Respuestas sorprendentes a preguntas cotidianas
5. Qué pesa más, ¿un kilo de plumas o un kilo de plomo?
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CAPÍTULO
5
Qué pesa más, ¿un kilo de plumas o un kilo de plomo?
Escribir un capítulo sobre la densidad es peligroso, porque, si se te hace pesado, no solo te parecerá aburrido, sino también irónico, así que voy a intentar que la lectura sea lo más ligera posible para evitar estas terribles consecuencias.
Seguro que durante tu infancia te han hecho alguna vez la puñetera pregunta de «qué pesa más, ¿un kilo de plumas o un kilo de plomo?». Me sorprende que, en pleno siglo XXI, aún haya gente que piense que los demás van a caer en una trampa dialéctica tan medieval, pero la cuestión es que todos nos hemos visto obligados a responder con pesadumbre: «Los dos pesan lo mismo, un kilo».
Eso de intentar introducir capítulos con situaciones con las que el lector se puedan sentir familiarizado te está quedando cada vez más forzado.
Bueno, voz cursiva, la cuestión es que es obvio que un kilo de los dos materiales pesa lo mismo. En realidad, lo interesante del asunto es que el kilo de plomo ocupa un volumen mucho menor que el de plumas porque este metal es muchísimo más denso. Para que te hagas una idea de lo denso que es el plomo, intenta recordar la sensación que te proporciona levantar una botella de un litro de agua y...
¿Dulce o salada?
De agua dulce; perdona por no especificar. La cuestión es que una botella de un litro llena de agua dulce pesa alrededor de un kilo, pe...
¿Contando con el recipiente o sin él?
Sin contarlo, voz cursiva, sin contarlo. El caso es que esa misma botella de un litro pesaría alrededor de 11,36 kilos si estuviera llena de plomo, pero solo ochocientos gramos si la rellenáramos con plumas de gallina compactadas para que no quede ni rastro de aire entre ellas.1 Se trata de una diferencia enorme, claro, pero tampoco nos sorprende excesivamente porque todos hemos notado que los metales que nos rodean en nuestra vida cotidiana son mucho más densos que las sustancias que componen los cuerpos de los seres vivos. Además, la densidad del plomo tampoco dista demasiado de la de otros metales que todos hemos manipulado, como el hierro (8 kilos por litro) o el cobre (9 kilos por litro).
Ahora bien, existen otros elementos menos comunes que son mucho más densos que el plomo y que resultan más impactantes. Uno de ellos es el wolframio, un elemento tan denso que una botella de agua de un litro llena de este metal pesaría 19,25 kilos.
¡¿Qué?! ¡¿Me quieres decir que esa botella de un litro de wolframio pesaría tanto como un niño de seis años?!
Desconozco cuál es el peso medio de un niño de seis años, pero, sí, imagino que es posible.
En cualquier caso, aunque el wolframio tiene una densidad sorprendente, no es el elemento más denso de la tabla periódica: ese honor le corresponde al osmio, un metal que tiene una densidad de 22,6 kilos por litro.
Ostras, ¿debería ir enviando una solicitud a la Real Academia Española para que cambien la expresión más pesado que el plomo por más pesado que el osmio?
Sí, claro, empieza a gestionarlo.
Ironía captada. Pero, oye, ¿qué es lo que hace que los diferentes elementos tengan densidades tan dispares?
Interesante pregunta. Hablemos otra vez de átomos.
En el capítulo anterior hemos visto que lo que diferencia los átomos de un elemento de los de otro es el número de protones de su núcleo, y que, a su vez, cuanto mayor sea el número de protones que posea un átomo, más neutrones necesitará para mantenerlos confinados en el núcleo de manera indefinida. Lo que no había comentado aún es que la mayor parte de la masa de los átomos está concentrada en su núcleo, ya que tanto los protones como los neutrones son unas 2.000 veces más masivos que los electrones que dan vueltas a su alrededor. O sea, que cuanto mayor sea el número de protones y neutrones que contiene un átomo individual en su núcleo, mayor será su masa.
¡Ah, vale! Entonces, cuanto más masivos sean los átomos individuales de un elemento, más denso será, ¿no?
