vladimir e. fortov

Discurso Vladimir Fortov

Estimado catedrático Mora Mas, distinguidos invitados, estimados colegas.

Es un gran placer y un honor para mí recibir este prestigioso reconocimiento, del cual me enorgullezco.

Me siento honrado porque lo veo como un reconocimiento de mi modesto logro en el campo de la física y las tecnologías teóricas y experimentales, que tratan la investigación espacial.

El Centro de Investigación Espacial sito aquí, es muy conocido. Ayer tuve la oportunidad de ver y hablar con las personas que contribuyen al área de investigación del mismo. Y puedo afirmar con total sinceridad que se trata de un centro de investigación puntero, de los mejores a escala mundial.

Quiero transmitirles mi más profundo agradecimiento, son ustedes científicos muy enérgicos y destacados. Mora Mas, gracias por ayudarme a obtener este premio y a mi colega Igor, el catedrático Igor Tkachenko, y al catedrático Vicente Boria Esbert por proponer mi candidatura.

Estoy muy agradecido por la obtención de este reconocimiento, estoy muy agradecido al excelente equipo de catedráticos y doctores de la Universidad Politécnica de Valencia, que es un centro de ciencias y tecnologías muy reconocido y que ocupa una posición a la cabeza de Europa y en el mundo.

Esta es una organización de nivel científico muy dinámica y de muy alto nivel, que atrae a jóvenes talentos de otros países y en su mayoría de España. Ayer tuve la oportunidad de hablar con algunos jóvenes investigadores, quienes me impresionaron mucho; su alto nivel de conocimiento, su deseo de contribuir a la ciencia y la tecnología real y de trabajar en todos los campos que suelen ser foco de atención de la juventud investigadora.

Una vez más, quiero agradecerles este reconocimiento y haré todo lo posible para fomentar nuestra colaboración en diversos campos. Sin duda contamos con una gran cantidad de ideas interesantes para llevar a cabo juntos, de modo que gracias de nuevo.

Con la venia, procedo a la charla científica.

Vamos a abrir la presentación.

El tema de mi charla será la Investigación Teórica y Experimental de la Materia en Condiciones Extremas.

El concepto condiciones extremas significa que la presión será de más de un millón de atmósferas y que la temperatura será más de uno o menos de un electronvoltio. Estos estados extremos de la materia son realmente inusuales en nuestras condiciones, si bien son comunes en el universo debido a la mayoría... el estado extremo de la materia es muy típico en el Universo debido a que la mayoría de la materia, la materia visible, como la llamamos, se haya fuertemente comprimida y calentada. He aquí un ejemplo de la explosión de una supernova, el suceso más extremo en nuestro universo y, de acuerdo con Hawking: «Hoy entendemos todos los procesos físicos en el Universo, excepto los extremos».

Es más, los estados extremos de la materia tienen aplicaciones interesantes; la principal es la energética, según la visión que tenemos ahora, la investigación sobre la fusión necesita propiedades de la materia con la presión de unos pocos miles de millones de atmósferas. Para nosotros es un desafío intentar generar tales condiciones bajo condiciones de laboratorio o de semi-laboratorio y tratar de usarlo para simulaciones informáticas o aplicaciones en energía y tecnología junto con muchos otros problemas tal y como se observa en esta imagen.

Aquí pueden ver un ejemplo de la onda de choque; esta es la onda de choque cuando choca con la materia y la comprime. Aquí la presión máxima es de una atmósfera, pero en nuestros experimentos la presión máxima es de unos pocos cientos de millones de atmósferas.

La onda de choque desempeña un papel clave en muchas aplicaciones, y el primer experimento exitoso con una onda de choque tuvo lugar, según la Biblia, hace dos mil años; con la confrontación entre David y Goliat. Pueden ver al lanzador, David, en este caso, que acelera un proyectil a la velocidad de unos pocos cientos de metros por segundo y que impacta contra la cabeza de Goliat, logrando de este modo una victoria para la nación judía, y dando a conocer al primer rey del pueblo judío, David.

Desde entonces existe un principio para aplicaciones similares, pero con un lanzador mucho más poderoso. Y aquí pueden ver uno de los dispositivos experimentales que se usa para generar una onda de choque. El color rojo es altamente explosivo y la ignición simultánea de los dos cilindros rojos colisiona contra una placa que acelera hasta la segunda velocidad espacial y, como resultado, podemos generar colisiones extremas.

