No hay relación entre los “agujeros negros moleculares” y los agujeros negros

Dibujo20170605 Sketch of the experimental set-up nature22373-sf4

Supongo que ya habrás leído que el láser más poderoso del mundo ha creado un “agujero negro molecular”. En el artículo en Nature la palabra “agujero negro” (black hole) no aparece en ningún lugar. Aparece el término “core hole” (que no es lo mismo). Según la nota de prensa de su universidad (y algunos medios) el autor principal, Artem Rudenko, dice que se ha creado “algo así como un agujero negro”. No dudaré de la palabra de los periodistas. Pero me apena que Rudenko haya dicho “black hole” cuando debería haber dicho “core hole“. Incluso si no ha sido intencionado.

En los experimentos se ha usado la Fuente de Luz Coherente tipo Linac (LCLS, por Linac Coherent Light Source) del Laboratorio Nacional de Aceleradores SLAC (California, EE.UU.). Se han expuesto haces de moléculas de yodometano (CH3I) y yodobenceno (C6H5I), en fase gaseosa, a pulsos de rayos X de 30 fs (femtosegundos) con una energía de 8,3 keV (kiloelectrónvoltios) de una intensidad cercana a 100 EW/cm² (exavatios por centímetro cuadrado). Estos pulsos ionizan el átomo de yodo hasta 47+ atrayendo electrones de los radicales metilo y fenilo de la misma molécula hasta alcanzar una carga de 54+. Esta carga es mucho mayor que la carga máxima alcanzada en experimentos similares con átomos de xenón (48+). A este fenómeno se le ha llamado formación de un agujero profundo (“core hole”).

¿Qué tiene todo esto que ver con los agujeros negros astrofísicos? Supongo que los periodistas no querían desaprovechar un buen titular cuando el autor principal se lo puso en bandeja. El artículo es A. Rudenko, L. Inhester, …, D. Rolles, “Femtosecond response of polyatomic molecules to ultra-intense hard X-rays,” Nature 546: 129–132 (01 Jun 2017), doi: 10.1038/nature22373. Ejemplos de artículos con títulos sensacionalistas son “El láser más poderoso del mundo crea un agujero negro molecular”, Ciencia, ABC, 31 May 2017, que traduce la nota de prensa “The World’s Most Powerful X-ray Laser Beam Creates ‘Molecular Black Hole’,” SLAC News, 31 May 2017. Muchos divulgadores prestigiosos han caído en la trampa, como Charles Q. Choi, “X-Ray Lasers Make Atoms Act Like “Black Holes” in Molecules,” Scientific American, 01 Jun 2017.

Dibujo20170605 Enhanced ionization of the molecule nature22373-f2

Esta figura ilustra el proceso de ionización por rayos X ultraintensos en el caso del yoduro de metilo (o yodometano), arriba, comparado con lo que ocurriría si los átomos de la molécula estuvieran separados, abajo. El mecanismo se ha denominado CREXIM, siglas en inglés de Ionización de Moléculas mediante Rayos X con Reordenación de Carga Reforzada (Charge-Rearrangement-Enhanced X-ray Ionization of Molecules). Los pulsos de rayos X están ajustados para ionizar el átomo de yodo, que llega a perder hasta 47 electrones; al adquirir una carga positiva de 47+ atrae a electrones de los radicales metilo de la misma molécula; de esta forma adquiere nuevos electrones que también pueden ser arrancados por los rayos X. Como resultado la entidad molecular resultado del yodometano alcanza una carga total de 54+ (I47+ + C4+ + 3H+), mucho mayor que la carga máxima que se alcanzaría si los átomos estuvieran separados.

En los experimentos con yodobenceno no se ha podido cuantificar la carga total final, aunque se sabe que el yodo parte de una carga de 45+ y llega a superar los 54+. En concreto, el espectro de los fragmentos finales de la molécula muestra iones CH+, C+, C2+, C3+ y H+, con una carga total superior a 10, que adicionada a la del ión I45+ sugiere que la entidad molecular resultado del C6H5I alcanza una carga superior a los 54+ alcanzados por el CH3I. Te preguntarás, ¿por qué es tan sorprendente este fenómeno llamado CREXIM? La razón es la comparación con experimentos similares con un haz de átomos de xenón, que se ionizan hasta una carga 47+. Se ha observado que la máxima carga obtenida es de 48+, muy por debajo de los 54+; por tanto, el mecanismo CREXIM no afecta al átomo individual, solo lo afecta cuando está formando parte un molécula. Esa es la sorpresa que ha llevado al descubrimiento del nuevo fenómeno bautizado como formación de agujero profundo (“core hole“) mediante el mecanismo CREXIM.

Dibujo20170605 Experimental ion yield of CH3I after photoionization with energy 8  keV nature22373-sf2

La intepretación teórica de los resultados experimentales se ha basado en modelos por ordenador del proceso de ionización multifotón usando el software XMOLECULE. Apoyándose en dicho modelo se puede seguir una película del efecto CREXIM en detalle. No quiero discutir más detalles, pues mi foco se centra en la siguiente pregunta: ¿qué tiene que ver este proceso de ionización multifotón en moléculas con los agujeros negros?

¿Por qué al autor principal de este artículo se le ha ocurrido mencionar los agujeros negros durante su explicación del fenómeno a los periodistas? No tengo ni idea. Quizás haya querido usar una metáfora sensacionalista. O quizás el periodista ha oído “core hole” y ha escuchado “black hole”, forzando al entrevistado a idear dicha metáfora sobre la marcha. No lo sé. Lo único que me gustaría es dejar claro a los lectores de este blog que este nuevo artículo es muy interesante, pero no tiene nada que ver con agujeros negros astrofísicos. Y nada significa absolutamente nada.

2 Comentarios

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EloyEloy

Genial la explicación.
Hoy es de esos pocos (aunque afortunados días) en los que entiendo gran parte de tu artículo.
Esto no es, ni mucho menos culpa tuya, si no de mi ignorancia.

Un saludo

GroovyGroovy

Francis, planteas una cuestión interesante y compleja. Ya se escuchan voces que abogan por hacer de la ciencia un asunto elitista, blindado al periodismo sensacionalista y, en definitiva, con suficientes filtros entre los científicos y el público. También he leído que el criterio de refutación de Popper atemoriza a los científicos, o al menos la versión extrema del citado criterio. Sin embargo, los términos pseudociencia y pseudocientífico se manejan por los científicos con una ligereza que asusta y se lanzan a los rivales con una crudeza atemorizante. Los filósofos parecen más prudentes al adjudicar el prefijo pseudo.

¿A tus colegas les preocupa o les irrita la ambigüedad semántica que confunde agujero negro con “core hole”? ¿Cómo se toman las ideas que conjeturan que vivimos en un universo con 11 o más dimensiones? ¿Se sienten atemorizados por el criterio de refutación de Popper?

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