A la luz del día (En el Día de la Luz)

Al observar una cierta ignorante arrogancia de algunos científicos acerca de qué es la luz, Albert Einstein diría -algo frustrado- al cabo de más de 50 años estudiándola: “Hoy cualquier pillo cree que conoce la respuesta, pero se está engañando a sí mismo”. Para él la luz seguiría encerrando un profundo misterio.

Nosotros, ¿sí creemos saberlo?

No es así. Lo que podemos contar acerca de la luz son, más bien, sus distintos comportamientos y, difícilmente podremos decir algo sobre su naturaleza más profunda. Aun así, lo que podemos narrar es fascinante.

Digamos, primero, que la luz es lo más rápido que existe en la naturaleza.

Se propaga en el vacío a 300.000 kilómetros por segundo. Además, destaquemos ese hecho adicional: la luz se propaga en el vacío, un espacio que entendemos desprovisto de toda materia, sin ni siquiera aire o molécula alguna. Ambos hechos, el que la luz sea lo más rápido en la naturaleza y que se propague en el completo vacío, plantean el primer, y más difícil y esquivo dilema.

Pero, ¿cuál es ese dilema tan esquivo?

Einstein, en 1905, destruyó la idea de que la luz, para desplazarse, necesita un medio material que, en ese entonces, se conocía como éter. No hablamos de ese gas, el éter dimetílico, compuesto por carbono, hidrógeno y oxígeno que, por muchos años, se usó como anestésico. El éter que se decía que transportaba la luz era un elemento ligero, invisible, de una elasticidad portentosa, inmanente al espacio mismo y que llenaba completamente, entre las estrellas, en el interior de la materia; incluso, dentro de nosotros mismos: la quintaesencia del universo.

El razonamiento era que la luz, siendo una onda como el sonido o las olas del mar, requeriría un medio material que la propague; algo que vibre, como el agua que sube y baja y así hace que las olas se muevan. Einstein enuncia su teoría de la relatividad, en ese 1905, asumiendo que tal hipótesis del éter era superflua, innecesaria, y que nos confundía acerca de la verdadera naturaleza de la luz.

Con esa idea de que no existe la necesidad de un medio material para que la luz se propague, deduce que cualquier observador que mida la velocidad de la luz en el vacío obtendrá el mismo resultado: más exactamente, 299.792.458 metros por segundo. Esto quiere decir que si un observador se mueve directamente hacia una fuente de luz, hacia la linterna que nos envía esa luz, no notará diferencia en su velocidad. Para ser más claros, y usando una comparación, si nos movemos hacia una fuente de sonido, la onda sonora se moverá más rápido hacia nosotros. Es similar a lo que ocurre cuando, conduciendo en una carretera, vemos acercarse un vehículo en sentido contrario: el vehículo que viene correrá mucho más rápido hacia nosotros, porque su velocidad relativa respecto de nuestro automóvil será la suma de ambas velocidades, la nuestra y la del otro vehículo. Pues, con la luz no pasa lo mismo. Y la razón es muy simple.

El vacío es simplemente la nada misma; luego, el vacío tiene las mismas propiedades para un observador que para otro.

Más claramente y tomando la comparación anterior, el sonido se mueve en aire con una velocidad de 340 metros por segundo, aproximadamente. Ese número es respecto del aire quieto, del aire en reposo. Si nosotros nos movemos hacia la fuente de sonido, también nos moveremos respecto del aire: sentiremos el viento en nuestra cara. Así, la velocidad del sonido, respecto del aire en movimiento, debe incluir la velocidad del aire respecto del observador. Luego, ¿qué ocurre con la luz?

Como la luz se propaga en el vacío, y el vacío no posee propiedades materiales, ningún observador puede decir que siente “el viento del vacío”. No existe tal cosa. Así, la velocidad de la luz es completamente democrática: tanto el observador que sostiene la linterna como nosotros que corremos hacia ella tendremos el mismo vacío como referencia, ni quieto ni en movimiento; siempre el mismo. Y la velocidad de la luz que viaja desde la linterna será la misma para ambos observadores.

