viernes, 12 de marzo de 2010

Sable láser ¿ real o ficción?

Todos hemos imaginado alguna vez aquello de "swiinnnnn swaannnnnn" con una escoba entre nuestros dedos, haciendo estúpidas acrobacias y extendiendo la mano como usando la Fuerza, pero pocos son los que saben los fundamentos reales de un sable láser.
Primero un poco de historia: El sable láser (del original lightsaber) es un arma de ficción aparecida originalmente en la saga de Star Wars como la herramienta de combate de los famosos Caballeros Jedi.

Así, en las películas podemos disfrutar de las siguientes propiedades que tiene el sable láser:
  • Puede cortar cualquier material, debido a su elevada temperatura, cauterizando heridas automáticamente y fundiendo el metal como si fuera mantequilla.
  • El único elemento que no puede cortar es otro sable láser, ante el que choca y chisporrotea levemente.
  • Es capaz de desviar haces bláster, pistolas de rayitos, pero para este análisis los trataremos como si fueran haces láser, porque sino nada tiene ni pies ni cabeza.
  • Tiene una longitud limitada, presumiblemente modificable desde la empuñadura.
  • Supuestamente, no se ve desviado por los espejos y cristales -aunque en Star Wars no son un elemento común-, sino que los corta, a pesar de su naturaleza luminar.
 ¿Cómo crear un sable láser?

Para averiguarlo, nuestro concepto de sable láser fue adaptándose, desde los bocetos originales de la saga, hasta la realidad científica más actual.

1. El Sable láser según Star Wars

Según Star Wars, el sable láser se compone de una célula de energía, que proyecta su potencia sobre una gema o cristal tallado específicamente para coverger la energía de la célula en un haz estable que se proyecta en una única dirección. Ese haz estable es lo que podríamos denominar la "hoja" o "filo" del sable láser, y su color depende del color de la gema.


Al saber esto, la idea de un sable láser no nos pareció tan descabellada, pero los problemas empezaron a aparecer. Tomamos la base como verídica (energía que converge en un haz láser estable) ya que es una tecnología existente y, analizando lo visto en las películas, vemos que sí podría cortar (casi) cualquier material y cauterizar heridas, pero jamás chocaría con otro sable láser ni disparos(sino que se traspasarían), una armadura de espejo sería una gran defensa y, ante todo y como problema principal, su longitud sería virtualmente infinita.

2. La teoría de la varilla de diamante

En respuesta a todos esos problemas apareció la t
eoría de la varilla de diamante. Esta teoría venía a solucionar gran parte de los problemas de la primera parte.
Consiste en obtener un láser como los actuales (utilizados en industri
a metalúrgica y médica) y, de alguna manera, hacerlo portátil para que el mecanismo quepa en una empuñadura de no más de cuarenta centímetros (dos palmos aprox.) y, como en el anterior caso, hacer que se dispare un haz láser.

La diferencia consistiría en una varilla de diamante de un diámetro muy pequeño (2 ó 3 milímetros) acabada en una circunferencia (del doble de diámetro) perpendicular a la varilla. Una especie de paragüitas de diamante.
De esta forma, y con el diamante perfectamente ta
llado, el haz sería limitado (ya que chocaría y rebotaría volviendo a un receptor en la empuñadura) y podría hacer rebotar los disparos láser (ya que en realidad chocarían con la varilla y ésta los reflejaría. Pero ahí se acaban las ventajas, ya que al chocar con otro sable láser, los haces se reflejarían en todas direcciones creando un efecto de discoteca mortal. Y tampoco se soluciona el efecto de la armadura de espejo.
Todo esto sin mencionar la fragilidad del diamante, que con un golpe brusco se quebraría sin remedio; además de que el diamante no se puede cortar en forma de cilindro, así que abría que buscar un material que refleje la luz, que sea resistente y se pueda cortar en cilindro....


3. Modelo del sable laser de gas enrarecido

Un método más o menos sencillo para conseguir hacer un sable láser sería enrareciendo el aire emitiendo cierto gas muy sensible a la luz. Este gas tendría que ser echado en grandes cantidades a la vez que emitiríamos la luz láser de gran potencia, que interaccionaría con las moléculas del gas y lo calentaría, absorbiendo la luz y reemitiéndola en forma de calor. Como la luz sería absorbida por el gas, el haz tendría una longitud fija, solucionando el problema de la longitud infinita.

Este modelo también explicaría otro problema, que los lásers sólo se pueden ver en la dirección de emisión, por lo que no podría verse el efecto tan chulo de las películas a menos que sean absorbidos. Es como los lásers de los museos de alta seguridad, que sólo se ven cuando el ladrón de guante blanco sopla el polvillo para que se refleje la luz en cada una de las partículas. Al reemitir la luz,lo haría en todas direcciones, no sólo en la del láser.

