a temperatura ambiente, hoy hablaré del unobtanio de "el nucleo".

Veamos las propiedades del material:
El unobtanium es una aleación que convierte el calor en energía eléctrica; virtualmente es indestructuble, ya que se vuelve más resistente cuanto mayor es la presión y la temperatura a la que es sometido.
Otros detalles a añadir es que obviamente puede soportar hasta 6000 centígrados o más, descargas eléctricas inmensas del núcleo, y una diferencia de presión de miles de millones de atmósferas (teniendo en cuenta de que dentro de la nave hay aire o vacío y la tripulación).




Lo primero que quiero decir es que la existencia de un metal así es una paparruchada con menos coherencia con la física que el sonido en el vacío.

Toda la materia (materia normal) que conocemos, existe secundariamente debido al electromagnetismo y depende de tal.
Todos los materiales resistentes son así porque sus enlaces químicos son fuertes, y estos enlaces químicos están basados en el compartimento de electrones.
En el caso de que todo el material estuviera enlazada químicamente (cosa que solo sucede en nanomateriales cómo los nanotubos de carbono) tendría una resistencia considerable, pero aun así ni el límite de resistencia del "material tenaz ideal" (qué es el hipotético material con el máximo nivel de resistencia posible) no es capaz de aguantar temperaturas tan altas y diferencias de presión tan exageradas.
En el caso de una aleación cómo la que estoy analizando es peor aun, pues en las aleaciones muchos de los átomos no están enlazados químicamente, sino intermolecularmente por fuerzas electroestáticas que son muchísimo más débiles.

En resumen, la existencia de un metal tan resistente o incluso indestructible (y esto incluye también la vibranio y al adamantio) como el unobtainio de la película "el nucleo", es una tremenda estupidez.


Claro que sería un material débil, pero a más energía destructiva absorbe, más resistente se vuelve.
En realidad eso no funcionaría así, citación retórica en cursiva, es imposible.

Los materiales normales que conocemos se vuelven más débiles en cuanto más energía deben aguantar.
Esto se debe a que la fuerza electromagnética se debilita a más alejados están las partículas (y estas se alejan cuando sufren tensión o compresión).
Además, los enlaces químicos son destruidos cuando la temperatura aumenta mucho, pues los electrones obtienen tanta "energía" que pierden su afinidad electromagnética y tienden a escapar;
esto es, todos los materiales se transforman en plasma una vez se supera los 5000 o 6000 grados a presión ambiente (y si hay grandes diferencias de presión, cómo en la nave del núcleo en el núcleo, ocurrirá mucho antes).



Entonces, ¿no puede existir nada similar en la vida real?
Epa, que aun no he acabado.

Está claro que la materia NORMAL, cuya resistencia se basa en la fuerza electromagnética, no será capaz de soportar tales condiciones;
sin embargo hay un tipo de materia cuyas fuerzas de atracción son tan increíblemente fuertes que sus partículas son incapaces de existir individualmente por debajo de varios billones de grados,
un tipo de materia cuya fuerza de atracción -resistencia- se incrementa cuando el material se intenta disgregar o absorbe energía (al igual que el unobtanio ese),
un tipo de materia que soporta inimaginables cantidades de energía y no se fractura al absorber demasiada energía, sino que transforma esa energía en materia y se "duplica" a sí misma.

Sí, estoy hablando de los quarks y la "magia" de la fuerza nuclear fuerte.

Ese olorcillo a magia cuántica...

Hay algo que no he mencionado antes, y es que existen 4 fuerzas fundamentales:
la gravedad (fuerza muy débil pero de alcance muy extenso),
el electromagnetismo (fuerza fuerte de alcance moderado, la fuerza de la que dependen los enlaces químicos y los estados de la materia),
la fuerza nuclear débil (de la que se basa la desintegración y fisión nuclear),
y la fuerza nuclear fuerte (extremadamente fuerte pero de alcance limitado a la escala subátomica, la que une a los quarks que forman a los protones y neutrones y, de forma indirecta, mantiene el núcleo atómico unido).

Volviendo al tema, si el material de la nave mostrada en "el nucleo" existiera, esta estaría basada seguramente en la materia de quarks y la fuerza nuclear fuerte.
Sin embargo, lo anterior conlleva incoherencias y problemas:

Lo primero es que la fuerza nuclear fuerte actúa en fuerzas de 3 cambiantes (y no de 2 permamentes, cómo en el electromagnetismo) por tanto es imposible formar, en principio, enlaces estables de quarks y gluones con formas "artificialmente útiles", pues tal conjunto de materia tenderá a colapsar en esferas lo más perfecta posibles cómo protones, neutrones y mesones. En resumen, manipular la fuerza nuclear fuerte es extremadamente difícil por no decir imposible, y con eso de difícil quiero decir imposible para la tecnología actual o de un futuro incluso lejano, eso si llega a ser posible.

Lo segundo es que los  quarks que componen a los protones y neutrones son extremadamente densos.
Si quitáramos todo el vacío y los electrones de la materia normal, y obtuvieramos pura materia de quarks, digamos por ejemplo un metro cúbico, esta materia de quarks pesaría trillones de toneladas.
¿Qué la nave esa del núcleo llevaba un tunelador?, si estuviera hecha de materia de quarks no haría falta, pues su propio peso haría que se hundiera rápidamente hasta el manto o núcleo de la Tierra; y luego, por acción de la aceleración producida, volvería a salir en china.
La fricción sería despreciable frente al peso.