Las consecuencias de lo anterior son dramáticas: las medidas del tiempo y del espacio serán relativas al observador. Pero eso es motivo de otro artículo.

El propio Einstein notará, sin embargo, algo aún más extraño respecto de la luz.

La luz, considerada como una onda hasta los comienzos del siglo XX, de repente se mostrará compuesta de partículas; cuantos de luz que chocan con la materia y que producen efectos que no tienen ninguna manera de ser entendidos si no se considera a la luz efectivamente como un conjunto de corpúsculos. El misterio, en este caso, es que las ondas y las partículas generan fenómenos completamente diferentes. En este texto será largo explicar por qué es así.

Digamos, simplemente, que todos los fenómenos de la luz no pueden ser entendidos con una única hipótesis. Si la luz es una onda, entonces hay situaciones en que participa la luz que no son entendibles en absoluto; si la luz es una partícula, otro grupo de fenómenos resulta inexplicable.

Hay una dualidad inherente al comportamiento de la luz.

Hoy llamamos fotones a estos cuantos de luz. Quizás, diríamos, es por eso que la luz se mueve siempre a la misma velocidad, pues las partículas simplemente se mueven en el espacio sin necesidad de que haya un medio que las ayude a moverse. ¡Craso error! Si nuestro contendor en un partido de tenis nos dispara la pelota y nosotros corremos hacia ella, aquella volará más rápido, a su propia velocidad, más la nuestra en el acercamiento. Igual que el automóvil que viene por la pista opuesta. Por consiguiente, el misterio permanece.

Así, tenemos dos misterios que resolver: la constancia de la velocidad de la luz en el vacío y su comportamiento, a veces como onda, a veces como partícula. ¿Se entiende ahora por qué Einstein permaneció extraordinariamente cauteloso respecto de la naturaleza de la luz?

¿Hemos progresado, después de 1905, en el entendimiento de lo que la luz es?

Diría que definitivamente no, respecto de su naturaleza íntima, aunque sobre la dualidad onda-partícula sí ha habido avances. Esa incongruencia se aminora, significativamente, por la forma en que hoy entendemos los fenómenos más fundamentales de la naturaleza, aquellos que involucran las partículas elementales que conforman todo lo que encontramos en el universo, entre ellos los fotones de luz. Es una teoría unificada, que combina relatividad y mecánica cuántica: es la teoría cuántica de campos, un área muy compleja que, no obstante, aún tiene sus propios misterios.

Pero, hay más. Será el mismo Einstein que nos revelará algo aún más sorprendente: la curvatura del espacio-tiempo.

La idea surgió en 1907 y cuajó diez años después. Einstein se dio cuenta de que la gravedad no es un fenómeno explicado por una fuerza, sino el resultado de una geometría inusual del espacio. Si el espacio es como lo imaginó Euclides en la antigua Grecia, entonces la distancia más corta entre dos puntos es una línea recta. Y la suma de ángulos de un triángulo es siempre 180 grados. Sin embargo, el espacio no es siempre así. A veces, no es la línea recta el camino más corto entre dos puntos; a veces, la suma de esos ángulos del triángulo es más de 180 grados. Todo esto, en el más completo vacío de materia.

Adivinen qué fenómeno permite descubrir cómo es el espacio: si es Euclideano o no. Pues, ¡la luz!

Cuando la luz pasa cerca de un cuerpo muy masivo, como una estrella, una de ellas nuestro Sol, sigue una trayectoria curva. Pero, ¿por qué ocurre eso?

No es la atracción del Sol sobre el rayo de luz.

Sabemos que las partículas de luz, los fotones, no tienen masa. Eso quiere decir que, si aplicamos la ley de gravitación de Newton, simplemente no experimentarían ninguna fuerza y, por consiguiente, no deberían ser atraídas y desviadas de su trayectoria, como sí le ocurriría a un cometa que pasa cerca del Sol. La respuesta la dio Einstein:

Es el espacio cerca del Sol el que ve alterada su geometría: la distancia más corta entre dos puntos no es allí una recta.

