El universo desde los lentes de un físico

A lo largo de la historia de la humanidad, las personas han tratado de entender cómo funciona el mundo que la rodea: el movimiento de los astros, los cambios de climas y de estación, el paso del tiempo, los sonidos e innumerables ejemplos más. Para explicar todos estos fenómenos, sus cómos y porqués es que surge la física.

Podemos definirla como ciencia básica porque, a diferencia de las ingenierías, no está relacionada directamente con aplicaciones prácticas. Sin embargo, sus teorías están compuestas por leyes aplicables a gran cantidad de sistemas, y esas pueden usarse para predecir -y en muchos casos hasta diseñar- a partir del comportamiento de esos sistemas, instrumentos de utilidad práctica. Por ejemplo, la Ley de Gravedad, aplicada a la Tierra, explica en que el planeta tira constantemente de la materia hacia su centro, con una fuerza que depende de la masa de cada objeto.

Dicho de otro modo: la investigación, en la física, está enfocada en descubrir “reglas generales de funcionamiento” de la naturaleza, lo cual incluye desde las partículas más pequeñas hasta lo más grande, como –por ejemplo- las galaxias. Las aplicaciones prácticas de estas “reglas” serán trabajo, en general, de otras ciencias y, probablemente, recién algunos años o décadas posteriores. El camino es largo, ya que dichas “reglas” deben ser propuestas y -a la larga- aceptadas como válidas por la comunidad científica; el proceso es  prolongado pues deben ser verificadas mediante experimentos hasta tornarse realmente cada vez más confiables y precisas.

De todas maneras, sin ser una ciencia aplicada, los descubrimientos de la física han tenido un inmenso impacto social. Por ejemplo, las investigaciones de la física atómica y de la óptica dieron origen a la invención del rayo láser y al descubrimiento de los rayos X, importantísimos en la industria y en la medicina. El desarrollo de la teoría cuántica y el de la física del estado sólido han posibilitado diseñar los circuitos electrónicos integrados sofisticados que rigen las computadoras, los celulares y miles de equipos que se apoyan en procesadores para su funcionamiento. Los avances en la física nuclear nos han ayudado a crear tratamientos médicos de radioterapia, a medir la antigüedad de hallazgos arqueológicos, e incluso al desarrollo de la resonancia magnética nuclear y otras técnicas avanzadas de diagnóstico médico. Y así, muchos casos más.

Mucho de todo esto se investiga en el Instituto de Física del Noroeste Argentino (INFINOA), una de las Unidades Ejecutoras del CONICET NOA Sur. El instituto, que depende también de la Universidad Nacional de Tucumán, nuclea a investigadores físicos, cuyas principales líneas de trabajo son:

- Física de la Ionósfera, la Atmósfera Neutra y la Magnetósfera, que nos ayuda a entender los fenómenos atmosféricos terrestres.

- Física y aplicaciones de nanomateriales (nano significa muy pequeño), que trabaja con materiales cuyo tamaño ronda entre la millonésima parte y fracciones de milésima parte de un milímetro, y son muy importantes para el desarrollo de la nanotecnología. Por ejemplo, se estudian nuevos métodos de fabricación de partículas muy pequeñas de óxido de zinc (nanopartículas, nanohilos, nanoláminas), buscando abaratar costo económico e impacto ambiental en comparación con otros métodos. El estudio involucra aprender cómo se puede, mediante cambios en la "receta" de fabricación, cambiar el tamaño, forma y luminiscencia de las nanopartículas.

- Física y aplicaciones de sólidos, muy relevante en la ciencia y aplicaciones de materiales sólidos en la industria:  Por ejemplo, usando conceptos físicos, se diseñan nuevos materiales sólidos que puedan servir como pantalla de radiación en reactores nucleares, otros biocompatibles para aplicaciones dentales, y otros con propiedades electrónicas y ópticas aptas para su uso en optoelectrónica.

- Física y aplicaciones de fluidos, fundamental para diversas aplicaciones donde se emplean fluidos, por ejemplo, en meteorología, hidráulica y medicina.

Actualmente, el INFINOA se encuentra abocado a la ejecución de su primer proyecto institucional PUE – que significa Proyecto de Unidad Ejecutora –, iniciado a fines de 2020, y que prevé cinco años de duración. Se trata del Estudio del recurso solar en el NOA y su aprovechamiento mediante dispositivos semiconductores.

“Este proyecto, con aplicación en las áreas de ambiente y energía, recientemente aprobado por CONICET, propone el estudio y la caracterización del recurso solar en lugares seleccionados de Tucumán y del NOA; la síntesis de materiales nanoestructurados a través de medios físicos y químicos, y el diseño y la fabricación de dispositivos basados en dichos materiales para aprovechamiento de la luz solar”, explica el doctor David Comedi, director de INFINOA. Estos materiales –agrega- serán usados para desarrollar dispositivos fotovoltaicos –que logren la conversión de luz solar en electricidad-, dispositivos optoelectrónicos -sensores de luz- y fotocatalizadores –dispositivos que, por medio de reacciones fotoquímicas, convierten energía solar en energía química- para descontaminación de efluentes industriales.

A partir de los fotocatalizadores obtenidos, se desarrollarán reactores solares para el tratamiento de aguas y para la fabricación de nanoestructuras donde se utilizará material reciclado como materia prima. Estas nanoestructuras, a su vez, serán incorporadas como fotocatalizadores en dichos reactores y en otras aplicaciones.

"Se espera que de este proyecto surja una nueva línea de investigación de carácter institucional transversal a varios grupos del INFINOA y colaboradores, con un perfil aplicado y con capacidad para brindar servicios al medio productivo y a la sociedad, propiciando la vinculación con otras instituciones y organismos de gobierno –añade Comedi-. La financiación del proyecto por parte de CONICET comprende la compra de equipamiento menor y de insumos, la contratación de servicios altamente calificados y la incorporación de un miembro de la carrera de personal de apoyo y de cuatro becarios”.