Física en un avión: cristales hechos bajo gravedad cero
Grupo de físicos de Japón hace crecer cristales en gravedad cero.
Grupo de científicos japones que han usado los cielos para hacer crecer cristales bajo gravedad cero.Grupo de científicos japones que han usado los cielos para hacer crecer cristales bajo gravedad cero.Grupo de científicos japones que han usado los cielos para hacer crecer cristales bajo gravedad cero.
La presentación de los resultados el 13 de diciembre, en la revista del Institute of Physics y de la Sociedad Física Alemana de Física, el New Journal of Physics, han superado las limitaciones del laboratorio para examinar la dinámica peculiar de los cristales de helio a una escala mucho más grande de la que se puede lograr con materiales regulares.
Sus resultados podrían ayudar a los investigadores a revelar la física fundamental detrás de la formación de cristales, al tiempo que también develan fenómenos que se encuentran usualmente ocultos por la gravedad.
Los cristales de helio fueron cultivados usando altas presiones, temperaturas extremadamente bajas (0.6K/-272 ° C) y rociándolos con un superfluido – un estado de la materia cuántica que se comporta como un fluido, pero tiene una viscosidad cero, lo que significa que tiene una resistencia completa a la tensión. Los superfluidos también pueden fluir a través de huecos muy pequeños sin ninguna fricción.
La grabación de su vuelo de gravedad cero, que también muestra la formación de los cristales de cerca, se puede ver aquí (http://www.youtube.com/watch?v=xkjzKjGo40A).
El autor principal del estudio, el profesor Ryuji Nomura, del Instituto de Tecnología de Tokio, dijo: “Los cristales de Helio pueden crecer de un superfluido muy rápido debido a que los átomos de helio son llevados por un superflujo rápido, por lo que no pueden obstaculizar el proceso de cristalización. Ha sido un material ideal para estudiar las cuestiones fundamentales de la formación de los cristales, ya que estos se forman muy rápidamente.
“Puede tardar miles de años para que los cristales clásicos normales puedan alcanzar su forma final, sin embargo, a temperaturas muy bajas, los cristales de helio pueden alcanzar su forma final en un segundo. Cuando los cristales de helio crecen más de 1 mm, pueden ser fácilmente deformados por la gravedad, por lo que hicimos nuestros experimentos en un avión.”
Los experimentos se llevaron a cabo en un avión pequeño en cooperación con la Agencia de Exploración Aeroespacial de Japón (JAXA). Cuando en una trayectoria específica, conocida como vuelo parabólico, el avión suministró condiciones de gravedad cero durante 20 segundos. Alrededor de ocho experimentos se llevaron a cabo durante un vuelo de dos horas.
Una nevera pequeña, especialmente diseñada fue llevada a bordo del avión, estaba equipada con ventanas para que se pudiera observar la formación de los cristales. Grandes cristales de helio fueron colocados en la parte inferior de una cámara de alta presión y, a continuación cargada con una onda acústica para deshacerlo en pequeños pedazos, que fueron luego rociados con un superfluido de helio-4. Una vez triturados, los cristales más pequeños fueron fundidos y los más grandes crecieron rápidamente hasta que sólo uno de 10 mm sobrevivió.
El cristal creció bajo un proceso conocido como maduración de Ostwald. Esto se ve comúnmente en el helado cuando se vuelve áspero y crujiente a medida que envejece – cristales de hielo más grandes comienzan a crecer a expensas de los cristales de hielo más pequeños.
“La maduración de Ostwald suele ser un proceso muy lento y nunca se ha visto en estos enormes cristales en un período muy corto,” continuó el profesor Nomura.
Desde el jueves 13 de diciembre, el articulo se puede descargar desde http://iopscience.iop.org/1367-2630/14/12/123023/article.
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