Cómo es el excitonio, una nueva forma de materia recién descubierta que intrigó a los científicos durante 50 años

En la década de los 60, el físico Bert Halperin teorizó sobre la existencia de una nueva forma de materia a la que bautizó "excitonio".

Desde entonces, diversos equipos de investigadores han publicado distintas evidencias sobre su existencia, pero ninguna resultó ser definitiva.

Hasta ahora.

Investigadores de la Universidad de Illinois, en stados Unidos, lograron probar la existencia de esta enigmática forma de materia.

Liderado por el físico Peter Abbamonte, el equipo desarrolló las herramientas experimentales para poner a prueba y demostrar de cinco formas distintas que el excitonio es real, según el trabajo publicado en la revista científica Science.

¿Qué es el excitonio?

El excitonio es un condensado (es decir, un sólido) que está formado por partículas llamadas excitones(tal como el aluminio sólido está formado por partículas de aluminio, por ejemplo).

Estas partículas están formadas por una pareja improbable: un electrón que se excita o emociona y salta o se escapa, dejando un "hueco" en ese lugar.

"Ese agujero se comporta como si fuera una partícula con carga positiva y atrae al electrón escapado", formando al excitón, dice un comunicado de la Universidad de Illinois.

Suena complicado... y lo es. De hecho, según los propios investigadores, el excitonio "desafía la razón".

"Este resultado es de importancia cósmica", dijo Abbamonte en el comunicado.

En una entrevista con la revista Newsweek, el físico incluso contó que se encontró con Halperin, de 76 años, quien se mostró muy feliz al enterarse de la confirmación empírica de su teoría.

¿Para qué sirve?

Si bien el excitonio existe en la literatura especializada desde hace cinco décadas, los científicos aún no saben cuáles son sus propiedades.

Tal es así que existen hipótesis opuestas. Algunos han teorizado que será un material aislante, mientras que otros piensan que funcionará como un superconductor o superfluído, transportando energía y electricidad sin disipación.

Este es el nuevo desafío del equipo de la Universidad de Illinois: encontrar las posibles funciones del excitonio y, por lo tanto, futuras aplicaciones.

Sin embargo, Abbamonte dijo a Newsweek que eso es secundario: "Lo más importante es que existe".

Qué pasó con Planeta Nueve, el controversial noveno integrante del Sistema Solar descubierto hace 2 años

Tiene 10 veces el tamaño de la Tierra y, debido a que se encuentra 20 veces más lejos del sol que Neptuno, demora entre 10.000 y 20.000 años en completar su órbita.

Su nombre, aún provisorio, es Planeta Nueve, porque se trata nada menos que del noveno integrante del Sistema Solar.

El problema es que nadie jamás ha visto al Planeta Nueve.

El astro fue descrito por primera vez hace 2 años en una investigación publicada en la revista científica The Astronomical Journal ("El Periódico Astronómico") y desde entonces divide a la comunidad científica.

Pero los autores del estudio, Michael Brown y Konstantin Batygin, ambos expertos del prestigioso Instituto de Tecnología de California (Caltech), están acostumbrados a la controversia: son parte del equipo de investigadores que degradaron a Plutón como planeta enano.

Aunque muchos científicos critican la falta de pruebas definitivas sobre la existencia del Planeta Nueve, los investigadores prefieren centrarse en el vaso medio lleno antes que en el medio vacío.

Es que, en todo este tiempo, tampoco han surgido evidencias que refuten su existencia de manera concluyente.

"En los últimos 170 años muchos han afirmado haber descubierto nuevos planetas y siempre estuvieron equivocados", dijo Brown a la revista The Atlantic la semana pasada.

El astrónomo reconoció que, "asombrosamente", todavía nadie les ha podido demostrar que sus cálculos del noveno planeta están errados.

Batygin, por su parte, compartió en su cuenta de Twitter el artículo de The Atlantic titulado: "¿Es real el Planeta Nueve?", y comentó: "La respuesta corta es que ‘sí’".

Es que, según los científicos, es más difícil imaginar al Sistema Solar sin este astro que con él.

