INTRODUCCIÓN
Entre los retos a los cuales se enfrenta la humanidad está la difícil tarea de lograr en la Tierra el control de las reacciones nucleares de fusión.
Se busca ese control para poder satisfacer las necesidades energéticas de nuestro planeta. Estas necesidades se incrementan continuamente con el objeto de aumentar el número de trabajos y servicios requeridos en beneficio de cada habitante de la Tierra.
Se prevé un incremento del uso de la electricidad en el hogar y en los sectores comercial e industrial, y la aparición de grandes demandas inexistentes hoy, como la producción de hidrógeno por electrólisis, para ser usado como combustible en vehículos.
Si suponemos una duplicación de la población mundial en el término de 30 años y vemos al mundo con su almacén finito de recursos naturales de gas y petróleo, se deduce que las necesidades de energía deberán satisfacerse mediante carbón, uranio, deuterio y litio, y eventualmente por otras fuentes renovables de energía. El deuterio y el litio son los combustibles más abundantes para la fusión nuclear.
Hasta ahora la fusión nuclear se ha logrado en algunos países en la forma descontrolada y amenazante de una bomba de hidrógeno. Pero desde hace algunos decenios se han hecho generosas inversiones en favor de los estudios experimentales y teóricos, principalmente en los países con mayor desarrollo tecnológico, a fin de alcanzar el dominio de la fusión nuclear, que ofrece una promesa hermosa de abundancia de energía. Se trata de la misma fuente de energía con la cual el flujo radiante del Sol ha venido calentando durante muchos milenios al Sistema Solar. Es ésa la energía que ilumina las noches estrelladas con los millones de soles en su brillo continuo hacia todas las direcciones del espacio cósmico.
Según la leyenda griega, Prometeo robó a los dioses la semilla del fuego del Olimpo para regalarla a los hombres. No sabemos si tomó el fuego de los grandes hornos del monte Olimpo, o quizá de la fragua de Vulcano. Pero hoy le pediríamos un poco de fuego de las ruedas del carro del Sol.
Para generar la producción de energía de fusión en la forma como se logra en las estrellas debe mantenerse un plasma a temperaturas enormemente altas, debe aislarse de los alrededores para protegerse del calor y la radiación, que se producirán, y atrapársele en un recipiente apropiado para impedir que materia y energía escapen.
El plasma es un fluido formado por cargas eléctricas, y el recipiente capaz de encerrar a las cargas y de aislarlas adecuadamente es un campo magnético.
En este libro vamos a hablar de las cargas eléctricas, esas partículas que queremos atrapar con un campo magnético a fin de lograr con ellas la fusión nuclear controlada.
Veremos primero algunas propiedades de las cargas en cuanto a su comportamiento y origen. Los dos tipos de cargas y la posibilidad de ocultarlas cuando están cerca otras de distinto signo. La forma como se contemplan las cargas en la naturaleza se ha modificado en nuestros días debido a la invasión de nuestros hogares por la corriente eléctrica. Comentaremos la importancia y utilidad de esta presencia. Se destaca la posibilidad de transformar energía eléctrica en trabajo y viceversa.
En el capítulo I se verán los momentos culminantes de la historia de la electricidad y el magnetismo. Veremos a los osados navegantes ibéricos convertidos en descubridores de las propiedades del magnetismo y de su campo. Aparece entonces, en 1587, quizá la primera publicación de un escrito impreso en México sobre la brújula y su aplicación en la navegación.
Se presenta asimismo la contribución francesa, inglesa y de otros países en la creación de los conceptos fundamentales del electromagnetismo y de sus aplicaciones más importantes.
Por último, en este capítulo se definen los isótopos por el número de neutrones, y se presentan los elementos radiactivos como isótopos inestables; se describen las radiaciones más importantes emitidas y se describe la experiencia de Rutherford para conocer la existencia del núcleo de carga positiva en el átomo.
