¿Qué es y cómo funciona un trampolín atómico?

El efecto trampolín atómico se da gracias al comportamiento íntimo y especial que tienen los átomos de un metal según la manera que tienen de ordenarse en el espacio. Hoy os explicamos cómo funciona.

Lo que parece un simple juguete puede, en realidad, mostrarnos cómo se comporta la materia en su estado más íntimo. Lo que vemos aquí no es otra cosa que lo que algunos llaman un trampolín atómico. Aunque ambas bolas de metal parecen iguales, en realidad su estructura les confiere una diferencia tan fundamental e invisible que el resultado es espectacular. Pero todo tiene una explicación. Y por suerte para nosotros, el trampolín atómico también. Vamos a verlo.

¿En qué consiste un trampolín atómico?

Como podemos ver en el experimento, dos bolas de metal aparentemente idénticas, metidas en sendos tubos, se comportan de manera completamente distinta. De hecho, lo que hace la segunda es botar un número de veces sorprendentemente mayor, y con más energía. Esto se debe al efecto trampolín que se produce a nivel atómico. Este se refiere a algo muy concreto: a la capacidad que tiene la sustancia de "no" convertir la energía mecánica en calor. Esto crea una reacción mucho mayor de la bola, la cual necesita mucho más tiempo para parar de rebotar. Pero si a estas alturas todavía no ha quedado lo suficientemente claro, vamos a explicarlo.

La energía mecánica se disipa con el rozamiento del aire y con el golpe, que la disipa entre los átomosPongámonos en la situación de las bolas del vídeo. Todo el material del experimento es el mismo, a excepción de las bolas. Una de ellas está recubierta de una aleación amorfa de metal. Pero de eso hablaremos un poco más adelante. El caso es que al arrojar la bola hacia el fondo del tubo, parte de la energía mecánica se disipa con el rozamiento del aire, que es muy poco, pero existe. Al llegar al suelo, sin embargo, una gran cantidad de energía cinética se pierde en otros procesos: se transmite como energía mecánica que se escucha como sonido, se transmite a la superficie con la que se choca o, incluso, un pequeño porcentaje se transforma en calor. De esta manera, la pelota rebota solo un par de veces antes de detenerse. Sin embargo, en el trampolín atómico, la bola sigue rebotando hasta casi la altura desde la que se lanzó varias veces. Solo con el tiempo, el rozamiento y un poco de la energía transmitida al tubo consiguen convertir toda esa energía cinética en otra cosa. La diferencia es patente.

¿Por qué ocurre?

El secreto se encuentra en los átomos y su ordenación. En la bola de metal normal, los átomos se ordenan de una forma muy perfeccionista, lo que conocemos como un cristal. El cristal es una sustancia cuyos átomos forman una red ordenada en tres dimensiones. Entre los cristales se encuentran algunas de las sustancias más duras de la tierra, como el diamante o muchos metales. Esto se debe a que los átomos permite "administrar" la energía cinética que se ejerce sobre ellos de una manera muy eficiente. También es importante saber que las redes cristalinas no son perfectas. Hasta el cristal mejor formado contiene imperfecciones y planos desajustados. Estos ayudan a disipar la energía cinética, también, en el cristal de forma distinta.

Cristal de americio

Ahora, la otra bola está formada, en realidad, por una mezcla llamada metal amorfo, una especie de "vidrio metálico". De hecho, lo que conocemos normalmente como "cristal" es en realidad una amalgama no ordenada llamada vidrio. Esta aleación metálica de la que hablamos está compuesta por berilio, circonio, titanio, cobre y níquel en diversas proporciones. Pero, como decimos, sus átomos están desordenados por completo, lo que se consigue enfriándolos rápidamente para evitar que se ordenen de forma cristalina. De esta manera la energía cinética no puede pasar de átomo a átomo, de grupo a grupo, de capa a capa. Así que en vez de dispersarse, la energía cinética se conserva mucho mejor, produciendo la reacción al golpe que hemos visto.

Vidrio de silicio (lo que conocemos comúnmente como cristal doméstico)

Esta aleación amorfa es muy, muy resistente. Al menos un par de veces más que el acero inoxidable. Esto se debe a la resistencia que oponen los átomos a moverse dentro de la aleación. Pero claro, esto tiene un coste. Y es que la aleación es menos elástica que sus contrapartidas cristalinas. Esto es importantísimo en cualquier metal, el cual sufre muchísimos esfuerzos y, además, es muy sensible, normalmente, a las temperaturas, lo que pueden provocar fracturas y otras imperfecciones. Pero volviendo al trampolín atómico, lo que sí es muy cierto es que estas estructuras resultan enormemente interesantes para el desarrollo de nuevos materiales capaces de reaccionar de forma diferente ante golpes y esfuerzos. Y todo gracias al secreto escondido entre sus átomos.