La investigación en el ámbito de las baterías no cesa. Y es comprensible que sea así. La popularización del coche eléctrico requiere que estos dispositivos de almacenamiento de energía tengan las mejores prestaciones posibles. Como os sugerimos en el titular, la protagonista de este artículo es una tecnología que persigue desarrollar baterías nucleares para dispositivos electrónicos. Esta idea es el fruto de una investigación desarrollada por un grupo de ingenieros de la Universidad Estatal de Ohio (EEUU).

En el artículo que han publicado en Optical Materials: X sostienen que es posible utilizar los residuos radiactivos resultantes de la actividad de los reactores de fisión en operación para generar la electricidad que requieren muchos dispositivos electrónicos. “Estamos aprovechando algo que se considera un desecho y tratando de transformarlo en un tesoro”, ha declarado Raymond Cao, ingeniero nuclear y uno de los autores del artículo. Para probar su idea han fabricado una pequeña batería prototipo que tiene un volumen aproximado de 4 centímetros cúbicos.

Su plan consiste en introducir en la batería cesio-137 o cobalto-60, dos elementos químicos radiactivos que son habitualmente producto de la fisión nuclear, con el propósito de utilizar la radiación gamma que emiten para generar una pequeña cantidad de electricidad. Su prototipo entregó 288 nanovatios con cesio-137 y 1,5 microvatios con cobalto-60. Es evidente que es muy poca electricidad, pero estos científicos confían en poder mejorar su tecnología lo suficiente para alimentar algunos dispositivos electrónicos no muy exigentes, como pequeños sensores o monitores que requieren poco mantenimiento.

En cualquier caso, no proponen estas baterías para el mercado de consumo. Si logran refinar su tecnología sostienen que se podrá utilizar en dispositivos alojados cerca de las instalaciones en las que se produce el residuo radiactivo, como, por ejemplo, en el interior de las centrales nucleares. Por otro lado, aseguran que su batería podrá ser manipulada con seguridad y no contaminará el entorno. La radiación gamma es muy penetrante, lo que les obligará a poner a punto un recinto protector muy robusto. Además, dejan otra pregunta en el aire: no está claro cuál será la vida útil de una batería de este tipo.

La gamma es una forma de radiación ionizante

La radiactividad es el proceso de origen natural que explica cómo un núcleo atómico inestable pierde energía en el intento de alcanzar un estado más estable. Y para lograrlo emite radiación. Alrededor del núcleo orbitan una o varias partículas elementales aún mucho más diminutas y con carga eléctrica negativa a las que llamamos electrones. El núcleo, a su vez, está conformado por uno o varios protones, que son partículas con carga eléctrica positiva. El átomo más sencillo que podemos encontrar en la naturaleza es el de protio (hidrógeno-1), un isótopo del hidrógeno que tiene un único protón en su núcleo y un único electrón orbitando en torno a él.

El problema es que la materia no está compuesta únicamente de protio, sino también de muchos otros elementos químicos más complejos y pesados, y que, por tanto, tienen más protones en su núcleo y más electrones orbitando en torno a él. ¿Cómo es posible que haya más de un protón en el núcleo si todos ellos tienen carga eléctrica positiva? Lo razonable es pensar que no podrían estar muy juntos porque al tener la misma carga eléctrica elemental se repelerían. Y sí, esta idea es coherente. Los responsables de resolver este dilema son los neutrones, las partículas que conviven con los protones en el núcleo atómico.

A diferencia de los protones, los neutrones tienen carga eléctrica global neutra, por lo que no «sienten» ni la repulsión ni la atracción electromagnética a la que están expuestos los protones y los electrones. La función de los neutrones no es otra que estabilizar el núcleo, permitiendo que puedan convivir en él varios protones que, de otra forma, se repelerían. Y consiguen hacerlo gracias a la acción de una de las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza: la interacción nuclear fuerte.

Las otras tres fuerzas son la interacción electromagnética, la gravedad y la interacción nuclear débil. Los físicos suelen colocar a este mismo nivel el campo de Higgs, que es otra interacción fundamental que explica cómo las partículas adquieren su masa, pero para facilitar su comprensión los textos suelen recoger como fuerzas fundamentales las cuatro que he mencionado un poco más arriba porque son de alguna manera con las que todos estamos familiarizados.

Los nucleones, que son los protones y los neutrones del núcleo atómico, consiguen mantenerse juntos y vencer la repulsión natural a la que se enfrentan los protones debido a que la presencia de los neutrones permite que la fuerza nuclear fuerte ejerza como un pegamento capaz de imponerse a la fuerza electromagnética. La interacción nuclear fuerte tiene un alcance muy reducido, pero a cortas distancias su intensidad es enorme. Lo importante de todo esto es que los neutrones, como os adelanté unas líneas más arriba, actúan estabilizando el núcleo atómico, de manera que a medida que un átomo tiene más protones necesitará también que en su núcleo haya más neutrones para que la fuerza fuerte atractiva consiga imponerse a la fuerza electromagnética repulsiva.

