La primera observación del tetraneutrón, el desvío a distancia de un lejano asteroide, las primeras imágenes del telescopio James Webb, el descubrimiento del mejor superconductor y la detección de un efecto cuántico en la gravedad, son algunos de los hitos más importantes conseguidos por la Física en 2022.

La creación de las primeras moléculas poliatómicas ultrafrías, la primera observación del tetraneutrón, la generación de una electricidad supereficiente, el desarrollo del interruptor optoelectrónico más rápido posible y las primeras imágenes obtenidas por el telescopio James Webb, son algunos de los hitos más importantes vividos por la Física en 2022.

La primera terapia de protones FLASH en humanos, el perfeccionamiento de la transmisión y absorción de la luz, la demostración de que el arseniuro de boro, un semiconductor cúbico, es uno de los mejores semiconductores conocidos por la ciencia, el cambio de la órbita de un asteroide y la detección de un efecto cuántico en la gravedad, son los otros logros más importantes registrados en física en 2022, según la revista Physics World, editada por el IOP Publishing, la editorial del Instituto de Física del Reino Unido, que es líder en el mundo.

Esta selección fue realizada por un panel de editores de Physics World, que analizaron cientos de actualizaciones de investigación publicadas este año en todos los campos de la Física, para determinar los más destacados por lo que representan para el progreso científico y tecnológico.

Moléculas ultrafrías

Aunque los físicos han estado enfriando átomos a una fracción por encima del cero absoluto durante más de 30 años, y las primeras moléculas diatómicas ultrafrías aparecieron a mediados de la década de 2000, la revista destaca que los equipos de la USTC y Harvard han obtenido este año muestras de moléculas triatómicas de sodio y potasio a 220 nK e hidróxido de sodio a 110 µK, respectivamente.

Este logro allana el camino para nuevas investigaciones, tanto en física como en química, con estudios de reacciones químicas ultrafrías, formas novedosas de simulación cuántica y pruebas de ciencia fundamental, gracias a estas plataformas moleculares de múltiples átomos, destaca la citada revista.

Observando el tetraneutrón

Compuesto por cuatro neutrones, el tetraneutrón fue observado en la fábrica de haces de iones radiactivos del Centro RIKEN Nishina en Japón.

La primera observación del tetraneutrón demostró que existe materia nuclear sin carga, aunque solo sea por un tiempo muy breve, suficiente para situar a los neutrones por encima del umbral de un descubrimiento en física de partículas.

Creatividad de un tetraneutron. Andrei Shirokov.

Generación de electricidad súper eficiente

Esta distinción destaca la construcción en el MIT de una celda termofotovoltaica (TPV) con una eficiencia de más del 40%, que es el primer motor térmico de estado sólido que convierte la luz infrarroja en energía eléctrica de manera más eficiente que un generador de turbina, y puede operar con una amplia gama de posibles fuentes de calor.

El dispositivo podría convertirse en un componente importante de una red eléctrica más limpia y ecológica, y en un complemento de las células solares fotovoltaicas de luz visible, según la citada revista.

El interruptor optoelectrónico más rápido

Esta distinción se refiere a la definición y exploración, por parte de científicos de Alemania, Austria e Italia, de los “límites de velocidad” de la conmutación optoelectrónica en un dispositivo físico.

El equipo usó pulsos de láser que duraron solo un femtosegundo para cambiar una muestra de un material dieléctrico de un estado aislante a uno conductor, a la velocidad necesaria para realizar un interruptor que opera 1.000 billones de veces por segundo (un petahercio).

Aunque el aparato no aparecerá en dispositivos prácticos a corto plazo, los resultados implican un límite fundamental para el procesamiento de señales y sugieren que la optoelectrónica de estado sólido de petahercios es, en principio, factible, según la revista.

Los Pilares de la creación, vistos por el Hubbe (izda.) y James Webb. NASA, ESA, CSA, STScI, Hubble Heritage Project (STScI, AURA).

Abriendo una nueva ventana al universo

Esta distinción se refiere a la NASA, la Agencia Espacial Canadiense y la Agencia Espacial Europea, por el despliegue y las primeras imágenes del Telescopio Espacial James Webb (JWST), que ofrece imágenes espectaculares del cosmos.