Demás está decir que la teoría de Einstein debía ser comprobada. Esto es, si es el espacio el que se altera. habrá otros fenómenos que ocurrirán como consecuencia de aquello. La ciencia funciona así. Vemos un fenómeno e inventamos una teoría para explicarlo. Pero, esa invención, esa hipótesis debe implicar otras cosas, fenómenos que aún no hemos visto. Luego, hay que explorar si esos fenómenos realmente ocurren.

La teoría de la gravitación de Einstein, llamada también, la Relatividad General, sí pasó esa prueba; y muchas más hasta el día de hoy. Por ejemplo, el sistema de satélites del Global Positioning System (GPS) basa su precisión en ubicar el punto de la Tierra donde nos encontramos usando las ecuaciones de la teoría de la Relatividad General.

En suma, ¿qué es la luz?

Ciertamente, no lo sabemos. Pero, sí nos damos cuenta que la luz es un testigo privilegiado del comportamiento más íntimo de la naturaleza, y eso sí sabemos describirlo con precisión, con ecuaciones y todo eso. Con la Relatividad de 1905, descubrimos que tiempo y espacio están ligados entre sí y que sus medidas son relativas al observador. Con la teoría cuántica, hemos construido la base de casi toda la tecnología electrónica que hoy nos rodea. Con la Relatividad General resolvimos el misterio del comportamiento extraño de la órbita de Mercurio, incrementado la precisión del GPS, predicho los extraños agujeros negros, y visualizado cómo empezó el universo.

Einstein predijo la expansión del universo, mucho antes de que eso fuera medido por los astrónomos. Esto, gracias al conocimiento de la luz.

La luz está en todas las cosas. Ni hablar del papel maravilloso que juega en el arte. Ha sido estudiada y explorada en sus manifestaciones más íntimas y novedosas. En la biología, la percepción de la luz por los seres vivos ha sido un importante tema de estudio, con resultados muy sorprendentes. Humberto Maturana y su laboratorio han sido parte importante de esto último. La luz es también la fuente de energía de la fotosíntesis en las plantas, y de donde todos los seres vivos resultamos como consecuencia. Y, en los dominios de la producción de bienes materiales, las nuevas tecnologías en automatización, robótica e inteligencia artificial tienen a lo visual como un ingrediente de primera importancia.

La luz no se reduce a lo que vemos los seres humanos. La luz es parte de un enorme espectro de radiaciones electromagnéticas, desde las ondas de radio a los rayos gamma. Por consiguiente, la luz también está presente todos los días en nuestros laboratorios, en nuestro reactor de investigación, en los ‘facilities’ de irradiación, en el análisis del espectro de radiación de los distintos materiales y que permite identificar, por medio de instrumentos sensibles a esa luz no visible, qué elementos presenta un compuesto.

La luz no visible produce efectos en la materia muy notables, y dramáticos, a veces; efectos que son parte de nuestras investigaciones en la Comisión Chilena de Energía Nuclear. Es un gran y maravilloso tema sobre el cual escribiremos en otra oportunidad.

En el Día Internacional de la Luz celebramos el láser

Cada año, el Día Internacional de la Luz se celebra el 16 de mayo, puesto que es el aniversario de la operación exitosa del primer LÁSER (por su sigla en inglés, Light Amplification of Stimulated Emission of Radiation), realizado con éxito por el físico e ingeniero estadounidense Theodore Maiman, en 1960.

El láser es un equipo óptico que produce un haz de luz de un color muy específico, de una sola frecuencia y longitud de onda. Es un haz muy ordenado, espacial y temporalmente; una propiedad que llamamos coherencia. Es, por todos estos atributos, un haz muy potente energéticamente. Así, un haz de láser puede viajar largas distancias expandiéndose muy poco y perdiendo muy poca intensidad. Actualmente, son muy comunes los punteros láser y en ellos se pueden ver las características que mencionamos.

