Vea También
 |
| Ilustración artística de oro comprimido a presiones ultra altas mediante pulsos láser en la Instalación Nacional de Ignición. Los rayos X se dispersan al incidir sobre la muestra, produciendo patrones de difracción que revelan cómo cambia su estructura atómica bajo una compresión extrema. Crédito: Jacob Long/LLNL |
El oro, uno de los metales más familiares y estables que conocemos, se comporta de un modo radicalmente distinto cuando se le empuja a límites que solo unos pocos laboratorios del planeta pueden alcanzar. Un equipo liderado por el Lawrence Livermore National Laboratory logró obtener la visión más precisa registrada hasta ahora sobre cómo cambia su estructura atómica bajo presiones capaces de aplastar incluso los modelos teóricos. Los resultados, publicados en Physical Review Letters, ofrecen una ventana excepcional a la física que domina el interior de los gigantes planetarios y los entornos utilizados en investigación de fusión.
Para lograrlo, los investigadores llevaron el oro a alrededor de diez millones de veces la presión atmosférica de la Tierra, una cifra que sitúa este experimento entre los más extremos jamás realizados sobre el material. Estas mediciones tan exigentes permiten resolver discrepancias prolongadas sobre su comportamiento en compresiones extremas y consolidan su fiabilidad como material de referencia en ciencia de alta presión.
Según explicó la científica de LLNL(Lawrence Livermore National Laboratory), Amy Coleman, estas condiciones muestran con claridad los cambios atómicos que ocurren cuando el material es llevado al límite. Y es que presiones similares pueden encontrarse en las profundidades de planetas gigantes, donde los átomos se ordenan de formas que no vemos en la superficie terrestre. Reproducir este escenario requiere instalaciones capaces de generar pulsos de energía finamente ajustados, como el National Ignition Facility (NIF) o el sistema láser OMEGA EP de la Universidad de Rochester.
Los pulsos comprimieron de forma ultrarrápida pequeñas muestras de oro, manteniendo la temperatura más baja que en otros experimentos de alta presión. Esto permitió que el metal siguiera en estado sólido. Durante ese proceso, los científicos aplicaron difracción de rayos X para capturar la distribución de los átomos en lapsos de apenas una milmillonésima de segundo. Coleman señaló que hace muy poco que centros como NIF han podido generar estas presiones mientras realizan instantáneas internas del material, lo que convierte el resultado en una auténtica primicia.
En condiciones normales, el oro organiza sus átomos en una estructura cúbica centrada en las caras (CCC), una disposición muy estable incluso a presiones elevadas. Aun así, las predicciones diferían en el punto exacto en el que esa estructura empezaría a perder estabilidad. Las nuevas mediciones muestran que el patrón CCC resiste mucho más de lo esperado, llegando a sostenerse en presiones aproximadamente dos veces superiores a las del núcleo terrestre.
Sin embargo, al incrementar la presión todavía más, aparecieron las primeras señales de transición: algunos átomos adoptaron una estructura cúbica centrada en el cuerpo (BCC), distinta de la original. Lo más llamativo es que ambas configuraciones coexistieron, lo que deja ver con más claridad cómo evoluciona el metal en estos estados tan extremos. Este fenómeno subraya la importancia de medir la temperatura con mayor precisión para trazar límites exactos entre fases. Como destacó Coleman, estas mediciones empujan el estudio estructural del oro al régimen del terapascal y dejan claro que aún queda por afinar su mapa de transiciones.
Conocer estas transformaciones no es solo una curiosidad científica. El oro es ampliamente usado como calibrante de presión en estudios donde otros materiales resultan menos estables o difíciles de medir. Entender con exactitud cómo se comporta en los rangos más altos asegura que experimentos que van desde la exploración de núcleos planetarios hasta el desarrollo de nuevos materiales se apoyen en datos sólidos y confiables. Coleman recalcó que esta precisión ayuda a reforzar la base sobre la cual se construyen muchos estudios de alta energía y alta presión.
El trabajo no solo resuelve discrepancias previas; también ofrece una referencia más robusta para futuras investigaciones. A medida que los laboratorios logren generar presiones cada vez mayores, los resultados obtenidos con el oro servirán como un ancla fundamental para comprender mejor la física que gobierna los entornos más extremos del Universo.
Fuentes, créditos y referencias:
Amy L. Coleman et al, Body-Centered-Cubic Phase Transformation in Gold at TPa Pressures, Physical Review Letters (2025). DOI: 10.1103/yzzv-2w81
