ionización

Imagina un carrusel donde no viajan niños, sino diminutas agujas magnéticas dentro de polvo de diamante. Normalmente estas agujas apuntan en direcciones caóticas y su señal se pierde entre el ruido. Pero si inclinas el carrusel en un ángulo especial y lo iluminas con un láser verde, las agujas comienzan a alinearse en una sola dirección.

En el centro de casi todas las grandes galaxias se esconde un agujero negro supermasivo, cuyo abismo gravitacional fue descrito matemáticamente por primera vez por Karl Schwarzschild. Cuando engulle gas, nace un núcleo activo deslumbrante: un cuásar.

Una bola de billar choca contra otra. Impacto, y las bolas salen despedidas. Pero si el empujón no es brusco, sino muy suave, las bolas simplemente ruedan juntas sin rebotar. Algo parecido le ocurre a un átomo cuando lo golpea una partícula de materia oscura.

Una mota de polvo flota en el aire, sostenida por un rayo de luz invisible. A su alrededor hay aire normal, pero a veces salta una pequeña chispa en la mota. Por primera vez, los científicos han observado de cerca estas descargas y han descubierto que no las provoca la propia mota, sino visitantes invisibles del espacio y de la tierra.

Una molécula de deuterio, formada por dos átomos de hidrógeno pesado, se desintegra al recibir el impacto de un láser. Un electrón es arrancado, dejando tras de sí un ion. En ese momento, ambos siguen vinculados: la dirección de uno revela de inmediato hacia dónde fue el otro. Esa conexión se llama entrelazamiento cuántico.

Tras el Big Bang, el Universo se llenó de gas frío, principalmente hidrógeno neutro y helio. Envolvió el cosmos como la niebla matutina, impenetrable para la luz. Así comenzó la Edad Oscura. Cuando se encendieron las primeras galaxias, su radiación, como un potente reflector, empezó a arrancar electrones de los átomos.

En una habitación oscura parpadea una lámpara invisible. Su luz no se parece a la habitual: no tiene un brillo constante, solo ráfagas raras pero potentes. Esto es un vacío comprimido brillante: un estado de la luz en el que no hay una onda ordinaria, pero sí fuertes fluctuaciones cuánticas. Con esa luz, los físicos bombardearon átomos de xenón.

En una fría nube de gas donde nace una estrella, la química duerme. Las moléculas apenas chocan y las reacciones se congelan. Pero si una partícula cargada atraviesa la nube, arranca electrones de los átomos, ionizándolos. Así, en la nube dormida aparecen iones activos, listos para construir nuevas moléculas.

Un cristal de iones de calcio en una trampa, iluminado por un láser, es un modelo diminuto de la materia en el interior de una enana blanca. Allí, en las profundidades de una estrella moribunda, los núcleos atómicos se organizan en una red rígida cuando la temperatura desciende.

En un plasma donde algunos átomos permanecen neutros, las líneas de campo magnético pueden reorganizarse a diferentes velocidades. Es como dos bandas elásticas que primero están enganchadas y de repente se sueltan y se contraen, liberando energía.

Diminutos agujeros negros del tamaño de un átomo pero más pesados que un asteroide nacieron justo después del Big Bang. Ahora, probablemente, son la materia oscura, esa masa invisible que impide que las galaxias se desintegren. No se pueden atrapar directamente: apenas emiten nada.

Cuando el universo tenía menos de mil millones de años, se parecía a una niebla espesa: la luz ultravioleta no podía viajar lejos porque el gas interestelar la absorbía. Pero, poco a poco, con el nacimiento de las primeras estrellas y galaxias, la niebla se disipó; este proceso se conoce como época de reionización.

En una rendija estrecha entre dos placas, los iones no se comportan como partículas libres, sino como una multitud en un autobús abarrotado: apretados unos contra otros, forman densos cúmulos. Precisamente esta propiedad —la capacidad de los iones de agruparse en racimos en espacios muy reducidos— es la base del nuevo mecanismo para controlar el transporte iónico.

Dos agujeros negros giran en una danza estrecha, y a su alrededor nace algo asombroso: una molécula gravitacional. Una nube de bosones ultraligeros, partículas con masa menor que un electronvoltio, envuelve al par como la nube electrónica en el ion H2+.