El láser utiliza las propiedades cuánticas de la materia. Los átomos producen luz cuando los electrones pasan de un estado de energía a uno de menor energía. Así, emiten un fotón de una frecuencia o color específico, y que se relaciona con la diferencia de energía entre los dos estados. En un láser hay un medio que emite la luz, que puede ser sólido, líquido o gaseoso, y cuando el láser funciona lo que ocurre es que se le entrega energía a ese medio activo y así muchos electrones quedan en un nivel de energía más alto. Luego, unos pocos electrones pasan al nivel de energía inferior emitiendo fotones, los cuales, a su vez, recorren varias veces el medio activo, reflejándose entre espejos opuestos. Es un oscilador cuántico. El resultado son muchos electrones que pasan al nivel de energía inferior y descargan su energía emitiendo fotones de la misma energía y frecuencia que los primeros. Es de esta forma que funciona la amplificación de la emisión de luz: una cantidad sostenida de fotones de una frecuencia específica, obteniendo como resultado un haz de luz coherente y muy intenso. Es esto lo que dice el nombre LÁSER, que en español significa Luz Amplificada por Emisión Estimulada de Radiación.

Antes que el láser, se inventó el máser, que sigue los mismos principios físicos de un láser, pero en vez de luz visible lo hace con microondas, su nombre es MASER. En 1953, en Estados Unidos, Charles H. Townes, junto a dos estudiantes de postgrado, James P. Gordon y Herbert J. Zeiger, construyeron el primer máser. De manera independiente en la Unión Soviética, Nikolái Básov y Aleksandr Prójorov, mejoraron la tecnología desarrollada por Townes y sus estudiantes, y obtuvieron un máser de salida de luz continua. En 1964, C. Townes, N. Básov y A. Prójorov recibieron, conjuntamente, el Premio Nobel de Física, por “los trabajos fundamentales en el campo de la electrónica cuántica”, estudios que fueron la base para la construcción de osciladores y amplificadores basados en los fundamentos de los máser-láser.

Hoy tenemos láseres que funcionan en el rango de la luz visible, infrarrojo, ultravioleta y también de rayos X. Pueden funcionar de manera continua o pulsada. Estos últimos son capaces de concentrar energía y potencia en un punto muy pequeño, en tiempos de milésimas de millonésimas de segundo. Hoy el láser tiene aplicaciones en diferentes áreas científicas y tecnológicas. Entre las tecnologías encontramos: intervenciones quirúrgicas en las que se requiere alta precisión espacial; en corte y soldadura de metales; limpieza fina de objetos; holografía, que es la fotografía tridimensional; en el desarrollo de técnicas de medición de alta resolución espacial (décimas de micrones); en la obtención de imágenes de objetos que se mueven a grandes velocidades, superiores a 500 kilómetros por segundo; en astronomía, para determinar las propiedades de visbilidad de la atmósfera.

En el campo de la energía nuclear se usan láseres pulsados gigantescos para investigar cómo producir un plasma, comprimirlo y calentarlo hasta las condiciones en las que se produce fusión nuclear, que son los experimentos en fusión nuclear por confinamiento inercial. En la CCHEN, en el campo de la investigación en física plasmas y fusión nuclear, usamos láseres pulsados para medir la densidad y las propiedades dinámicas de plasmas producidos por experimentos a escala en miniatura, diseñados y construidos por nuestros investigadores, para investigación en fusión nuclear.

El láser es un ejemplo superlativo de lo que se puede hacer con la luz, producir un haz muy fino, con la energía concentrada, con capacidad de llegar muy lejos y de medir distancias extraordinariamente pequeñas con una precisión asombrosa.

La luz es ese fenómeno asombroso de nuestro universo que nos permite saber qué ocurre en la escala más pequeña y la escala más grande.

En el microcosmos de la materia, del tiempo y el espacio, en la enorme escala del universo entero, del macrocosmos, en esa vastedad de la naturaleza, allí está la luz. Pero, la luz también participa de nuestra más simple cotidianidad, de la posibilidad de mirarnos unos a otros, de apreciar el día y la noche, de disponer de tantos objetos que cautivan nuestra realidad mundana.

