Marchando un petavatio

Mando espacial a Salamanca: objetivo alfa alcanzado y destruido

Esta semana el ministro-astronauta Pedro Duque acompañó a los Reyes Felipe y Letizia a una visita científica al CLPU, el Centro de Láseres Pulsados que hay en Salamanca. Allí fueron testigos de un disparo láser extraordinario, de nada menos que un petavatio de potencia, producido por el nuevo láser VEGA.

Voy a aprovechar, ahora que estoy explicando a mis alumnos los prefijos, para explicar qué es eso de “peta”. Resulta que, tanto en el campo de la ciencia como en la vida cotidiana, se utilizan prefijos para aumentar o disminuir una cantidad. Estamos acostumbrados a prefijos diminutivos como mili (milésima) o micro (millonésima). En el caso de los prefijos aumentativos, tenemos algunos más o menos conocidos:

– Deca (10). Lo aprendí en el cole y desde entonces sólo lo he visto usar en la película Dune, así que es como si nada.

– Hecto (100). Tampoco es muy usado. Sirve para medir el volumen embalsado (un hectómetro cúbico son mil millones de litros), y ahora lo usan los hombres/mujeres del tiempo porque el milibar está de capa caída y resulta que es equivalente a un hectopascal, que es una unidad del Sistema Internacional y mola.

– Kilo (1.000). Lo usamos por todas partes, ya sea al comprar un kilo(gramo) de patatas o al recorrer kilómetros en el coche.

– Mega (1.000.000). Antaño muy utilizado en informática, ahora se ha quedado en desuso, arrinconado por el giga (1.000.000.000) y el tera (1.000.000.000.000). Lo oímos en cualquier conversación sobre informática o electrónica para medir velocidades de trabajo de microprocesadores o cantidades de almacenamiento de datos.

Más allá de eso, el peta (mil billones) es dominio casi exclusivo de la ciencia, donde se tiende a usar cantidades muy grandes o muy pequeñas. En el caso que nos ocupa, el disparo que presenciaron los reyes fue de un petavatio, es decir, 1.000.000.000.000.000. vatios. Eso es mucho. El término de potencia de un hogar medio está en el rango del kilovatio, una central nuclear puede generar una potencia de un gigavatio, y según REE España tiene una potencia eléctrica instalada que asciende a unos 103,8 gigavatios, apenas una diezmilésima de petavatio.

Toda la potencia energética mundial combinada no llega al petavatio ni de lejos, así que ¿cómo es posible que VEGA chupe un petavatio completo? No se preocupe, los reptilianos no nos han conquistado de tapadillo y tampoco están desarrollando armas de partículas en Salamanca. Lo que sucede es que, aunque la potencia empleada es muy grande, el consumo de energía final es relativamente pequeño. Eso es porque la potencia es energía por unidad de tiempo.

En el recibo de la luz tenemos dos conceptos: energía consumida y potencia. Lo primero depende de cuánto hayamos consumido, y se mide en kilovatios-hora (una unidad de energía); lo segundo se cobra aparte porque, si necesitamos gastar energía con rapidez, hay que montar una instalación eléctrica especial, lo que significa mayores costes. Digamos que es como si en una autopista nos cobrasen por los kilómetros que recorremos en ella (cosa que ya hacen) y además nos pasasen factura aparte por la velocidad con que viajamos por ella (espero no darles ideas a las concesionarias).

Un petavatio de potencia puede traducirse, en la práctica, en un consumo moderado si el tiempo de funcionamiento es pequeño. El CLPU nos informa de que VEGA puede lanzar un pulso de un petavatio durante un intervalo de tiempo de 30 femtosegundos. Vaya, aquí tenemos otro prefijo. “Femto” significa milbillonésima (la milésima de una billonésima).

Para hallar la energía tenemos que multiplicar la potencia por el tiempo. Esto presupone que el pulso tiene la misma potencia en cada instante, cosa que no creo que suceda, pero supongamos que sí sea así. En ese caso, la energía es igual al producto 1.000.000.000.000.000 vatios * 0,000 000 000 000 03 segundos. Jolines, cuántos ceros.

Es mejor usar otro truco de los científicos: las potencias de diez. En ciencia, en lugar de escribir números muy grandes o muy pequeños ponemos algo del tipo a*10-b, donde a es un número entre 1 y 10. De ese modo el petavatio se convierte en 1015 vatios, y los 30 femtosegundos se escriben como 3*10-14 segundos. Al multiplicar ambas cifras obtenemos 1015*3*10-14 =3*101 = 30. Como hemos usado unidades del Sistema Internacional, eso son 30 julios. Mi móvil tiene una batería con una capacidad de unos 12 julios 41 kilojulios, así que puedo hacer casi 1.400 disparos a máxima potencia.

Visto así tampoco es tanto, ¿verdad?

