La investigación es un proceso impredecible. A veces terminas haciendo un descubrimiento realmente genial que no viste venir. Hace poco destapé una propiedad fundamental de los sables de luz (así es, las increíbles armas de Star Wars) mientras realizaba mi investigación regular de física de plasma. Descubrí que, si bien en teoría es posible construir un sable de luz, es probable que sea el arma más peligrosa jamás creada, tanto para el perpetrador como para la víctima.

Con Star Wars: El Despertar de la Fuerza se lanzó en DVD después de romper todo tipo de récords en la taquilla, pensé que era un buen momento para compartir la noticia.

A pesar del nombre, se ha establecido en el canon de Star Wars que estas armas antiguas de los Jedi son, de hecho, no espadas láser, sino cuchillas de plasma. El plasma a menudo se conoce como el «cuarto estado de la materia», además de los sólidos, líquidos y gases con los que todos estamos familiarizados aquí en la Tierra. Sin embargo, los plasmas son, con mucho, el estado más común de toda la materia visible en el universo (excluyendo la misteriosa «materia oscura» o «energía oscura») que comprende alrededor del 99%.

Lo que hace que los plasmas sean diferentes de los otros estados es que están compuestos de partículas cargadas eléctricamente: electrones sueltos (cargados negativamente) y átomos que han perdido electrones (cargados positivamente), a pesar de no tener carga general. Cualquier carga eléctrica en movimiento, como las que se encuentran dentro de un plasma, crea campos magnéticos y también se puede manipular utilizando campos magnéticos o eléctricos, a diferencia de un gas neutro.

Los campos magnéticos son la clave para contener el plasma en una cuchilla, pueden contrarrestar la presión del plasma caliente que intenta expandirse en su entorno. Este es exactamente uno de los enfoques que se han desarrollado para tratar de aprovechar la energía de fusión nuclear, en la que los núcleos atómicos (átomos que no tienen electrones) chocan para formar un nuevo núcleo mientras liberan grandes cantidades de energía.

La fusión requiere temperaturas increíbles para que los núcleos atómicos cargados positivamente puedan superar su tendencia a repelerse entre sí. Creamos estos plasmas calientes en reactores de fusión en forma de rosquilla («tokamaks») que utilizan electroimanes fuertes en las paredes del reactor para mantener este plasma a raya. El mayor de estos reactores experimentales será el ITER (Reactor Termonuclear Experimental Internacional), cuya construcción finalizará en 2019 y cuyo objetivo es finalmente poder producir más energía a través de la fusión de la que se utiliza para crear, mantener y controlar el plasma en sí.

Resplandor misterioso

Hay dos formas en que los plasmas pueden emitir luz. La primera es ser increíblemente sexy. El sol, por ejemplo, es una bola de plasmas calientes cuya fuente de calor proviene de la fusión que tiene lugar en su núcleo. Todos los objetos calientes emiten radiación electromagnética con longitudes de onda específicas. Su color percibido depende únicamente de su temperatura, pasando de rojo para temperaturas más bajas y azul para temperaturas más altas. Esta es probablemente la fuente del brillo de un sable de luz: si quieres un sable de luz realmente peligroso, necesitas uno azul.

La otra forma en que los plasmas pueden brillar es muy similar a cómo funciona una bombilla fluorescente. Al correr una corriente eléctrica a través de un plasma, los electrones pueden chocar con los átomos cargados positivamente (llamados iones), lo que eleva su energía. Es similar a levantar una bola del suelo y colocarla en uno de los muchos estantes, esto aumenta la energía potencial de la bola, por lo que los estantes representan los niveles de energía de los iones. Pero la naturaleza es inherentemente perezosa y siempre se esforzará por regresar al estado de energía más bajo posible. Finalmente, la bola de rollo del estante de caer de nuevo al suelo. Los iones hacen esto al liberar su exceso de energía como luz, lo que podría crear el brillo del sable de luz. Esta luz será de un color específico, dependiendo de la composición del plasma.

Aunque los sables de luz parecen factibles desde el punto de vista de la física, los requisitos de energía para un dispositivo de este tipo serían inmensos, especialmente dado que necesita estar contenido dentro de la pequeña empuñadura del sable de luz. Se requerirían enormes avances en la tecnología para hacer realidad los sables láser. Pero hay un problema aún mayor que se produciría si alguna vez tuvieras un duelo de sables de luz como en las películas.

Potentes efectos magnéticos

La reconexión magnética es un proceso fundamental de la física del plasma que puede ocurrir cuando colisionan plasmas con diferentes campos magnéticos. A medida que los campos magnéticos de cada plasma se acercan entre sí, todo el patrón de líneas de campo magnético cambia y todo se vuelve a alinear en una nueva configuración magnética, liberando enormes cantidades de energía.

Esto es lo que esencialmente alimenta la aurora o la aurora boreal: la energía del viento solar se libera cuando estas partículas chocan con el plasma dentro del campo magnético de la Tierra bajo un conjunto específico de condiciones.

Es a partir de nuestros estudios de las condiciones bajo las cuales la reconexión puede ocurrir en el espacio que pude darme cuenta del problema con las batallas con sables de luz. Cuando dos cuchillas de plasma chocan, es casi imposible evitar la reconexión magnética, con el resultado de una liberación explosiva del plasma contenido en ambos sables. Esto significaría que, si estuvieras en un duelo de sables de luz, ¡tanto tú como tu oponente tendrían partes del cuerpo vaporizadas en un solo enfrentamiento!

Quizás los creadores de las próximas dos películas de Star Wars deberían tomar nota then ¿Quién sabe cómo funciona realmente «The Force»?