¡Viva la luz, porque es el testigo de lo más fundamental del universo!
¡Viva la luz, porque es arte!
¡Viva la luz, porque está en cada mirada!
¡Viva la luz, porque la luz es vida!

Dr. Luis Huerta, físico
Jefe de la División de Investigaciones y Aplicaciones Nucleares, CCHEN

Dr. Leopoldo Soto Norambuena, físico
Centro de Plasmas, Materia y Complejidad, CCHEN

EL REMEZÓN DE LA INGENIERÍA

Nuestro país está ubicado justo sobre el límite entre las placas de Nazca y Sudamericana, lo que nos convierte en uno de los países más proclives a sufrir terremotos.

Hoy conmemoramos el Día Nacional de la Ingeniería, en homenaje a los ingenieros e ingenieras que impulsaron la reconstrucción de Chile, tras el terremoto del 13 de mayo de 1647. Es aquí, en la adversidad, donde surgen las cualidades más profundas de las personas, como la superación, reinvención y resiliencia. Y es en este escenario, que nace la Ingeniería que nos permitió levantarnos y reconstruirnos nuevamente.

Día a día, la ingeniería nos ayuda a resolver problemas que afectan nuestra vida cotidiana, gracias a conocimientos y técnicas científicas que son puestas a nuestra disposición para ser aplicadas, con tintes de creatividad, para llegar a la sociedad en su conjunto y avanzar más allá de nuestras fronteras. De eso se trata: de compartir conocimientos y tecnologías, actuando cada vez más en forma integrada en nuestro país y con el mundo.

Es así como la CCHEN, consciente de su rol como institución pública, trabaja en coordinación con el Organismo Internacional de Energía Atómica, y otros países asociados, en programas de cooperación técnica para enfrentar estas problemáticas, mediante, por ejemplo, la aplicación de Ensayos No Destructivos, que incluye técnicas nucleares y no nucleares, para evaluar edificios y estructuras civiles cuando colapsan, producto de eventos naturales, como son los terremotos.

De esta forma, se realiza un verdadero TRIAGE, es decir una categorización del estado de la infraestructura dañada. Además, se promueve la acreditación de sistemas de certificación para personas que realizan estas técnicas no destructivas e impulsamos una red regional colaborativa.

De esta forma, la Ingeniería con su especialización en todas sus ramas permiten día a día aplicar los conocimientos científicos y técnicos para dar soluciones y entregar una mejora sustancial a una sociedad cada vez más globalizada y tecnologizada.

Mario Barrera Méndez
Planta Elementos Combustibles CCHEN

Proyecto regional busca fortalecer bancos de tejidos biológicos y contribuir a terapias de medicina regenerativa en América Latina

A fines de 2020, un reportaje de Las Últimas Noticias dio a conocer la historia de Marjorie Aliaga (32), una docente de Iquique que se convirtió en la primera mujer en ser donante viva de piel, y cuya experiencia reveló el proceso al que se someten los tejidos que son utilizados en estas cirugías.

En general, cuando el tejido (óseo, amnios o piel) del donante se extrae, se acondiciona en contenedores con una solución preservante estéril. Así se mantiene en una cadena de frío hasta su traslado, desde el centro procurador hacia el Banco Nacional de Tejidos (BNT) en Santiago, donde se realiza un proceso de varias etapas que incluye corte, lavado y descontaminación, además de empaquetado y etiquetado. En este transcurso, además, se toman muestras para el monitoreo de microorganismos.

Detengámonos en una parte del proceso, que es la que viene a continuación. Una vez que el tejido ha sido procesado, se almacena con hielo seco, para ser derivado a la Comisión Chilena de Energía Nuclear (CCHEN), donde es expuesto, entre 25 y 26 horas, a radiación gamma, en un irradiador autoblindado. La esterilización por radiación reduce la carga microbiana, los desechos infecciosos peligrosos y el riesgo de rechazo del tejido tras el implante.

