Logran por segunda vez producir energía por fusión nuclear

Por Julio García G. / Periodista de Ciencia

El 5 de diciembre de 2022 se convirtió en una fecha memorable para la ciencia. Y es que, aquel día, científicos del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore de Estados Unidos anunciaron que, por primera vez, habían logrado producir exitosamente en el laboratorio energía mediante fusión nuclear con una ganancia neta de energía, sin pérdidas.

La fusión nuclear -que, por cierto, alimenta al Sol y a todas las estrellas – se caracteriza por el calentamiento de isótopos de hidrógeno, generalmente deuterio y tritio, a temperaturas tan elevadas que los núcleos de los átomos se fusionan, liberando con ello helio y grandes cantidades de energía.

Ahora bien: si en la fusión nuclear los átomos se unen a partir de temperaturas extremas, en el caso de la fisión nuclear los núcleos de los átomos se separan en núcleos más pequeños. De hecho, la bomba atómica, que los países Aliados utilizaron en 1945 para atacar Hiroshima y así derrocar a los japoneses, estuvo basada en los principios de la fisión nuclear.

En este sentido, a lo largo de estas décadas los seres humanos hemos sido capaces de desarrollar -para bien o para mal- la tecnología necesaria para lograr producir energía a partir de fisión nuclear, pero aún no hemos alcanzado la suficiente pericia para poner en práctica la fusión nuclear, al menos no más allá de las paredes de un laboratorio.

No obstante, cada vez estamos más cerca de ello ya que, por ejemplo, hace unos días, nuevamente, investigadores Laboratorio Nacional Lawrence Livermore, presentaron un comunicado (los resultados finales aún no se publican), en el que afirman haber producido energía por fusión nuclear, pero esta vez con resultados aún más sorprendentes debido a que generaron 3.15 megajulios a partir de 2.05 megajulios. Ello significa que se utilizó menos energía de la que se logró producir, por tanto, existe una ganancia neta de energía sumamente importante.

De hecho, el propio Departamento de Energía de Estados Unidos calificó este acontecimiento como un hito porque “representa un gran avance científico que todavía está en desarrollo pero que allanará el camino para los avances en la defensa nacional y el futuro de la energía limpia”.

Por otra parte, si pudiésemos imaginarnos cómo es que puede producirse tanta energía en el interior de un laboratorio, es probable pensar en un espacio extremadamente grande, pero, en realidad, lo que los científicos lograron hacer fue bombardear con más de 192 haces de luz láser una porción de plasma de hidrógeno del tamaño de un grano de sal.

En otras palabras: para producir grandes cantidades de energía, como la que genera el Sol, al menos por ahora es innecesario recurrir a instalaciones de kilométricas dimensiones porque, a partir de algo del tamaño de un grano de sal, pueden generarse enormes cantidades de energía que podrían servir para calentar una alberca de varios litros. Evidentemente, sería imposible alcanzar la energía que, por la presión ejercida por su propia gravedad, el Sol utiliza para convertir todos los días millones de toneladas de hidrógeno en helio.

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Por otro lado, ¿cómo es posible producir tanta energía a partir de algo tan pequeño?

Para responder a esta pregunta debemos remitirnos a la que posiblemente sea una de las ecuaciones más famosas de la historia, la cual ha cambiado la forma en la que concebimos muchos de los fenómenos físicos que suceden en el universo: E=mc². Esta fue formulada por Albert Einstein en su Teoría de la Relatividad Especial de 1905 y establece un principio de equivalencia entre la masa y la energía, lo que significa que podemos convertir masa en energía y viceversa.

En el libro titulado Relativity: the Special and General Theory (Pi Press, 2005), escrito por el propio Einstein en 1916, aparece un interesante comentario del físico teórico estadounidense Robert Geroch, quien menciona que “dado que c es tan grande {c representa a la luz dentro de la ecuación], una cantidad muy pequeña de masa es, en principio, capaz de generar una enorme cantidad de energía”.

Y, de hecho, esto es lo justamente han logrado los científicos del Laboratorio Livermore: producir una gran cantidad de energía a partir de una pequeña cantidad de masa. Y éste, también, es el principio en el que se basan todos los reactores nucleares, así como la tecnología utilizada con la cual se concibió la bomba atómica lanzada sobre Hiroshima en los años 40 del pasado siglo.

En otra parte del libro, el cual, por cierto, es ahora difícil de conseguir -al menos en la versión prologada por Roger Penrose-, Geroch hace hincapié en el hecho de que con muy poca masa se pueden producir ingentes cantidades de energía. Y escribe para ejemplificar lo siguiente: “la materia en un sofá, si se convierte por completo en energía, satisfaría las necesidades de energía eléctrica de los Estados Unidos durante un año”.

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El problema del ejemplo del sofá radica en que lograr convertir toda esa cantidad de masa en energía resultaría una tarea titánica debido a la cantidad de esta última que se requeriría invertir para lograr convertir la masa de dicho sofá.

Además, la mayoría de la masa de un objeto físico está representada por los neutrones y protones que residen en el núcleo de sus átomos. Y existe una ley en física denominada de Conservación de Bariones que impide que los neutrones y protones puedan convertirse totalmente en energía que podamos utilizar. De hecho, muchos de estos protones y neutrones acaban convirtiéndose en otros protones y neutrones.

Por otro lado, el futuro de la energía nuclear por fusión es prometedor ya que, uno de sus más importantes usos podría hallarse en la producción de energía eléctrica. Ello traería como consecuencia deshacernos de una vez por todas de los tan dañinos combustibles fósiles para poderla generar. O bien, podría servir también como un complemento a la energía eólica.

Con respecto a los malos usos que se le darían a esta tecnología el ámbito armamentístico podría ser el ejemplo idóneo, ya que cambiaría la forma en la que se propulsan los aviones militares o, inclusive, se podría producir una bomba que acabe con la población de un país.

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Y es que, como en el caso del desarrollo actual de la Inteligencia Artificial, la ciencia también debe regularse bajo un marco ético que vaya más allá de lo que la tecnología nos puede aportar. Porque, aunque quizá suene redundante, la tecnología no es ni buena ni mala, sino que depende del uso que le demos en el marco de un contexto en el que también deban tomarse en consideración las decisiones políticas que se ejecuten tanto a nivel nacional como planetario.

Por lo pronto, tendremos que esperar a que se publiquen los resultados del experimento realizado por los científicos del Laboratorio de Livermore, pero todo apunta a que en unas pocas décadas la utilización de la energía nuclear por fusión para usos hasta ahora inimaginables podría ser equiparable al descubrimiento, manipulación y conquista del fuego hace más de 400,000 años.