La cocina de gas arde con una llama azul, pero si se calienta el metano más fuerte y sin acceso de aire, se descompone en hidrógeno y un polvo negro: ese mismo hollín con el que se fabrican neumáticos y tóner para impresoras. En el laboratorio, en lugar de la cocina, se usa un tubo de choque: una onda de compresión eleva la temperatura hasta 1850–2450 kelvin en fracciones de milisegundo, y las moléculas de metano se rompen en pedazos.
Los rayos láser atraviesan el gas caliente y muestran cuánto metano queda y cuántas moléculas intermedias han aparecido: etileno y acetileno. Al mismo tiempo, dos rayos de diferentes longitudes de onda (633 y 1064 nanómetros) siguen el nacimiento de partículas sólidas: cuanto más hollín, más se atenúa la luz. Así se puede ver qué tan rápido se forman los primeros núcleos y cómo crecen.
Después del experimento, el hollín se recoge de las paredes del tubo y se examina con un microscopio electrónico. Un programa de computadora encuentra automáticamente miles de partículas en las imágenes y mide sus diámetros. Resultó que a alta temperatura las partículas casi no se pegan entre sí, por lo que permanecen pequeñas, pero su orden interno es mayor. Esto es importante para las fábricas: del tamaño y la estructura del hollín depende qué tan resistente será el caucho o qué tan negro el tóner.
Los modelos que predicen el comportamiento del gas manejan bien las moléculas simples, pero difieren en las estimaciones de la cantidad de compuestos aromáticos grandes, precursores del hollín. Al vincular la química del gas con el crecimiento de las partículas, los científicos obtuvieron datos de referencia para verificar los programas. Ahora los ingenieros podrán calcular con mayor precisión los reactores donde el metano se convierte en hidrógeno y hollín sin emitir dióxido de carbono.
En el tubo de choque, el gas se calienta hasta 2450 kelvin, más caliente que la superficie de muchas estrellas, pero ese calentamiento dura menos de un milisegundo.