Qué va, voz cursiva. Si así fuera, cada elemento de la tabla periódica sería un poco más denso que el anterior, pero eso no es lo que observamos. Por ejemplo, aunque los átomos de oro contienen menos partículas en el núcleo que los de plomo y, por tanto, son más ligeros, el oro es mucho más denso que el plomo.
En realidad, existe un segundo factor que determina cuál es la densidad de un elemento: el diámetro de sus átomos. Ahora bien, aquí el asunto se complica un poco, porque esta magnitud no varía de manera proporcional con la masa del núcleo.
Me explico.
Por un lado, el tamaño de un átomo está definido por el diámetro de su capa más exterior de electrones. Por otro, como también he comentado, el número de electrones que rodean un átomo se incrementa junto con el de protones, y los electrones están distribuidos alrededor del núcleo atómico formando «capas», de modo que en cada una cabe una cantidad distinta de estas partículas (dos en la primera, ocho en la segunda y dieciocho en la tercera, por ejemplo). Por tanto, como un átomo no inaugura una capa nueva de electrones hasta que la anterior está completamente llena, esto significa que un aumento del número de protones que posee un átomo no tiene por qué suponer un incremento significativo de su diámetro.
Por supuesto, el asunto es más complejo de lo que he comentado, pero, en cualquier caso, el resultado es que, a medida que avanzamos por la tabla periódica, los átomos individuales de cada elemento se vuelven cada vez más pesados porque contienen una mayor cantidad de protones y neutrones en su núcleo, pero su tamaño no se incrementa al mismo ritmo que su masa. Este dato es muy importante, porque la densidad de un elemento químico depende tanto de la masa como del diámetro de sus átomos, de manera que, cuanto más masivos sean sus núcleos y menor sea su diámetro, más densos serán, porque conseguirán concentrar una mayor cantidad de masa en el mismo espacio que un elemento con átomos más ligeros y grandes.
Pero, claro, como la masa de un átomo y su diámetro no se incrementan de forma proporcional, la densidad de los elementos no aumenta sin cesar a medida que avanzamos por la tabla periódica. En su lugar, los elementos más densos acaban siendo aquellos que tienen un núcleo más masivo en proporción a su diámetro.
¿En serio? ¿La respuesta era así de simple? ¿El único motivo por el que el wolframio es más denso que el aluminio es que los núcleos de sus átomos son proporcionalmente más pequeños y pesados?
Se podría resumir así, voz cursiva, pero ten en cuenta que esa sería la versión «simplificada» de la explicación. La realidad es que es muy difícil definir cuál es la frontera exacta de la capa de electrones más externa de un átomo, porque estas partículas no son verdaderamente pequeñas bolitas rígidas que dan vueltas alrededor del núcleo como los planetas lo hacen en torno al Sol. En su lugar, el comportamiento de los electrones es estadístico, de modo que cada uno tiene cierta probabilidad de encontrarse a diferentes distancias del núcleo atómico en un momento dado, y todos juntos forman una especie de «nube» difusa de carga eléctrica a su alrededor.
Estás hablando de la mecánica cuántica, ¿verdad?
Exactamente, voz cursiva. No quiero complicar el libro hablando de algo tan poco intuitivo como la mecánica cuántica, pero creo que nos basta con saber que el comportamiento estadístico de los electrones provoca que las fronteras de los átomos individuales se vuelvan difusas y nos impide medir su diámetro exacto.
Ahora bien, aunque la mecánica cuántica nos impide medir directamente el diámetro de los átomos individuales, esta cifra se puede obtener de manera indirecta midiendo la distancia que separa los núcleos de los átomos cuando se enlazan entre ellos. Pero, claro, los diámetros obtenidos con este método varían según la forma en la que estén enlazados los átomos.
Por ejemplo, un átomo de wolframio unido a uno de otro elemento a través de un enlace covalente tendrá un diámetro mayor que si estuviera combinado con otros átomos de wolframio formando una masa metálica, dado que un enlace químico metálico suele permitir que los núcleos de los átomos se acerquen más entre sí. De hecho, los elementos más densos de la tabla periódica son metales, precisamente porque sus átomos están unidos por este tipo de enlace que permite que sus núcleos se acerquen mucho y, por tanto, que acumulen una mayor cantidad de masa en un mismo volum...