VEGA puede disparar pulsos con otros dos niveles de potencia: 200 y 20 teravatios. En esos casos la duración del pulso es idéntica, así que la energía requerida es de 6 y 0,6 julios, respectivamente. Mi móvil tiene una batería con una capacidad de unos 12 julios, así que me da para un par de disparos a potencia media, o veinte a “baja” potencia.

Por supuesto, eso es sobre el papel. En la práctica la resistencia interna de la batería la convertiría en vapor tenue en una fracción de segundo. Generar altos niveles de potencia, aun en intervalos de tiempo cortos, es una tarea difícil, y por eso VEGA es un desafío tecnológico. Es uno de los diez láseres de mayor potencia del mundo, y entre otras proezas es capaz de disparar un pulso por segundo, cosa que no es tan fácil como suena.

¿Y por cuánto nos sale la broma? Resulta que podemos saberlo, ya que el CLPU ha publicado sus tarifas. Eso sí, no crea que puede limitarse a entrar y pedir hora, porque como todas las grandes estructuras científicas es más difícil entrar que en el after de moda. Tienen que evaluarte la solicitud, y si es lo bastante bueno lo mismo de dejan un ratito y todo. La tarifc cambia dependiendo de si eres del Grupo 1 (Ministerio de Industria, Universidad de Salamanca, Comunidad de Castilla-León), del Grupo 2 (instituciones públicas o privadas sin ánimo de lucro) o del Grupo 3 (empresas e instituciones comerciales).

Digamos que los extraterrestres han hecho presencia en nuestros cielos y hay que derribarlos, y que el CLPU decide meternos en el Grupo 1 por eso de la defensa nacional y eso. En ese caso, un turno de ocho horas disparando con potencia de 200 teravatios nos sale a 1.348,23 euros. Teniendo en cuenta que la cadencia de tiro es de un pulso por segundo, resulta que cada disparo nos sale a tan sólo cinco céntimos de euro. Eso sí, el personal y el equipo especial que necsitemos se cobran aparte. En caso de que queramos aprovechar los restos de las naves atacantes como chatarra estaríamos ya en el Grupo 3, algo más caro, pero aun así cada disparo nos sale por 14 céntimos. Si tenemos suerte y logramos atravesar los escudos alienígenas con un disparo de 20 teravatios, la fiesta nos saldrá por 2-5 céntimos según seamos de un grupo u otro. Ah, espera, que hay que añadirle el IVA.

Lamentablemente aún no están publicadas las tarifas para un petavatio, pero creo que no saldrá mucho más caro. Así las cosas, ¿qué tal si montamos una empresa y ahorramos unos eurillos? La diversión sólo dura treinta femtosegundos pero oye, un láser de un petavatio es un láser de un petavatio.

[CORRECCIÓN: mi primer cálculo no me daba ni para un disparo en alta potencia con la batería del móvil. Gracias a Alb por la aclaración. Ahora puedo disparar a raudales, yupiiii]

11 comentarios

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Galbi Galbi

En la definición de Tera, me parece que faltan 3 ceros.
Sería mucho pedir algunos ejemplos de uso de dicho LASER. Perdón si es algo obvio pero para los legos en el tema no lo es tanto.
Gracias.

Arturo Quirantes Arturo Quirantes

Hay que ver cómo estoy quedando de mal. Y eso que acabo de escribir un libro sobre anumerismo.

En cuanto a aplicaciones concretas, piensa en interacciones materia-energía a altas intensidades. La física de materiales es un campo muy activo donde tendría utilidad. Aquí el CPLU nos indica algunas https://clpu.es/divulgacion/bits/par...traintensos … aunque depilarse con él parece que no https://clpu.es/divulgacion/bits/pue...e-petavatio. Menos mal que no han dicho nada de derribar naves invasoras

VICTOR ALFONSO MORENO MARIN VICTOR ALFONSO MORENO MARIN

Saludos. Gracias por compartir, interesante post. Una corrección. El el segundo párrafo, la penúltima oración: “Estamos acostumbrados a sufijos diminutivos como mili o micro…”. Son prefijos.

Muy interesante todo.

U-95 U-95

Interesante, especialmente saber que tenemos en este país un aparato así -sería interesante comparar sus propiedades con las de esos lásers empleados para investigar en fusión nuclear- , aunque todos no sean más que juguetes al lado de un buena batería de lásers de rayos X pesada alimentada por antimateria.

Robert O´Hill Robert O´Hill

Fácil de comprender, ameno y divertido…
así tenían que haberme explicado la física en el cole ¡¡cachis!!

Mario Pucheta Mario Pucheta

Interesante articulo y felicitaciones al equipo que logro la proeza. Aunque al no ser español, no entiendo que cuernos tienen que ver los reyes con todo esto.

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