Curiosamente, el equilibrio entre la cantidad de protones y neutrones es muy delicado. Un átomo es estable si su núcleo tiene una cantidad precisa de nucleones y el reparto de estos entre protones y neutrones permite que la interacción nuclear fuerte actúe como “pegamento”. Por esta razón en la naturaleza solo podemos encontrar una cantidad finita de elementos químicos: los que recoge la tabla periódica con la que todos estamos en mayor o menor medida familiarizados. Cualquier otra combinación de protones y neutrones no permitiría mantener ese fino equilibrio, dando lugar a un átomo inestable.

Lo que diferencia a un átomo estable de uno inestable es que en el núcleo de estos últimos la interacción nuclear fuerte y la fuerza electromagnética no están en equilibrio, por lo que el átomo necesita modificar su estructura para alcanzar un estado de menor energía que le permita adoptar una configuración más estable. Un átomo estable está «cómodo» con su estructura actual y no necesita hacer nada, pero uno inestable necesita desprenderse de una parte de su energía para alcanzar el estado de menor energía del que acabamos de hablar.

En ese caso ¿cómo consigue el átomo desprenderse de una parte de su energía? La respuesta es sorprendente: recurriendo a un mecanismo cuántico conocido como «efecto túnel» que le permite hacer algo que a priori parece imposible, y que no es otra cosa que superar una barrera de energía. Este efecto cuántico es complejo y muy poco intuitivo, pero, afortunadamente, no es necesario que profundicemos en él para entender con claridad cómo funciona la radiactividad. Lo que sí es importante es que sepamos que un átomo inestable tiene a su disposición cuatro mecanismos diferentes que pueden ayudarle a modificar su estructura para adoptar una configuración estable: la radiación alfa, beta, beta inversa y gamma.

El primero de estos mecanismos, la radiación alfa, permite al átomo deshacerse de una parte de su núcleo emitiendo una partícula alfa, que está constituida por dos protones y dos neutrones. El siguiente mecanismo es la radiación beta, que necesita que un neutrón del núcleo atómico se transforme en un protón, y durante este proceso además emite un electrón y un antineutrino. La radiación beta inversa funciona justo al contrario que la radiación beta: un protón se transforma en un neutrón y este proceso emite un antielectrón y un neutrino, que son las antipartículas del electrón y el antineutrino emitidos por la radiación beta.

Y, por último, la radiación gamma, que es la más energética y la más penetrante de todas, requiere la emisión de un fotón de alta energía, conocido habitualmente como rayo gamma, por lo que el núcleo atómico mantiene su estructura original. Algunos de estos fotones de alta energía son capaces de atravesar muros de hormigón muy gruesos y planchas de plomo, por lo que esta es la forma de radiación más peligrosa de todas.

Como acabamos de ver, la radiactividad permite a los átomos inestables desprenderse de una parte de su energía con el propósito de alcanzar un estado menos energético y más estable, pero ¿qué sucede realmente con esa energía? El principio de conservación de la energía dice que no puede destruirse, así que necesariamente se la llevan las partículas emitidas por el átomo inestable como resultado de cualquiera de las cuatro formas de radiación de las que acabamos de hablar. Esa energía provoca que las partículas emitidas salgan despedidas como diminutas balas que tienen la capacidad de interaccionar con la materia que encuentran a su paso.

Imagen | ThisIsEngineering

Más información | Optical Materials: X

En Xataka | Hito en física cuántica: el CERN ha observado el entrelazamiento cuántico a un nivel de energía inédito

EFE.- La comediante estadounidense Rosie O’Donnell anunció este martes que se mudó a Irlanda con una de sus hijas y que regresará a Estados Unidos cuando sea seguro para toda la ciudadanía del país tener los mismos derechos.

“Aunque nunca pensé en mudarme a otro país, decidí que eso sería lo mejor para mí y para mi hija de 12 años”, comenzó narrando la presentadora de programas de humor nocturnos como “The View” o “The Rosie O’Donnell Show” en un video publicado en su cuenta de TikTok.

O’Donnell explicó que todavía se está tratando de adaptar a su nueva vida en “este hermoso país” y afirmó que se planteará regresar a Estados Unidos cuando sea seguro para todos los ciudadanos tener los mismos derechos”.

“Ha sido desgarrador ver lo que está sucediendo en el ámbito político y también es difícil para mí personalmente. Lo personal es político, como todos sabemos”, agregó.

La comediante explicó que está en proceso de obtener la ciudadanía irlandesa, ya que sus abuelos son oriundos de un lugar donde “la gente es muy cariñosa y amable, muy acogedora”.