Vale, vale, ya lo he captado. La relación entre la densidad de un elemento y el tamaño de sus átomos no es tan sencilla como parece.
Gracias, voz cursiva. En definitiva, la densidad de un elemento está determinada principalmente por la masa y por el tamaño de los átomos, pero también influyen otros factores, como el tipo de enlace que los une o cómo están ordenados formando un sólido.
Antes he comentado que el osmio es el elemento más denso que existe, pero conviene tener presente que, como hemos visto en el capítulo anterior, solo unos 94 de los 118 elementos de la tabla periódica son lo bastante estables como para que los podamos encontrar en nuestro entorno en cantidades observables. Muchos de estos elementos son tan inestables que ni siquiera los hemos conseguido producir en cantidades lo bastante grandes como para medir su densidad de forma empírica, pero, aun así, es posible deducirla de forma teórica, porque se conocen las leyes que rigen el comportamiento de las partículas que componen los átomos.
Un caso que me parece especialmente llamativo es el hassio.
El hassio es un elemento tan inestable que su isótopo más longevo tiene un periodo de semidesintegración solo de diez segundos. Por tanto, aunque este elemento se puede producir de manera artificial, sus átomos odian tanto existir que es imposible sintetizar una muestra lo bastante grande y duradera como para que su densidad se pueda medir de forma directa. Ahora bien, en el caso hipotético de que consiguiéramos reunir suficientes átomos de hassio como para producir una masa maciza, los cálculos teóricos sugieren que el mazacote de metal resultante tendría la increíble densidad de 40,8 kilogramos por litro... Que es casi el doble que el osmio.
¡Qué pasada! ¡Imagina intentar levantar una botella de un litro y notar la resistencia que ofrecen esos 40,8 kilos!
Sí, sería una sensación rarísima, voz cursiva. Pero, si esa botella existiera, yo procuraría mantenerme lo más alejado posible de ella.
¿Qué pasa? ¿Es que te daría miedo que alguien te retara a levantarla y no ser capaz?
Bueno, es que al tratarse de un elemento tan inestable, esta botella llena de hassio sería extremadamente radiactiva. De hecho, aunque esta sea solo una suposición basada en otros elementos tremendamente inestables, como el astato, me atrevería a decir que incluso el calor generado por su radiación podría llegar a ser letal.
Ah, bueno, entonces encerremos este experimento con llave en el mundo de las ideas. Pero ahora que lo comentas, me da rabia que no existan elementos aún más densos que el osmio que podamos manipular de forma segura. ¿No hay alguna manera de incrementar la densidad de un elemento de manera artificial para poder experimentar lo que se sentiría al intentar levantar un trozo de hassio?
Técnicamente, sí, porque la densidad de las cosas suele aumentar cuando se someten a presiones tremendas. Por ejemplo, tanto la densidad global de nuestro planeta como la velocidad de propagación de las ondas sísmicas a través de su interior sugieren que el núcleo de la Tierra está hecho principalmente de una aleación de hierro y níquel que tiene una densidad de entre doce y trece kilos por litro. Pero, curiosamente, esa misma aleación rondaría los siete u ocho kilos por litro si se encontrara sobre la superficie terrestre.
¿Y cómo puede ser que un mismo material tenga densidades tan distintas en la superficie y en el núcleo?
Porque el material que está en el núcleo soporta todo el peso de las capas externas del planeta, así que está sometido a una presión tremenda. Todo ese peso aplasta los átomos con tanta fuerza que comprime un poco las órbitas de sus electrones y reduce su volumen, pero, como la masa de esos átomos comprimidos sigue siendo la misma, el material que se encuentra en el núcleo terrestre acaba conteniendo una mayor cantidad de masa concentrada por unidad de volumen que si estuviera en la superficie, donde sus átomos ocuparían más espacio porque estarían «descomprimidos». De ahí que la mezcla de hierro y níquel del núcleo terrestre tenga una densidad superior a la que tendría aquí arriba.