El problema aún así seguiría siendo el de que los lásers no chocarían. Podríamos colocar una vara de algún material, como en el modelo anterior, pero un Lord Sith espabilado podría colocar algún sistema de retracción, para esconder automáticamente la varilla como las antenas de las radios, de modo que al atacar no hubiera vara y así fuera imposible bloquear su ataque.

Otro problema es el de la emisión continuada de gas, que necesitaría estar muy comprimido para tener cantidad suficiente en el mango del sable, además de los efectos nocivos para el medioambiente, que a día de hoy es algo que tambíen hay que pensar. Además, habría que encontrar el gas que cumpliera los requisitos que buscamos, una alta absorción y una reemisión en forma de calor.


4. El sable láser de materia condensada

Aunque el nombre de este modelo de lightsaber suena muy de ciencia-ficción, no lo es tanto. Para este sable láser aún así tendremos que hacer una terrible concesión al modelo fantástico de la saga: es frío. Muy frío, de hecho, del orden del nanokelvin, eso son 0,000000001 grados sobre el cero absoluto (0 Kelvin =-273.15ºC), con los materiales conocidos.
Los condensados de Bose-Einstein son lo más cercano al láser de materia que existe, de hecho en literatura científica también son mencionados como ondas coherentes de materia. Pero para explicarme mejor, tengo que introducir dos conceptos de la física moderna:
  • Dualidad onda-corpúsculo: Al igual que es por todos sabido que la luz puede ser tratada tanto como una onda, con su frecuencia, velocidad, longitud de onda, o como una partícula, es cuando la llamamos fotón, el resto de partículas conocidas también pueden ser tratada como si fueran ondas. De esta forma un electrón, tiene lo que llamamos una onda asociada cuya longitud de onda, la distancia entre picos, depende inversamente de la masa y la velocidad, por eso es que no vemos la onda asociada a partículas macroscópicas, porque su masa y velocidad son muy altas.
  • Naturaleza estadística de la temperatura: Según Boltzmann, los gases no son más que sistemas de múltiples partículas que pueden ser tratados microscópicamente si medimos su posición y velocidad. En particular, la temperatura es en realidad la medida macroscópica de la agitación de los átomos, es decir la velocidad a la que se mueven las partículas microscópicamente, a mayor velocidad, mayor temperatura.
Una vez sabemos esto, mediante distintos métodos de enfriamiento, podríamos llegar a conseguir formar un haz de materia encapsulada en una trampa electromagnética, estas trampas son las que se utilizan para mantener los átomos en una zona del espacio, habría que darle forma de sable, algo que probablemente no sería sencillo.

Cuando se enfría a tan bajas temperaturas, disminuye la velocidad de agitación de las partículas del gas de modo que aumenta su longitud de onda asociada, según la hipótesis de deBroglie que he mencionado un poco más arriba, hasta que estas ondas se sobreponen unas a otras hasta formar una onda de materia coherente, es decir, es que cuando las ondas son lo suficientemente grandes como para "tocarse" entre ellas, se suman para formar una gran onda de materia. Es el mismo sistema con el que se crea un láser, pero para materia. Es lo que llamamos un condensado de Bose-Einstein.

Este sable láser de materia fría, tendría una longitud limitada, porque lo moldearíamos con la trampa electromagnética; chocarían entre sí, aunque sin chisporroteo, porque a diferencia de la luz, la materia sí que choca entre sí; no fulgiría, porque la luz emitida por los láseres presumiblemente es debida a su elevada temperatura, pero la diferencia de temperatura curvaría la luz, como en los espejismos, y se vería como los dispositivos de invisibilidad en los videojuegos; y por supuesto, también cortaría, pero lo haría mediante frío.

El mayor problema de este modelo es conseguir temperaturas tan bajas, que hoy en día sólo se consigue en entornos controlados de laboratorio, pero los problemas técnicos son sólo pequeños guijarros en el camino.


    2 comentarios:

    1. Hola, soy uno de los escritores originales de esta entrada en mi blog:

      http://elblogdedemostenes.blogspot.com (la primera parte está en http://entredados.blogspot.com )

      He topado por casualidad en tu blog, y me parece genial que hayas copiado la entrada en tu blog, incluso que la hayas modificado ligeramente (está en los términos de la licencia CC de mi blog). Pero estaría bien que mencionaras de dónde lo has sacado, que tampoco quiero que nadie más se quede con el crédito de mi trabajo.

      Gracias!

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