Finalmente, el BNT corrobora que en todas las etapas del proceso se hayan cumplido los requisitos que indica la Norma Técnica Chilena y gestiona el traslado del tejido al centro donde se realizará el trasplante. En conjunto, el proceso de irradiación y la aplicación de procesos validados garantizan que el uso de tejidos radioesterilizados en pacientes sea seguro.

Dado lo anterior, la actividad de los bancos de tejidos para procesar, preservar y almacenar tejidos con fines médicos, como tratamientos de quemaduras, cirugía reconstructiva y medicina regenerativa, se ha visto significativamente beneficiada por la incorporación de tecnologías de irradiación para la obtención de tejidos de calidad clínica.

En ese contexto surge el proyecto denominado “Fortalecimiento de las capacidades de irradiación de tejidos utilizados como soporte en ingeniería tisular para su uso en medicina regenerativa” (RLA 1018), que se extenderá durante dos años, con la participación de Argentina, Brasil, Colombia, Cuba, Costa Rica, Ecuador, México, Panamá, Paraguay, Perú, Uruguay, Venezuela y Chile.

El proyecto se focalizará en fortalecer las capacidades de los países para procesar tejidos radioesterilizados y aplicarlos en el ámbito clínico. Para ello, se realizarán actividades que promuevan la implementación de metodologías y prácticas involucradas en el procesamiento de tejidos, según estándares de calidad internacional. También se busca introducir el uso de tejidos irradiados en medicina regenerativa, lo que facilitaría el acceso a tratamientos que hoy no están disponibles en la mayoría de los países de la Región.
“Nuestro propósito es contribuir a optimizar la calidad de los tejidos que son trasplantados en pacientes y facilitar el acceso a este tipo de terapias de medicina regenerativa”, comentó la Dra. Ethel Velásquez, contraparte nacional del proyecto e investigadora de la CCHEN, quien agregó que “para ello, es necesario fortalecer el procedimiento al que se someten estos tejidos y las capacidades de los bancos, además de establecer redes de colaboración nacionales que nos permitan utilizar nuevos conocimientos y tecnologías en beneficio de los pacientes que merecen recibir el mejor tratamiento posible”.

Justamente, en pos de estas redes colaborativas, el Banco Nacional de Tejidos; la Coordinación Nacional de Donación, Procuramiento y Trasplante de Órganos y Tejidos del Ministerio de Salud y la CCHEN participan, conjuntamente, en este proyecto, que cuenta con apoyo del Organismo Internacional de Energía Atómica (OIEA), para contribuir a la Región con tecnología de irradiación para la obtención de tejidos que permitan mejorar la calidad de vida de los pacientes que requieren este tipo de intervenciones en América Latina.

Desde hace 20 años, gracias a la tecnología de irradiación, pacientes de todo el país han sido trasplantados con tejidos en forma segura. En cifras del Banco Nacional de Tejidos, desde el año 2015, alrededor de 470 tejidos han sido esterilizados mediante radiación.

Mujer y energía: avances 2020 y desafíos 2021

Finaliza el Mes de Mujer, pero solo en el calendario, porque -hoy más nunca- es un tema vigente en la agenda de nuestro gobierno.

Desde la Comisión Chilena de Energía Nuclear (CCHEN) visibilizamos algunas acciones concretas en las que se trabaja para promover el rol de la mujer en el desarrollo de nuestro país y disminuir las brechas aún existentes en materias de igualdad de género. Todo esto para lograr una mayor participación y protagonismo de las mujeres en el ámbito energético de Chile.

En esa línea, el pasado 08 de Marzo no podía sino empezar con una ceremonia encabezada por el Director Ejecutivo de la CCHEN, Dr. Jaime Salas Kurte, quien se dirigió a todos los funcionarios y funcionarias mediante videoconferencia, para compartir los avances y los desafíos que tiene la Institución, y relevar su rol en la Hoja de ruta del Estado de Chile, en el marco del Cuarto Plan de Igualdad entre Mujeres y Hombres.