Eso sí, voz cursiva, ten en cuenta que esa mayor densidad solo se mantendrá mientras el material esté sometido a una gran presión. O sea, que, si cogiéramos un trozo de la mezcla de hierro y níquel del núcleo y la trajéramos a la superficie, el diámetro de sus átomos aumentaría de nuevo y el material recuperaría su densidad normal.
Pero, bueno, como puedes imaginar, este incremento de densidad debido a la presión será aún mayor si la fuerza que actúa sobre el material es más intensa.
Usemos como referencia nuestra atmósfera. Al contrario que los átomos de un sólido, que están muy pegados unos con otros y fijos en su sitio, las moléculas de los diferentes gases que componen el aire que nos rodea están en constante movimiento y no paran de colisionar entre sí, aunque, de media, están separadas por una distancia de unos tres o cuatro nanómetros. Todo ese espacio vacío que hay entre las moléculas reduce mucho la cantidad de masa que se puede concentrar en un volumen determinado de la atmósfera, y, como resultado, el aire tiene una densidad muy baja que ronda los 1,24 gramos por litro al nivel del mar. Ahora bien, la presión puede hacer que esos gases tan ligeros se vuelvan más densos que cualquier metal que tenemos a nuestro alrededor. Por ejemplo, los átomos de hidrógeno y helio que se encuentran en el núcleo del Sol están tan pegados y comprimidos debido a la presión extrema a la que están sometidos que su densidad ronda los 150 kilogramos por litro.
¡Qué locura! ¡Que el hidrógeno y el helio puedan ser casi ocho veces más densos que el wolframio cuando están bajo presión!
Si estas cifras te sorprenden, no son nada comparadas con la densidad que alcanza la materia en otros cuerpos celestes, voz cursiva. Por ejemplo, cuando una estrella del tamaño del Sol agota su combustible, su núcleo inerte se empieza a comprimir bajo su propio peso hasta que su masa termina compactada en una esfera que tiene un tamaño similar al de un planeta rocoso como la Tierra. Estos objetos son a los que los astrónomos se refieren como enanas blancas, pero pese a su pequeño tamaño, estos cadáveres estelares pueden poseer una masa hasta un 33 % mayor que la del Sol, así que el material que los compone llega a alcanzar densidades de miles de toneladas por litro.
Ostras, ni siquiera puedo imaginar una botella de un litro rellena con un material tan denso que pesara miles de toneladas. ¿Cómo puede ser que la materia de estos objetos sea tan densa?
Por el mismo motivo por el que una mezcla de hierro y níquel es más densa en el núcleo terrestre que en la superficie: la intensa gravedad de una enana blanca genera tal presión sobre los átomos que la componen que las órbitas de los electrones que los rodean están extremadamente comprimidas. De hecho, la única fuerza que evita que una estrella enana blanca se comprima aún más es el llamado principio de exclusión de Pauli, otro fenómeno de la mecánica cuántica que impide que dos partículas con las mismas propiedades existan en el mismo estado en el mismo lugar.
Pero las cosas se pueden volver aún más extremas: si la masa del núcleo de una estrella moribunda supera las 1,33 masas solares, su gravedad se vuelve tan intensa que se sobrepone a esa fuerza repulsiva entre los electrones que impide que su materia se siga comprimiendo, y obtenemos unos objetos aún más pequeños y densos, denominados estrellas de neutrones. Para hacernos una idea de lo densos que son estos cadáveres estelares, una botella de agua de un litro repleta del material que compone las estrellas de neutrones pesaría unos 220 billones de toneladas... Sin contar la masa de la propia botella, claro.
¡¿Pero qué me estás contando?! ¡¿Y eso cómo es posible?!
Vale, creo que será mejor que me explique.
Hace unas páginas he comentado que casi toda la masa de un átomo está concentrada en su núcleo, porque la masa de los protones y los neutrones es muy superior a la de los electrones. De hecho, tanto los protones como los neutrones son tan masivos que la densidad del núcleo del átomo ronda esa cifra de 220 billones de toneladas por litro.
¡Mientes! Si los núcleos de los átomos son tan densos, ¿por qué las cosas que nos rodean no tienen esa densidad tan abrumadora?