Pese a estar feliz, la comediante también extraña a sus otros hijos, sus amigas y “muchas cosas de la vida en casa” que tenía en Estados Unidos

La marcha de O’Donnell coincide con el regreso a la Casa Blanca de Donald Trump, quien desde que tomó posesión de su cargo el pasado 20 de enero ha lanzado duras medidas migratorias así como leyes contra la comunidad trans.

iRobot, la compañía detrás de los robots aspiradores Roomba, acaba de anunciar un buen puñado de dispositivos que, además, estrenan (y simplifican) la nomenclatura de su catálogo. Y es que la firma ha lanzado no uno, no dos, no tres sino cuatro robots aspiradores a cada cual más potente. Robots con los que iRobot se pone al día en materia de potencia, opciones y funciones y en los que encontramos cosas tan curiosas como un compactador de residuos. Sí, como suena.

Entendiendo el catálogo. Los robots aspiradores de Roomba han tenido nombres de lo más variopintos y con la nueva nomenclatura iRobot pretende facilitar las cosas. Desde ahora, los Roomba se llamarán de tres formas: Roomba, Roomba Plus y Roomba Max (seguidos de sus apellidos numéricos). Se refieren a la gama más básica, la gama media y la gama premium, respectivamente.

Todos los modelos anunciados hoy son robots dos en uno (esto es: aspiran y friegan), cuentan con más potencia de succión que sus antecesores, navegación mejorada, detección de alfombras y mapeo más rápido gracias al LiDAR. Algunos modelos, como veremos más adelante, tienen también IA PrecisionView, o lo que es lo mismo, cámara delantera. No obstante, cada uno tiene sus particularidades.

Romba 105 Combo | Imagen: iRobot

Roomba 105 Combo. Este es el modelo más básico y destaca por ofrecer 7.000 Pa de potencia de succión, es decir, hasta 70 veces más que la serie Roomba 600. También tiene mopa y dispone del fregado inteligente SmartScrub que hasta ahora solo encontrábamos en la gama alta de la compañía. Se puede comprar solo o con la base de autovaciado y carga, una base que tiene capacidad para almacenar hasta 75 días de residuos.

• Precio sin base de autovaciado: 299 euros.
• Precio con base de autovaciado: 399 euros.

Romba 205 DustCompactor Combo | Imagen: iRobot

Roomba 205 Dust Compactor Combo. Este es, sin duda, el modelo más curioso. La empresa ha pensado que tener una base de autovaciado está muy bien, siempre que tengas espacio para colocarla. Eso no siempre es posible, así que en el Roomba 205 Dust Compactor iRobot ha decidido integrar la base de autovaciado en el propio dispositivo. El resultado ha sido un robot aspirador con compactador de residuos que, además, comparte potencia y funciones con el anterior.

La idea es tan sencilla como curiosa. En el interior del robot hay un brazo de barrido mecánico que compacta la suciedad conforme va entrando y la mueve hacia delante y hacia atrás. De esa manera, la suciedad se almacena de forma más eficiente, hasta el punto de que el depósito tarda hasta 60 días en llenarse. Eso elimina la necesidad de una base de autovaciado.

Romba 405 Combo | Imagen: iRobot

Roomba Plus 405 Combo. Pasamos a la gama media con un robot que deja de lado la mopa convencional para implementar un sistema de doble mopa giratoria. Este sistema, cada vez más popular, mejora el fregado y protege las alfombras, ya que las mopas se elevan diez milímetros para evitar mojar lo que no deben. Otra función que ofrece y que no tienen sus hermanos no-Plus es la función de vuelta al trabajo tras la recarga.

En cuanto a la base, la de este modelo tiene un sistema de almacenamiento de residuos (hasta 75 días), espacio para una bolsa extra, un depósito de agua limpia de tres litros y otro de agua sucia de 2,3, así como funciones de autolimpieza. Eso incluye lavado y secado de la mopa por aire.

Romba 505 Combo | Imagen: iRobot

Roomba Plus 505 Combo. Y terminamos con el modelo más potente de los cuatro presentados hoy, un dispositivo que coge todo lo del anterior y lo mejora. Este dispositivo incorpora un sistema de LiDAR más potente y una cámara con inteligencia artificial, de manera que detecta y evita objetos, muebles y paredes. También tiene dos mopas circulares, con la diferencia de que la mopa derecha tiene un brazo extensible que la acerca a los bordes de las paredes y esquinas.

En lo que concierne a la base, es muy parecida a la del modelo anterior, pero tiene una novedad interesante: las mopas se secan con calor. Este sistema es más rápido y efectivo, según iRobot. Este último modelo, por cierto, es el único compatible con el protocolo Matter.

Disponibilidad. Todos los robots aspiradores se podrán comprar a partir del 18 de marzo en preventa. Y a la pregunta de “qué pasa con los Roomba Max”, la compañía ha explicado que, por el momento, el buque insignia de la compañía seguirá siendo el iRobot Roomba Combo 10 Max con AutoWash.

Imágenes | iRobot

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