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Vuelve la alquimia
Vuelve la alquimia, pero con láser

 http://www.creces.cl/new/index.asp?tc=10&qs=1
( Publicado en Revista Creces, Agosto 2003 )

 

Los alquimistas del pasado fracasaron en sus intentos de convertir un metal en otro. Los grandes aceleradores de partículas lo han conseguido, pero ahora se demuestra que es posible lograrlo con el rayo láser.

 

Los alquimistas de la antigüedad buscaban la posibilidad de transformar los metales básicos en oro. Sus laboratorios estaban llenos de retortas y frascos a los que les agregaban distintos reactivos químicos. Nunca llegaron a nada, porque las reacciones que producían eran químicas, las que sólo podían afectar a los electrones en la superficie de los átomos. Pero para transformar un metal en otro se requiere producir cambios en los núcleos de los átomos; ya sea metiéndole más protones y neutrones, o extrayéndole algunos de ellos. Es al cambiar el número de los protones, cuando se cambia un elemento en otro, mientras que ajustando el número de neutrones se ajusta la estabilidad atómica, transformando un isótopo inestable en estable, o viceversa.

Desde que Ernest Rutherford consiguió romper un átomo en el año 1919, sabemos que bombardeando átomos con partículas, como neutrones o protones, se puede convertir un elemento en otro. Para esto se requiere un reactor nuclear o un acelerador de partículas con un túnel de kilómetros de largo provisto de enormes magnetos superconductores. Pero ahora Ken Ledingham lo ha conseguido con un poderoso rayo láser.

"El otro día hicimos un experimento y convertimos el oro en mercurio" dijo Ken Ledingham, un especialista en láser de la Universidad de Strathclyde en Glasgow, Inglaterra. "Justo lo que los antiguos alquimistas querían, pero al revés". Sin embargo, ello puede ser el comienzo de una revolución. El transmutar elementos mediante el rayo láser podría significar que el científico de hoy lleve a la realidad el sueño de los antiguos alquimistas. Ello tendría grandes implicaciones, por aplicaciones tan diversas, como en la medicina o el aprovechamiento de la energía nuclear.

El hecho es que Ledinham y sus colegas lo lograron utilizando el láser más poderoso del mundo que está en el Rutherford Appleton Laboratory en Oxfordshire, al que llaman "Vulcano". Pero la tecnología del láser está progresando muy rápido y no es raro que en un plazo de cinco años ya se haya logrado hacerlo con un láser de laboratorio. Así podrá haber alquimistas en cualquier laboratorio (New Scientist, Agosto 23, 2003, pág. 10).


Como se logró

Ledingham y sus colaboradores, en un trabajo que publicaron recientemente en el “Journal of Physics: Applied Physics”, describieron cómo usaron el láser "Vulcan" para agregar protones al núcleo del oro, con lo que produjeron mercurio. Pero su objetivo era otro, neutralizar un radio isótopo muy peligroso. Convertir el iodo-129, (sub producto de reacciones radioactivas), que permanece activo por millones de años, en iodo-128, que decae en minutos.

Para lograr esta transmutación los investigadores dispararon un pulso de láser de un "pico segundo" de duración, sobre un objetivo de oro. La intensa energía del rayo láser golpeó a los átomos de oro convirtiéndolos en un plasma de núcleos libres y electrones, que luego emitieron rayos gama, que pasaron sobre el iodo-129. Estos intensos rayos gama chocaron con los átomos de iodo-129, golpeando sus núcleos con tal violencia que de su interior se escapó un neutrón, transformándose en iodo-128.

Desde hace mucho tiempo que se está pensando utilizar la transmutación para aplicarla a la basura nuclear y así transformar sus peligrosos subproductos radioactivos. En Francia donde el 80% de la energía que producen proviene de plantas nucleares, están obligados por ley a estudiar la transmutación. También en Estados Unidos se está investigando en este tipo de alquimia y el gobierno de Inglaterra está considerando también comenzar con igual programa. Hasta ahora, la única alternativa que se había considerado, consultaba modificar la versión de los reactores nucleares, de modo que los neutrones liberados durante la fisión nuclear coligaran con los isótopos no deseados y los rompieran. Sin embargo los grupos anti-nucleares veían esto como una excusa para revivir la utilización de la energía nuclear.

Seguramente que la transmutación por láser podría provocar menos adversidad, con la ventaja que podría limpiar los residuos nucleares que ya existen y que no es fácil guardarlos. Con los resultados logrados por Ledingham y su grupo, ya se puede considerar al láser como una seria alternativa para la transmutación.