Porque el tamaño de los núcleos atómicos es minúsculo en comparación con el átomo entero en condiciones normales, voz cursiva. Por ejemplo, el diámetro del núcleo de un átomo de uranio es 23.000 veces menor que el de su capa externa de electrones, mientras que el de uno de hidrógeno es 145.000 veces más pequeño.
Humm... Entonces, ¿significa eso que los átomos de las ilustraciones de este libro no están a escala?
Ni las de este libro ni las de ningún otro, porque un átomo representado con la escala correcta en un libro de texto no sería más que un círculo con un punto minúsculo en medio... Y, claro, una ilustración así no aclararía muchas cosas.
Pero, bueno, el caso es que, en condiciones normales, un núcleo atómico está separado de sus capas de electrones por una distancia tan grande que casi todo el volumen del átomo está ocupado por espacio vacío. Por ejemplo, el 99,9999999999996 % del volumen que contiene un átomo de hidrógeno está vacío.2 O sea, que el motivo por el que la densidad de las cosas que nos rodean es tan baja, pese a que los núcleos atómicos tengan una masa tremenda, es que todo ese volumen vacío reduce la densidad global de cada átomo a unas cifras más manejables.
A mí no me parece que los 22,6 kilos por litro del osmio sean «manejables», la verdad.
Bueno, ya, me refiero a que las cosas que nos rodean tienen una densidad muy baja en comparación con la que tendrían si fueran un amasijo de protones y neutrones... Y eso nos lleva a las estrellas de neutrones.
La inmensa fuerza gravitatoria que compone estos objetos somete a los átomos que los conforman a una presión tan intensa que las órbitas de los electrones se acaban comprimiendo más allá del límite de exclusión de Pauli, y estas partículas se ven forzadas a unirse con los núcleos de los átomos, donde se combinan con los protones para formar más neutrones. Por tanto, las estrellas de neutrones no están compuestas por materia ordinaria, sino por una sopa de neutrones, como su nombre indica.
¿Estás seguro de que la estructura de una estrella de neutrones es tan sencilla? ¿No te dejas nada?
¡Vale!... Técnicamente, la superficie de una estrella de neutrones consiste en una mezcla de protones y neutrones, y la fracción de neutrones se va incrementando paulatinamente con la profundidad. Gracias por la puntualización, voz cursiva.
Lo importante es que el motivo por el que las estrellas de neutrones son tan densas es que no están compuestas por átomos ordinarios, sino por un montón de protones y neutrones apiñados. Al estar compuestas por las partículas en las que está concentrada la mayor parte de la masa del átomo, sin apenas espacio vacío entre ellas, la densidad de las estrellas de neutrones es similar a la de los núcleos atómicos.
O sea, que se podría decir que una estrella de neutrones es como un núcleo atómico gigante, ¿no?
Imagino que sí, salvando muchísimo las distancias... Pero mejor no, voz cursiva. En cualquier caso, entiendo que una densidad de 220 billones de toneladas por litro es una densidad inconcebible, así que voy a intentar usar números más manejables para que podamos «ponerle cara» a esta cifra: una cucharadita de unos cinco mililitros de estrella de neutrones pesaría unos 500 millones de toneladas. Dicho de otra manera, el material contenido en esa cuchara solo pesaría un poco más que todos los hombres del mundo... Suponiendo que cada uno de ellos pesara tanto como el culturista Ronnie Coleman, ocho veces ganador de la competición de Míster Olympia.
¿Qué? Pero ¿qué puñetera lógica absurda hay tras esta comparación?
Pues que, según Google, Ronnie Coleman pesa 135 kilos, así que 500 millones de toneladas equivalen a unos 3.700 millones de Ronnie Coleman, que más o menos es la mitad de la población mundial en 2019. Pero, bueno, si quieres una comparación más directa, una cucharadita de estrella de neutrones pesaría tanto como 50.000 torres Eiffel.
¡Guau! ¡Qué locura! ¡Me gustaría tener una de esas cucharas de estrella de neutrones, para ver qué se siente!
¿En serio? ¿Ahora sí que te sorprendes? Pues si te digo la verdad, a mí me ha impactado más que una torre Eiffel equivalga a solo 74.000 Ronnie Coleman.