Lógicamente, esta es la misma configuración experimental que usan las máquinas que aceleran metales pesados o ligeros a esta velocidad. Se trata de un sistema cilíndrico comprimido por un fuerte explosivo y, como resultado, se genera... en condiciones de laboratorio, se puede generar una corriente eléctrica de tres mil millones de atmósferas. Lo que es aproximadamente cuatro veces mayor que la iluminación más potente que existe.

Aquí pueden observar el sistema experimental en funcionamiento.

La presión máxima que podemos usar para generar un fuerte explosivo, como se muestra aquí... pueden ver la máquina de compresión esférica, que logra comprimir la materia en el centro, y esta máquina puede generar presión con unos pocos millones de atmósferas. Cada disparo cuesta medio millón de dólares. Y la simetría de la conversión de la onda de choque en geometría esférica no debe ser inferior a 20 nanosegundos.

Aquí se muestran los dispositivos experimentales que usamos para la generación de presión, y esta es una imagen de una cámara explosiva. Pueden ver cuán pequeñas son las personas; gracias a ellas podemos apreciar la escala. Podemos hacer estallar aproximadamente una tonelada de TNT justo en el centro.

Recientemente, debido al cambio en las prioridades de defensa, muchos dispositivos experimentales, los dispositivos de potencia pulsante, estaban disponibles para la generación de estado de la materia extrema. Y creo que podremos calibrarlos aquí gracias a la potencia pulsada que está disponible en nuestros laboratorios y que tiene una escala de aproximadamente mil millones de vatios. La combinación de tal intensidad necesita de un material muy distinto de espacio y energía.

He aquí uno de los ejemplos de dicha máquina, también se observan las personas y los nueve generadores que regulan todo. Puede proporcionar una corriente muy intensa, con una amplitud de alrededor de cuatro millones de amperios. Como resultado, la fuerza mecanizada acelera hasta generar una velocidad de aproximadamente cien kilómetros por segundo, y luego proporciona una fuente de rayos X blandos muy intensa que se puede usar para probar dispositivos electrónicos para aplicaciones espaciales.

Esta es nuestra colaboración con científicos alemanes, utilizamos un acelerador de iones pesados en Darmstadt y lo aplicamos para interactuar con el objetivo, un plasma y un objetivo sólido. Y esto nos proporciona información sobre el estado y el funcionamiento del material que no estaba disponible hasta ahora, ya que nuestro conocimiento sobre las propiedades del metal es muy pobre; especialmente a alta presión y temperatura.

El láser, evidentemente, nos permite obtener flexiones de energía y densidades de energía máximas. Aquí se observa una máquina que se usa para generar ondas de choque. Aquí se observa el color verde y rojo que muestra nuestros experimentos con láser y los experimentos que se realizaron usando la explosión nuclear subterránea.

De modo que, como pueden ver, estábamos muy cerca de la explosión nuclear subterránea, pero por supuesto la curva a lo largo de doce años cambia, por lo que tenemos la capacidad de logar nuevos resultados con la presión de unos pocos cientos de millones de atmósferas.

Desde un punto de vista físico, el espíritu sobre la formación que se obtiene de esta manera, corresponde a muchas interacciones fronterizas. En el lado izquierdo se observa la imagen estándar y la descripción de los fenómenos de plasma sobre gas parcialmente ionizado donde puede separarse el movimiento de la partícula. El lado derecho representa la situación que podemos generar en nuestro experimento. Pueden ven que se trata de una interacción múltiple, los orbitales de los átomos y las moléculas son más fuertes que en la parte izquierda. Y, viceversa, se puede separar la interacción entre dos partículas con una interacción múltiple.

Se trata de un gran reto para los experimentos, aplicando los nuevos parámetros no dimensionalistas.

Aquí se observa la imagen que describe la situación. Los orbitales de salto más fuertes van al mecanismo de percolación y las ranas pueden pasar de un lado del lago al otro, en este cuadro de Monet, sin tocar el agua.