Pero esto no sería tan pronto. Primero habría que lograr convertir el rayo láser en rayo gama, ya que el proceso utilizado por Ledingham, en que indirectamente producía rayos gama, se mostró extraordinariamente ineficiente. En él sólo se lograron convertir 3 millones de átomos de iodo-129 en iodo-128, lo que es menos de un millón de millonésima de un micrógramo. Para convertir toda la muestra de iodo-129, que medía dos centímetros, el láser habría tenido que disparar 1017 veces más rayos gama, tragando en el proceso una enorme cantidad de energía.


Otras utilizaciones

Aparte de destruir isótopos no deseados, los modernos alquimistas también pueden producir nuevos elementos. Según Jim AI-Khalili, un experto nuclear de la Universidad de Surrey, "los físicos nucleares pueden hacer cualquier cosa que hoy exista en la naturaleza y aun más". Así por ejemplo, el nuevo elemento con 110 protones ya se ha bautizado oficialmente por la International Union of Pure and Applied Chemestry, con el nombre de "Darmstadtium". Este elemento no se encuentra en la naturaleza y se creó en el acelerador de partículas en Darmstadt, en Alemania. También se han creado otros elementos de núcleos pesados que no están en la naturaleza (New Scientist; Octubre 2, 1999, pág. 38) y los científicos continúan tratando de producir otros.

Sin embargo el primer beneficio práctico podría estar en la física médica. "La alquimia ya está produciendo radioisótopos para medicina", dice Phillip Walker, jefe del Instituto de Física de Inglaterra. Ello ocurre en la técnica de la imagenología médica. Así por ejemplo, el fluor-18, emitiendo una partícula antimateria llamada positrón, se destruye en un estallido de energía tan pronto se encuentra con un electrón. La técnica se llama Topografía de Emisión de Positriones (PET), que hoy se usa para localizar tumores.

El fluor-18 que se usa para el PET, tiene que decaer muy rápido. Siendo de vida media muy corta, tienen que ser preparados pocas horas antes de usarlos. Pero los aceleradores de partículas que se necesitan para ello, están sólo en muy pocos hospitales, y allí tienen que estar protegidos por verdaderos "bunkers" de concreto para impedir el daño de radiación en los pacientes y el personal. Según cree Ledingham en los próximos cinco años ya se podría producir fluor-18, a partir de oxígeno, mediante el láser, lo que podría hacerse en cualquier parte. Ello sería muy útil.


LA HISTORIA DE LA ALQUIMÍA

En el año 1900 antes de Cristo, vivió el rey egipcio Hermes Trismegistus, que se piensa fue el fundador de la alquimia. En las Tablillas Esmeraldas, escribe que todas las formas son manifestaciones de una raíz.

En el año 250 después de Cristo, el alquimista griego Zosimus propuso que toda la materia está compuesta de cuatro elementos: fuego, agua, aire y tierra.

En el año 750 el alquimista egipcio Jabir Ibn Hayyan acuñó la idea de la "piedra filosofal", una substancia hipotética que era capaz de cambiar los metales básicos en oro.

En el siglo VIII la alquimia se extendió por toda Arabia y Europa.

En el siglo XIII un monje Germano y Albertus Magnus describen por primera vez al arsénico en su forma pura.

En el siglo XVI los alquimistas en Europa se dividieron. Un grupo se concentró en el lado metafísico de la alquimia, mientras que los otros continuaron en sus esfuerzos para descubrir nuevos compuestos y sus reacciones, iniciando con ello las bases ciencia de la química.

En el siglo XVIII con Isaac Newton interesado en la alquimia, lo llevó a estudiar la luz y la gravedad. La alquimia quedó sumida en la oscuridad.

En 1919, Ernest Rutherford "partió el átomo" bombardeando nitrógeno con partículas alfa naturales, convirtiendo a éste en oxígeno.

En 1932, John Cockroft y Ernest Walton bombardearon átomos de litio con protones producidos en un acelerador, partiéndolos en átomos de helio.

En 1934, Irene Joliot Curie y Frederic Joliot, usaron las partículas alfa naturales para transmutar boro, aluminio y magnesio, en nitrógeno, fósforo silicón y aluminio radioactivos. Fue la primera demostración de la radioactividad artificial.

En 1940 Edwin McMillan y Phillip Abelson crearon el "Neptunium", el primer elemento más pesado que el uranio y el plutonio.

En el 2000 Tom Ciwan y sus colegas usaron un poderoso láser para partir el uranio. Es la primera transmutación artificial en la que no se usa un reactor nuclear ni un acelerador de partículas.

En el 2003 Ken Ledingham y colaboradores usaron el láser para transmutar el oro en mercurio, el iodo-129 en iodo-128 y el oxígeno en fluor.
 






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