Pruebas por el "sí"

Para describir la existencia de este planeta helado gigante los investigadores se basaron sobre todo en datos indirectos, como sus supuestas huellas gravitacionales.

En concreto estudiaron seis objetos ubicados en el llamado cinturón de Kuiper, una región de que se extiende de la órbita de Neptuno hacia el espacio interestelar.

Estos cuerpos helados tienen órbitas elípticas que apuntan en la misma dirección, algo que es tan poco probable que solo puede explicarse por la presencia de un astro como Planeta Nueve, afirmaron Brown y Batygin en su estudio original.

En octubre, Batygin dio una entrevista al sitio de noticias de la NASA en donde afirmó: "En este momento hay cinco líneas diferentes de estudios de evidencia observacional que apuntan a la existencia del Planeta Nueve".

Según el astrofísico planetario, "si decidieras eliminar esta explicación e imaginar que Planeta Nueve no existe, entonces generarías más problemas de los que resolverías. De repente, tendrías cinco acertijos diferentes y debes desarrollar cinco teorías diferentes para explicarlos".

De las cinco líneas de investigación que menciona, dos surgieron en los meses posteriores al estudio primario.

Una de ellas afirma que el Planeta Nueve sería el responsable de la inclinación de los planetas del Sistema Solar respecto al ecuador del Sol. Se trata de apenas 6 grados de desvío sufridos a lo largo de 4,5 mil millones de años, pero para los científicos es un prolongado misterio.

Por otra parte, este cuerpo masivo explicaría por qué algunos objetos del cinturón de Kuiper orbitan en la dirección opuesta a todo lo demás del Sistema Solar.

Además, el mes pasado el propio Batygin publicó otro estudio que se sumaría a las evidencias enumeradas por él mismo, donde afirma que Planeta Nueve incluso logró torcer y cambiar el sentido de la órbita de otros objetos distantes del Sistema Solar.

Pruebas por el "no"

En estos 2 años, astrónomos de distintas partes del mundo han presentado explicaciones alternativas al noveno planeta.

Por ejemplo, según un proyecto llamado Outer Solar System Origins Survey ("Encuesta sobre los Orígenes del Sistema Solar Exterior"), que descubrió más de 800 objetos transneptunianos nuevos, la distribución de estos cuerpos en verdad es aleatoria.

Incluso llegaron a afirmar que los datos en los que Brown y Batygin se basan tienen errores provocados por factores climáticos, por lo que todos sus cálculos están sesgados.

Christopher Smeenk, un filósofo de la ciencia de la Universidad de Ontario Occidental, dio un paso más.

"Los científicos a menudo son buenos desarrollando conclusiones por contraste, al estilo de Sherlock Holmes", dijo a The Atlantic. El famoso detective, agregó, era capaz de elaborar probabilidades de culpabilidad entre una serie de sospechosos.

Pero, ¿tiene la lista correcta de sospechosos?

Gráficos para entender por qué el plástico es una amenaza para nuestro planeta

La vida marina se enfrenta a un "daño irreparable" por las millones de toneladas de desechos plásticos que terminan en los océanos cada año, advirtió Naciones Unidas.

"Esta es una crisis planetaria (...) estamos arruinando el ecosistema del océano", dijo la directora de océanos de la ONU, Lisa Svensson, a la BBC esta semana.

¿Pero cómo es que sucede esto, cuál es sitio que más está en riesgo y qué daño hace el plástico realmente?

¿Por qué el plástico es un problema?

El plástico, tal como lo conocemos, existe desde hace solo unos 60-70 años, pero en ese tiempo transformó todo, desde la ropa, la cocina y la restauración hasta el diseño de productos, la ingeniería y el comercio minorista.

Una de las grandes ventajas de los muchos tipos de plástico es que están diseñados para durar mucho tiempo.

Y casi todo el plástico que se ha creado en la actualidad todavía existe de alguna forma.

En julio, un artículo publicado en la revista Science Advances por el ecologista industrial Roland Geyer, de la Universidad de California en Santa Bárbara, Estados Unidos, y sus colegas, calculó el volumen total de todo el plástico producido. Y el resultado fue 8.300 millones de toneladas.