La primera imagen del JWST fue anunciada en el mes de julio por el presidente de EE. UU. Joe Biden en un evento especial en la Casa Blanca y desde entonces se han publicado muchas imágenes deslumbrantes. Se espera que el observatorio opere hasta bien entrada la década de 2030 y ya está en camino de revolucionar la astronomía.

Primera terapia de protones FLASH en humanos

Esta distinción se refiere al primer ensayo clínico de radioterapia FLASH y al primer uso en humanos de la terapia de protones FLASH.

La radioterapia FLASH es una técnica de tratamiento emergente en la que la radiación se administra a tasas de dosis ultraaltas, un enfoque que se cree protege el tejido sano y al mismo tiempo destruye las células cancerosas de manera efectiva.

El uso de protones para administrar la radiación de tasa de dosis ultra alta permitirá el tratamiento de tumores ubicados en el interior del cuerpo.

El equipo, liderado por la Universidad de Cincinnati, demostró la viabilidad del trabajo clínico y demostró que la terapia de protones FLASH era tan eficaz como la radioterapia convencional para el alivio del dolor, sin causar efectos secundarios inesperados.

Perfeccionamiento de la transmisión y absorción de la luz

Esta distinción se refiere a la creación de una estructura antirreflectante que permite una transmisión perfecta a través de medios complejos, desarrollada por un equipo dirigido la Universidad Técnica de Viena y la Universidad de Rennes en Francia.

También distingue un "anti-láser" desarrollado por Universidad Hebrea de Jerusalén en Israel, que permite que cualquier material absorba toda la luz desde una amplia gama de ángulos.

La primera estructura elimina por completo los reflejos y hace que el objeto sea translúcido a todas las ondas de luz entrantes.

La segunda consiste en un conjunto de espejos y lentes, que atrapa la luz entrante dentro de una cavidad permitiendo una absorción de luz casi perfecta.

Creatividad del arseniuro de boro cúbico. Christine Daniloff/MIT.

El arseniuro de boro cúbico es un semiconductor líder

Esta distinción se refiere a la demostración, por parte de dos equipos diferentes, de que el arseniuro de boro, de forma cúbica, es uno de los mejores semiconductores conocidos por la ciencia.

Los dos grupos, uno de Estados Unidos y otro de China, realizaron experimentos que revelaron que las regiones pequeñas y puras de este material tienen una conductividad térmica y una movilidad de huecos mucho más altas que los semiconductores como el silicio, sobre el que se ha construido la electrónica moderna. Ambos equipos acercan un paso más el uso práctico del arseniuro de boro cúbico.    

Cambiar la órbita de un asteroide

Esta distinción se refiere a la NASA y al Laboratorio de Física Aplicada de Johns Hopkins en los EE. UU. por la primera demostración de "impacto cinético" al cambiar con éxito la órbita de un asteroide. 

Tras un viaje de 11 millones de kilómetros, la nave de prueba de redirección de doble asteroide (DART) impactó en octubre con éxito en un cuerpo de 160 metros de diámetro llamado Dimorphos, que orbita un asteroide más grande de 780 metros de diámetro llamado Didymos, alterando con éxito su órbita en 32 minutos.

Este cambio fue unas 25 veces mayor que los 73 segundos que la NASA había definido como un cambio de período de órbita mínimo exitoso.

Detección de un efecto cuántico para la gravedad

Por último, esta distinción se refiere a la detección, por parte de investigadores de la Universidad de Stanford, de un efecto Aharonov-Bohm para la gravedad.

Predicho por primera vez en 1949, el efecto Aharonov-Bohm es un fenómeno cuántico por el cual la función de onda de una partícula cargada se ve afectada por un potencial eléctrico o magnético, incluso cuando la partícula se encuentra en una región de cero campos eléctricos y magnéticos.

Los físicos de Stanford han observado una versión gravitacional del efecto cuántico utilizando átomos ultrafríos, un descubrimiento que podría usarse para determinar la constante gravitacional de Newton con una precisión muy alta, concluye Physics World.