Finalmente, la materia de quarks tendría una resistencia exageradamente grande, nada sería capaz de destruirla excepto la acción de un agujero negro, antimateria o temperaturas surrealisticamente altas.
Si la nave del núcleo estuviera hecha de materia de quarks, sería capaz de atravesar el sol sin ningún rasguño, e incluso sería capaz de atravesar una estrella de neutrones.
La materia de la nave no se rompería, sino que aumentaría de cantidad de quarks, o mejor dicho, de resistencia, tamaño y masa a más esfuerzos destructivos tuviera que soportar.

Chuck Norris aprueba esta entrada.

sábado, 8 de abril de 2017

¿Puede existir algo similar al "unobtanium" de avatar?

Unobtanium, esa palabra tan confusa, literalmente significa "no obtenible".
Este término, unobtanium, no solo es utilizado en ciencia ficción, sino que se utiliza en ingeniería para designar cualquier material cuya obtención es cara y difícil pero indispensable para ciertos proyectos o aparejos.
Por ejemplo, en el pasado se designaba al titanio con el nombre de unobtanio, y desde hace poco tiempo esto también sucedía con los nanotubos de carbono.

Por esa regla de 3 el unobtainio existe, no solo eso, sino que el aluminio, hierro, cobre, plástico y un millón de etc fueron unobtainios en el pasado.
Pero no, esto no es lo que buscamos.


Hoy analizaré (conceptualmente) las propiedades del "unobtanio" de avatar y explicaré si puede existir, si realmente existe o si existe en la naturaleza algo similar.


Unobtanio: dígase del unobtainio un mineral semimetálico o metal compuesto formado por reacciones químicas cuando Pandora era un protoplaneta, de color plateado y brillo metálico.
Entre sus propiedades destaca principalmente que es un superconductor a temperatura ambiente y temperaturas más altas, siendo muy codiciado para la fabricación de ciertos elementos electrónicos y, de algún modo, la obtención de grandes cantidades de energía.
En resumen, el unobtanio es un superconductor a temperatura ambiente.


¿Realmente puede existir algo así?
Sí. Ninguna ley física lo impide por ahora.

¿Existe algo así?
Se ha demostrado que ciertos nanomateriales y materiales en estados exóticos, en teoría (no en práctica, pues aun no han sido producidos o se han producido en cantidades insignificantes), podrían ser superconductores a temperatura ambiente.

Entre estos superconductores teorizados, destacan los siguientes:
- El estaneno: un aislante topológico, frase que quiere decir que es un aislante cuya diminuta superficie es superconductora.
Esto significa que un conjunto de láminas de estaneno separadas actuarán cómo un superconductor.
Este material estaría hecho de átomos de estaño dispuestos en una rejilla bidimensional hexagonal (cómo el grafeno pero con estaño en lugar de carbono).
Este material fue obtenido hace poco, pero no en cantidades suficientes para corroborar la teoría.

- El estaneno fluorado: material en base al estaneno que ha sido tratado con flúor, cambiando su composición química.
Esta substancia se comportaría de forma similar al estaneno, pero podría ser superconductor a temperaturas superiores a los 100 centígrados o 327 kelvin.

- Hidrógeno metálico: el hidrógeno metálico es una fase del hidrógeno que se produce a muy, pero que muy, altas presiones.
Según las ecuaciones, debería ser superfluido o sólido, superconductor y metaestable (es decir, el hidrógeno metálico podría quedarse en su forma metálica aun a presión atmosférica una vez se hubiera formado).
Este también ha sido obtenido en la realidad, sin embargo, no en cantidades suficientes para comprobar sus propiedades.


- Sal metal: ciertos cálculos cuánticos predicen la formación de compuestos exóticos de sodio y cloro al someter la sal (NaCl) a muy altas presiones.
Esto es, el cloro y el sodio formarían rejillas bidimensionales de Cl3Na, Na3Cl, Cl7Na5, etc.
Algunos de estos compuestos serían superconducores, mientras que otros serían semiconductores e incluso superaislantes (lo contrario a superconductor, la corriente eléctrica no pasará de ninguna forma).


Informes de posibles materiales reales, superconductores a temperatura ambiente:
- Sulfuro de trihidrógeno: algunos informes científicos
(y un artículo publicado en nature, tras los anteriores http://www.nature.com/news/superconductivity-record-sparks-wave-of-follow-up-physics-1.18191)
sugieren que, al someter el ácido sulfuhídrico (H2S) a altas presiones podría formarse H3S, y que este sería superconductor a temperatura ambiente.

- Superconductores normales y pulsos de rayos infrarrojos: otro artículo de nature sugería que la cerámica YBCO podía volverse superconductora a temperatura ambiente mientras recibía un bombardeo masivo y constante con rayos infrarrojos.



¿Existe algo así en la naturaleza, al igual que en el planeta Avatar hay unobtainio?

Tal vez.

Los datos de exploración planetaria y la teoría afirman que en el interior de júpiter hay (seguro) un manto de hidrógeno metálico líquido, y este podría ser superconductor.


Por otro lado, ciertos compuestos exóticos del cloruro sódico (sal) cómo los antes mencionados, podrían formarse en el manto de los planetas, incluso en el nuestro.
¿Te imaginas gigantescos icebergs de sal desplazándose a una velocidad lentísima orientados y retenidos por y con el campo magnético de la tierra en lo más profundo del manto?