Esta contribución científica fue uno de los aportes de nuestro colega, el profesor Tkachenko. Su método de momentos es muy popular en lo que se refiere al plasma altamente comprimido. Y su contribución es muy amplia, y puede usarse para describir el plasma complejo. Como se observa en la parte derecha, esta es la imagen de una estación espacial. En este instante, mientras hablamos, el grupo de investigadores trabaja con una tripulación orbital para llevar a cabo experimentos con plasma complejo. Se trata de un sistema fuertemente no ionizante y el método de momentos propuesto por Igor es muy útil para describir los parámetros complejos.

He aquí otro ejemplo de la aplicación exitosa de este método, y como los experimentos de la efectividad del láser del plasma comprimido por choque muestran resultados muy inusuales. Durante mucho tiempo empleamos esta tabla para describir este fenómeno, pero la aplicación que hizo Tkachenko nos permitió obtener una buena descripción de la situación.

Como consecuencia, pueden ver que la información experimental que podemos obtener permite cubrir la región más amplia de este diagrama, y pueden ver la situación que tenemos con respecto al sistema solar y a los exoplanetas que giran alrededor de otros soles en nuestra galaxia. Como pueden ver podemos cubrir casi todas las situaciones en Júpiter y en todos los demás elementos. Ahora esta técnica se aplica a la evolución y las propiedades de los planetas gigantes.

El sol nos proporciona información muy interesante e importante sobre el plasma y, gracias a ello, podemos utilizar el aislamiento del sol, como resultado de una explosión en su superficie, para obtener una frecuencia de aislamiento que depende en gran medida de las propiedades del plasma dentro del sol.

Estos experimentos se pueden realizar con gran precisión, cerca del 100%, y como resultado podemos verificar todos los que no son iónicos. De modo que en este caso trabajamos usando lógica inversa; estos son los aislamientos que podemos ver desde el espacio para extraer información sobre el plasma no iónico.

Estos son los parámetros concretos dentro del sol. Estos son aislamientos solares, tras el análisis, y mediante este resultado podemos comparar nuestro modelo, el modelo teórico, incluyendo el experimento modelo de Igor Tkachenko con muy alta precisión.

Se trata de una serie de análisis que muestra que el sol contiene metales. Tal y como se observa en la tabla inferior derecha. Pueden ver cuántos metales tiene el sol. Me complace decir que estos metales fueron detectados gracias a observaciones astronómicas excelentes.

He aquí la aplicación de la información, y se muestra la explosión de una supernova. Esta es una simulación 3D para analizar la gravedad. El rojo indica la onda biónica. (...) Muy rápida, esta onda biónica llega a una etapa de determinación, es decir, una detonación de la fusión. Y aquí pueden ver cómo explota y, como resultado de estas explosiones, se genera un elemento pesado en la naturaleza. Esta detonación.

Evidentemente, para evaluar todos estos sucesos es necesario contar con información muy fidedigna sobre las ecuaciones de los estados y la composición del plasma, la cinética de la combustión termonuclear y otras propiedades que están disponibles en nuestros experimentos.

No dispongo del tiempo para explicar esto en detalle.

Y para densidades ultra elevadas, lo que obtenemos es el resultado de la colisión del núcleo atómico pesado. Que (...) diferentes velocidades. Aquí pueden observar la colisión de los dos iones pesados en un experimento en Darmstadt. Las partículas blancas son protones y neutrones. Y las partículas de color son quarks. Diferentes tipos de quarks. Y pueden ver que, como resultado de esta interacción, la estructura se propaga a través del núcleo, lo que genera el confinamiento del quark. Lo que nos lleva al plasma de quarks-gluones. Y el método que se aplica para describir el sistema fuertemente correlacionado, por fin es aplicado con éxito.

Esta es la última diapositiva, el diagrama muestra la presión y la temperatura. Y la onda de choque nos permite cubrir una región muy amplia, comenzando desde la parte amarilla en la esquina superior izquierda, desde donde podemos generar toda la Tierra. Y la parte correcta, en la esquina superior, es una coalición de aceleradores nucleares. Entre ellos (...) esta es el panorama global que podemos ver en el espacio y que tratamos de alcanzar, para obtener la máxima información. Para mí es algo muy emocionante, ya que se trata del experimento de un colega.

Como pueden ver en esta imagen, el estudio de la materia comenzó en la antigüedad. Cuando la gente creía que solo había cuatro elementos. Más adelante apareció la química. Seguida de la tabla periódica, que explica la mecánica cuántica. Y finalmente este modelo, como se explica en esta imagen con quarks.

Muchas gracias.