Ya que lo comentas, sé que la idea de intentar levantar una cucharita que pesa 500 millones de toneladas pude sonar muy emocionante, pero traer cinco mililitros de estrella de neutrones a la Tierra no sería muy buena idea, porque todo el mundo que se encontrara en un radio de varias decenas de kilómetros de esa cuchara moriría.
¿Por qué? ¿Por la intensa gravedad de ese trocito de estrella de neutrones?
Qué va, voz cursiva, por la explosión descomunal que produciría. Igual que la mezcla de hierro y níquel comprimida que hay en el núcleo de nuestro planeta recuperará su densidad original si la traemos a la superficie, esta sopa extremadamente densa de protones y neutrones solo puede existir en este estado ultracompacto mientras se encuentre sometida al campo gravitatorio de una estrella de neutrones, ya que solo su tremenda gravedad es capaz de sobreponerse a la fuerza repulsiva que intenta separar estas partículas a toda costa. Por tanto, en el momento en que un trozo de este material se saque del dominio del campo gravitatorio de la estrella de neutrones, la repulsión que actúa entre los protones y los neutrones que lo componen separaría estas partículas de manera inmediata con tanta fuerza que saldrían despedidas en todas las direcciones a entre el 10 % y el 20 % de la velocidad de la luz.
Por supuesto, la explosión resultante sería tremenda: esos 500 millones de toneladas de material concentrados en los cinco mililitros de estrella de neutrones que saldrían volando en todas direcciones a una fracción considerable de la velocidad de la luz arrasarían con todo lo que encontraran a su paso. De hecho, el astrofísico Rob Jeffries calculó que la expansión de solo cinco mililitros de este material liberaría tanta energía como 3.500 impactos como el del meteorito que extinguió a (o contribuyó a la extinción de) los dinosaurios.3
Pues, nada, de repente se me han pasado las ganas de traer un trozo de estrella de neutrones a la Tierra. Pero, oye, ¿no existe ningún otro material aún más denso tirado por ahí, en el espacio?
Es posible, voz cursiva, porque, como he comentado en el capítulo anterior, los protones y los neutrones están formados por partículas aún más pequeñas llamadas quarks. Siendo más concretos, los protones están formados por dos quarks «arriba» y uno «abajo», mientras que los neutrones están hechos de dos «abajo» y uno «arriba».
¿Pero qué dices? ¿Qué significa eso de «arriba» y «abajo»?
Nada en concreto, voz cursiva. Lo que pasa es que existen seis tipos distintos de quarks, y sus múltiples descubridores acabaron llamándolos arriba, abajo, encanto, extraño, cima y fondo, igual que también podrían haberlos llamado uno, dos, tres, cuatro, cinco y seis o Jason, Kimberly, Zack, Trini, Billy y Tommy.
Espera, ¿esos no son los nombres de los Power Rangers de la primera temporada?
Sí, sí, pero eso es irrelevante. Lo que quiero decir es que no debes dejar que los nombres raros de los quarks te distraigan, porque no tienen ninguna relevancia en el tema que nos ocupa.
Lo interesante es que, en principio, las leyes de la física predicen que podría existir una clase hipotética de objetos, las estrellas de quarks, que, como su nombre indica, estarían compuestos por un material tan comprimido que incluso los protones y los neutrones habrían dejado de existir como tales y se habrían convertido en una sopa muy densa de estas partículas subatómicas. En el interior de estas estrellas, incluso la pequeña separación que hay entre los quarks que componen los protones y los neutrones se vería reducida por la inconcebible presión, por lo que la densidad del material resultante sería entre dos y tres veces mayor que la de una estrella de neutrones «normal».
Y, en principio, este sería el material más denso que se puede encontrar tirado por el espacio.
Eso sí, me gustaría recalcar que las estrellas de quarks aún son objetos hipotéticos, y no se ha confirmado la existencia de ninguna hasta la fecha. Lo único que se ha encontrado son objetos que podrían ser estrellas de quarks.