El mensaje de compromiso de la autoridad se enfocó en continuar avanzado, con mayor celeridad, para lograr una igualdad sustantiva entre mujeres y hombres, contribuyendo a identificar todas aquellas brechas que ayuden a los tomadores de decisión a mejorar el diseño de políticas públicas que apunten al logro de objetivos de igualdad y equidad de género.

En el siguiente enlace, te invitamos a revisar el Anuario de Energía + Mujer: Avances 2020 y Desafíos 2021, que recoge las principales acciones realizadas en 2020 por las instituciones que integran el Ministerio de Energía y que han adherido a esta iniciativa, incluyendo las iniciativas impulsadas desde la CCHEN, no solo en el marco de su compromiso con los Ejes del Programa Energía + Mujer, sino que también teniendo a la vista los desafíos planteados en su Agenda de Género 2018-2022.

Ver Anuario Energía + Mujer

Día Mundial del Agua: agua, cambio climático… e isótopos

La agricultura consume el 70% del agua dulce total del mundo, a través del riego para la producción de alimentos. Sin embargo, menos de la mitad de esa agua se usa de manera eficiente, ya que el resto se desperdicia por evaporación, drenaje profundo y corrientes. Esta agua, ya sea de lluvia o riego, transporta nutrientes, pesticidas y productos químicos a los recursos de agua subterránea y superficial, y si no existe un buen manejo agrícola, puede impactar negativamente sobre su calidad.

Las técnicas isotópicas y nucleares contribuyen a optimizar la gestión del suelo y del riego al mejorar las prácticas y la eficiencia del uso del agua. Estas técnicas son clave para la gestión del agua agrícola, ya que los isótopos (oxígeno-18 y deuterio) ayudan a determinar el origen y movimiento del agua en plantas y suelos.

Por ejemplo, los científicos pueden medir con isótopos cuánta agua utiliza y “transpira” una planta o cuánta se evapora del suelo. Con esta información se pueden desarrollar estrategias para mejorar la producción de cultivos, reducir pérdidas de agua y prevenir la degradación de la tierra, del agua y del ecosistema.

Para Chile, al igual que para el resto del mundo, esto es un tema de preocupación. Por eso, en el marco del Acuerdo Regional de Cooperación para la Promoción de la Ciencia y Tecnología Nucleares en América Latina y el Caribe (ARCAL), el área de Agricultura de la Comisión Chilena de Energía Nuclear (CCHEN), junto a la Facultad de Agronomía de la Universidad de Chile, participa en el proyecto regional denominado “Mejora en la eficiencia en el uso del agua asociada a estrategias de adaptación y mitigación al cambio climático en la agricultura” (RLA5077).

Parte de las tareas de los 15 países participantes de esta iniciativa se relaciona con el tratamiento de muestras vegetales y de suelo, para analizar el uso eficiente de fertilizantes, mediante la técnica de dilución isotópica del nitrógeno-15. En esta etapa del proyecto se está evaluando el uso eficiente de agua, tema clave en la producción de cultivos, donde los isótopos O-18 y H-2 permiten determinar la evapotranspiración del sistema suelo-planta.

Asimismo, se analiza el avance del crecimiento de cultivos, mediante AquaCrop, un modelo desarrollado por la Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación (FAO), para evaluar la eficiencia del sistema en relación al agua, a través de su productividad o del rendimiento que se produce por unidad de agua evapotranspirada.

¿Qué son los isótopos estables y cómo pueden rastrear el agua?

Los isótopos son formas de átomos que tienen las mismas propiedades químicas, pero diferente peso molecular. Los isótopos estables no son radiactivos, por lo que no emiten radiación, pero dadas sus propiedades únicas, son utilizados en diversas aplicaciones, incluida la hidrología y gestión del agua agrícola. Los isótopos estables de hidrógeno y oxígeno han ayudado a registrar la temperatura y el clima de la Tierra durante miles de años, mediante el uso de núcleos de hielo.

Así, las cantidades de isótopos estables naturales de agua y otras sustancias se utilizan para rastrear el origen, historia, fuentes, sumideros e interacciones en la dinámica del agua.