De ese número, unas 6.300 millones de toneladas ahora son residuos, y el 79% de ellos se encuentra en vertederos o en el entorno natural.

Esta gran cantidad de desechos fue impulsada por la vida moderna, donde el plástico se usa para muchos artículos desechables o de "uso único": desde botellas de bebidas y pañales hasta cubertería y bastoncillos de algodón.

Miles de millones de botellas de plástico...

Las botellas de bebidas son uno de los tipos más comunes de desechos plásticos.

En 2016 se vendieron alrededor de 480.000 millones de botellas de plástico en todo el mundo, es decir, un millón de botellas por minuto.

De estas, 110.000 millones fueron fabricados por el gigante de las bebidas Coca Cola.

Algunos países están considerando medidas para reducir el consumo.

Las propuestas en Reino Unido, por ejemplo, incluyen proyectos de depósito y devolución, y la mejora de los suministros de agua potable en las principales ciudades.

¿Cuánta basura de plástico termina en el mar?

Se estima que alrededor de 10 millones de toneladas de plástico acaban en los océanos cada año.

En 2010, los científicos del Centro Nacional de Análisis y Síntesis Ecológicos de Estados Unidos y la Universidad de Georgia en Grecia estimaron la cifra en 8 millones de toneladas, y que para 2015 aumentaría a 9,1 millones de toneladas.

El mismo estudio, publicado en la revista Science en 2015, encuestó a 192 países costeros que contribuyen con el aumento de residuos plásticos oceánicos y descubrió que las naciones asiáticas eran 13 de los 20 contribuyentes más importantes.

China encabezó la lista de países que peor administraban los desechos de plástico, pero Estados Unidos también se ubicó entre los primeros 20 y es uno de las naciones con mayor tasa de desperdicio por persona.

La basura plástica se acumula en áreas del océano donde los vientos crean corrientes circulares, conocidas como giros, que absorben cualquier residuo flotante.

Hay cinco giros en todo el mundo, pero el más conocido probablemente es el giro del Pacífico Norte.

Se estima que los desechos tardan unos seis años en llegar al centro del giro del Pacífico Norte desde la costa de EE.UU. y alrededor de un año desde Japón.

Los cinco giros tienen las concentraciones más altas de basura plástica comparadas a otros sectores de los océanos.

Están formados por pequeños fragmentos de plástico, que parecen colgar suspendidos debajo de la superficie, un fenómeno descrito como sopa de plástico.

Y las cualidades resistentes de la mayoría de los plásticos significan que algunos elementos pueden tardar cientos de años en biodegradarse.

Sin embargo, hay iniciativas para limpiar el giro del Pacífico Norte. Una operación liderada por una organización sin fines de lucro, Ocean Cleanup, comenzará en 2018.

¿Por qué el plástico es tan dañino para la vida marina?

Para las aves marinas y otras criaturas del mar más grandes, como tortugas, delfines y focas, el peligro surge por enredarse en bolsas de plástico y otros desechos, o confundir el plástico con la comida.

Las tortugas no pueden distinguir entre bolsas de plástico y medusas, que pueden ser parte de su dieta.

Las bolsas de plástico, una vez que se consumen, causan bloqueos internos y generalmente provocan la muerte.

Pedazos de plástico más grandes también pueden dañar los sistemas digestivos de las aves marinas y las ballenas, y pueden ser potencialmente fatales.

Con el tiempo, los desechos plásticos se degradan lentamente y se descomponen en pequeños micro fragmentos que también están causando preocupación entre los científicos.

Una encuesta reciente de la Universidad de Plymouth, Reino Unido, descubrió que se encontró plástico en un tercio de los peces capturados en ese país, incluidos el bacalao, el eglefino, la caballa y el marisco.

Esto puede ocasionar desnutrición o inanición para los peces y llevar también a los humanos a la ingestión de plástico.

El efecto en los humanos por comer pescado que contenga plástico aún se desconoce.

Pero en 2016, la Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria advirtió sobre un mayor riesgo para la salud y la seguridad alimentaria "dado el potencial de contaminación por micro plásticos en tejidos comestibles de peces comerciales".