El capítulo II reúne un conjunto de ejemplos donde se conoce el movimiento de cargas en el seno de campos magnéticos de forma particular. Se describen ahí los movimientos helicoidales de las cargas en un campo constante. Se relata el movimiento en una geodésica, la línea de menor longitud, sobre un cono en cuyo vértice se halla un monopolo magnético, y éste sirve de modelo para explicar el espejo magnético, consistente en el rebote de la carga al acercarse al monopolo donde concurren y se concentran las líneas del campo.
En el mismo capítulo II vemos también cómo se evapora violentamente el Sol bañando al Sistema Solar de cargas eléctricas bajo un viento continuo de corriente eléctrica. El viento solar choca contra el campo magnético de los planetas, escudo protector y cárcel fortificada en forma de cinturones de carga, los cuales quedan atrapados por la tendencia de las cargas a ensortijarse alrededor de las líneas del campo magnético. Las cargas más enérgicas de los cinturones de radiación vencen el poder reflector de los polos Norte y Sur, e irrumpen en la atmósfera chocando contra las moléculas, las cuales iluminan, vistiéndose el cielo de auroras polares. Veremos a los rayos cósmicos en su viaje de entrada a la Tierra, cuando llenan de entusiasmo a los científicos que quieren comprender su origen y su destino y los vemos, con las herramientas poderosas de la matemática y la computación, intentando descubrir el secreto de sus itinerarios.
En el capítulo III hablamos del campo magnético de la Tierra y de su modificación con la altura debido al viento solar. De los grandes cinturones de Van Allen que rodean la Tierra en forma de neumáticos de automóvil, como anillos saturnianos, y que fueron descubiertos a raíz de las exploraciones científicas por medio de satélites artificiales. Se leerá allí sobre la variación del campo magnético de la Tierra, fluctuando en tamaño al paso de los siglos y dejando su huella de magnetización en las cerámicas de la Antigñedad. Pero la prehistoria del cambio del magnetismo en nuestro mundo hay que investigarla mediante técnicas de paleomagnetismo en las lavas volcánicas y en los sedimentos depositados durante millones de años. Encontraremos así la evidencia de inversiones en dirección del campo magnético. Como testimonio de la inversión reiterada del campo magnético en la Tierra contamos con los hallazgos de las franjas alternadas de polaridad magnética, localizadas paralelamente a ambos lados de la gran cresta mesoatlántica que une las placas africana y americana a lo largo del Océano Atlántico y a lo largo de las otras crestas en diversos océanos.
El capítulo IV se refiere principalmente al análisis de los trabajos experimentales a fin de lograr el confinamiento de plasmas a altas temperaturas por medio de campos magnéticos. Se intenta el logro de condiciones donde sea posible la fusión nuclear de los núcleos ligeros que desprenden enormes cantidades de potencia, al fundirse unos con otros.
Inicialmente se pensó en la posibilidad de atrapar al plasma por medio de botellas magnéticas. Se estaba entonces copiando a la naturaleza cuando atrapa grandes cantidades de carga en los cinturones de Van Allen, pues dichas cargas van y vienen rebotando en las concentraciones de líneas del campo dipolar de la Tierra. Fenómeno que se repite en Júpiter. Posteriormente, son usados muchos otros dispositivos ingeniosos para encarcelar al plasma radiactivo. Al paso de los años, el tokamak parece ganarles la carrera a los demás. Se basa en la idea de un tubo cerrado donde den vuelta las cargas en una corriente eléctrica volando en el espacio y sostenidas por campos magnéticos. Es impensable algún otro tipo de conductor, como el de los metales, porque sería derretido por las enormes temperaturas necesarias para alcanzar la fusión nuclear. Pero la forma del contenedor, y el procedimiento para atrapar a las cargas fue la incógnita que buscaba una óptima respuesta.
Hoy estamos muy cerca de lograr la fusión nuclear controlada. Prometeo ha robado a los dioses las ruedas del carro del Sol.
