Austria trata de explicar el misterio tras los relámpagos y lo hace atrapando partículas con una trampa láser

Comprender cómo nace un rayo es una de esas preguntas que parecen simples hasta que uno intenta responderlas. Sabemos que las tormentas cargan las nubes con electricidad, que el cielo se ilumina y que la atmósfera libera una energía brutal. Sin embargo, ese primer chispazo, ese momento en el que la electricidad se libera, sigue siendo todo un enigma. Al menos hasta ahora, que el Instituto de Ciencia y Tecnología de Austria nos permite adentrarnos en el extraordinario proceso atmosférico.

Atrapar partículas para descifrar el relámpago

Recientemente, según la información publicada en la revista científica Physical Review Letters, hemos conocido el trabajo liderado por la doctoranda Andrea Stöllner y que podría resumirse en el uso de unas pinzas ópticas. Lo sé, ahora no le encuentras sentido, pero créeme que te lo explicaremos perfectamente para que lo entiendas sin problemas. Y todo comienza en un experimento de laboratorio.

El equipo de investigación ha creado un invento que podría servir para sujetar objetos diminutos usando luz. Este es el concepto detrás de las pinzas ópticas, que simplemente son dos rayos láser que se cruzan en un punto y forman una especie de trampa invisible. Cuando una partícula minúscula pasa por ahí, queda flotando en el aire, como si la estuvieran sujetando unas manos de luz.

En la investigación que te presentamos, según la información publicada en la página web del Instituto de Ciencia y Tecnología de Austria, esa partícula es de sílice, ya que es un material que imita a los cristales de hielo que viven dentro de las nubes. Una vez atrapada, los científicos han conseguido observarla en detalle y ver cómo se carga eléctricamente, cómo pierde esa carga y cómo reacciona a distintos cambios en el entorno.

Imagen de una partícula atrapada con láser

No te creas que el experimento es sencillo. En ese laboratorio existe un conjunto de espejos y metales que utilizan luz láser rebotando hasta llegar a la mencionada trampa. Todo está colocado sobre una mesa especial que absorbe vibraciones, porque incluso un golpe lejano podría hacer que la partícula atrapada se escape.

Cuando el láser atrapa esa partícula, esta brilla con un pequeño destello verde: señal de que está en el sitio correcto. Andrea Stöllner, la investigadora que lidera el experimento, asegura: "la primera vez que capté una partícula, me sentí muy feliz". Además, también aclara: "Scott Waitukaitis y mis colegas corrieron al laboratorio y echaron un vistazo rápido a la partícula de aerosol capturada. Duró exactamente tres minutos, y luego desapareció. Ahora podemos mantenerla en esa posición durante semanas".

Eso sí, lo fascinante llegó al estudiar la partícula. Fue entonces cuando el equipo descubrió algo inesperado: el propio láser la estaba cargando. Esto se producía por un proceso conocido como absorción de dos fotones y se produce cuando dos partículas de luz alcanzan el material al mismo tiempo y expulsan un electrón de la partícula. Cuando esto se repite miles de veces, la partícula pasa de ser prácticamente neutra a estar altamente cargada.

Andrea Stöllner trabaja con rayos láser, espejos y cámaras en una mesa antivibración

Y aquí es donde llega la revelación. Se puede medir cómo se descarga la partícula, habiéndose observado que lo hace en pequeños estallidos, liberando electricidad de forma espontánea. Por tanto, esto podría estar ocurriendo a mayor escala en la atmósfera. En las nubes de tormenta, los cristales de hielo chocan entre sí, intercambian cargas y alimentan un fenómeno que puede acabar en un rayo. Sin embargo, una de las grandes incógnitas de siempre es qué originaba el primer destello.

Por tanto, el experimento realizado en el Instituto de Ciencia y Tecnología de Austria se vuelve absolutamente relevante. La observación de las partículas atrapas, y de su carga, sobrecarga y descarga, permite explorar si los microcristales pueden generar sus propios minirrayos invisibles. Si algo así ocurre en la naturaleza, podría encajar las piezas que faltan del puzzle.

Por el momento, este trabajo no resuelve del todo el misterio del relámpago, pero ofrece una herramienta nueva con la que acercarnos a su esclarecimiento: mirar la electrificación a escala microscópica. Quizás, para comprender como se ilumina el cielo, primero hay que empezar por atrapar un punto diminuto de luz verde en una caja metálica con espejos.