Un ejemplo es 3C58, una supuesta estrella de neutrones que se pudo haber formado tras la explosión de una supernova que se observó desde la Tierra en el año 1181 y que se ha enfriado mucho más rápido de lo que cabría esperar si fuera una estrella de neutrones normal. Esta bajada de temperatura inusualmente rápida se podría explicar si parte del material que compone este objeto se hubiera convertido en una sopa de quarks, ya que, durante el proceso, la intensa presión habría convertido algunos de los quarks abajo en quarks extraños, un proceso que requiere energía. Por tanto, si una fracción de la energía de 3C58 se hubiera disipado convirtiendo parte de su masa en este tipo de materia ultracompacta, eso explicaría por qué esta estrella se habría enfriado más deprisa de lo normal.
Eso sí, me gustaría insistir en que no se ha podido confirmar que ninguna de las candidatas a estrella de quarks realmente lo sea, así que, de momento, siguen siendo un tipo de cuerpo celeste hipotético.
¿Y hay algo más denso que una estrella de quarks?
Existen otros tipos de objetos hipotéticos que podrían tener densidades aún mayores, como las estrellas de bosones o las estrellas electrodébiles, pero serían objetos hipotéticos aún más complejos que escapan a la temática de este capítulo.
Captado, pero volvamos ya del espacio. Has mencionado elementos muy densos como el osmio, pero ¿esos elementos sirven para algo en nuestro día a día?
Perdona, voz cursiva, me he vuelto a enredar.
Estos elementos superdensos son cruciales en ciertas aplicaciones, como por ejemplo la protección contra la radiación nuclear. Como hemos visto, esta radiación está hecha de pequeñas partículas que salen despedidas de los núcleos de los átomos y pueden dañar nuestras células cuando impactan contra ellas, pero, afortunadamente, estas partículas frenan en seco en cuanto chocan con algún otro átomo. Por tanto, si entre la fuente de radiación y nosotros interponemos un mazacote de un material muy denso o, lo que es lo mismo, que contiene muchísimos átomos concentrados en cada unidad de volumen, la probabilidad de que esas partículas choquen con alguno de ellos antes de llegar a nosotros será muy alta. Y, por supuesto, cuanto más denso sea el material en cuestión, mejor nos protegerá de la radiación.
Aunque hablaré en otros capítulos de la radiación electromagnética ionizante, una lógica similar se puede aplicar también a los rayos X o los rayos gamma. Este es el motivo por el que el plomo no solo se utiliza como revestimiento para bloquear las partículas que se emiten dentro de las plantas nucleares o en los dispositivos que contienen material radiactivo, sino también para recubrir las paredes de las máquinas de rayos X.
¿Y por qué plomo? ¿Por qué no se utilizan materiales aún más densos que ofrecerían una protección contra la radiación aún mejor, como el wolframio o el osmio?
Por una cuestión de coste, voz cursiva: el plomo es mucho más barato y ofrece una protección suficiente en la mayor parte de las aplicaciones, así que es una opción mucho más rentable. Ahora bien, a pesar de su mayor coste, el hecho de que el wolframio sea casi un 60 % más denso que el plomo permite que este elemento ofrezca la misma protección a la radiación en forma de piezas más finas. Este es el motivo por el que se suele recurrir al wolframio para fabricar dispositivos más compactos.
Para variar, el tema de la protección contra la radiación es más complejo de lo que parece, así que, si por cualquier motivo necesitas protegerte de la emisión radiactiva de algún elemento, pregunta a un experto. Y, si después de leer este capítulo se te ocurre la genial idea de utilizar un pedazo de estrella de neutrones para que su tremenda densidad bloquee cualquier rastro de radiación, te recuerdo que este material no es estable en nuestro planeta y que revienta violentamente en cuando se aleja del campo gravitatorio de estos objetos. Te estoy mirando a ti, voz cursiva.
Por una vez que no instigo nada...
Bueno... Por si acaso.
En cualquier caso, ahora sabemos por qué los sólidos y los líquidos que nos rodean tienen un amplio rango de densidades, pero no nos olvidemos de los gases: aunque la diferencia es tan pequeña que no lo podemos sentir en nuestro día a día, el aire que respiramos está compuesto por diferentes gases que tienen densidades distintas. Por tanto, dediquemos el siguiente capítulo a hablar de ese medio transparente que nos pasamos la vida inhalando sin que apenas nos demos cuenta.