Nuevos métodos de generación de energía basados en las interacciones de los neutrinos con la materia

Aunque el cambio climático global causa incluso más pérdidas de vidas que los conflictos armados, en la actualidad se está produciendo un cambio definitivo en el enfoque de los retos medioambientales hacia el desarrollo de estudios científicos dirigidos a prevenir la catástrofe climática. No obstante, expertos de todo el mundo están profundamente preocupados por el futuro de nuestro planeta y trabajan para concienciar sobre el cambio climático global, cuya realidad se ha hecho cada vez más patente en los últimos años. El crecimiento demográfico, el consumo de energía, las pérdidas económicas anuales por fenómenos meteorológicos extremos y las olas migratorias relacionadas con el clima son sólo algunos de los signos que los líderes mundiales deberían vigilar. Los científicos coinciden en que sólo las soluciones globales evitarán una catástrofe mundial.

La mayor parte de los fondos de investigación se destinan al sector de la energía, que es la base de la civilización humana. Gracias a nuestros conocimientos científicos, sabemos sin lugar a dudas que nuestro entorno contiene una gran cantidad de energía. Los científicos tienen la difícil tarea de averiguar cómo extraer esta energía y desarrollar las tecnologías necesarias, mientras que los fabricantes tienen la responsabilidad de perfeccionar los medios para hacerlo. Los primeros informes sobre una tecnología que permite „cosechar“ energía del medio ambiente 24 horas al día, siete días a la semana e independientemente de las condiciones meteorológicas aparecieron inicialmente en la prensa hace unos cinco o seis años. Esta tecnología se denominó Neutrinovoltaica, ya que uno de los factores que aseguran la generación de electricidad, según los científicos, es el efecto de los neutrinos y otros tipos de radiaciones no visibles sobre el nanomaterial supersólido inventado, es decir, que caracteriza el principio de generación de electricidad.

Esta investigación se llevó a cabo en Alemania bajo la dirección del científico y matemático alemán Holger Thorsten Schubart. „La energía cinética de los neutrinos cósmicos en el nanomaterial multicapa creado por nuestro equipo de científicos se convierte en corriente eléctrica continua“, declaró Holger Thorsten Schubart, presidente del Neutrino Energy Group antes de que se concediera el Premio Nobel de Física 2015 a Takaaki Kajita y Arthur B. McDonald, líderes de dos grupos experimentales que estudian las propiedades de los neutrinos. Su trabajo ha demostrado de forma concluyente que las tres variedades de neutrinos conocidas hoy en día son capaces de oscilar, transformándose espontáneamente sobre la marcha unos en otros. Un neutrino de un tipo concreto puede nacer en una reacción con una partícula elemental, y los neutrinos de una masa concreta pueden propagarse por el espacio. La prueba de la masa, y por tanto de la energía, es el argumento clave de la posibilidad teórica de convertir la energía cinética de los neutrinos en corriente eléctrica.

Dado que hasta 2015 se creía que los neutrinos carecían de masa, esto era difícil de aceptar. Aunque las pruebas demostraron la creación de electricidad con el nanomaterial desarrollado, la afirmación de Holger Thorsten Schubart y sus colegas se consideró ficción no científica a pesar de que ningún científico destacado del mundo se atrevió a rebatirla. Sin embargo, hasta ese momento, muchos de sus detractores habían afirmado que los neutrinos no interaccionan con los materiales y no penetran en ellos, incluida la propia Tierra, y habían intentado explicar la generación de electricidad como un proceso de exposición a diversas „retroalimentaciones“ electromagnéticas procedentes de los campos circundantes de radiación del espectro infrarrojo.

La afirmación de Holger Thorsten Schubart de que dicha interacción con nanomateriales hechos de capas alternas de grafeno y silicio dopado sigue presente a pesar de ser una fracción insignificante del flujo total de 60.000 millones de partículas de neutrinos que atraviesan 1 cm2 de la superficie de la Tierra en 1 segundo fue ampliamente rechazada, a pesar de que experimentos independientes en una jaula de Faraday en un búnker de hormigón a 30 metros de profundidad registraron claramente la generación de corriente. Cabe destacar objetivamente que los resultados del equipo de científicos dirigido por Holger Thorsten Schubart se basan en sus propios datos experimentales y en la utilización de datos procedentes de investigaciones fundamentales realizadas por importantes centros de investigación científica financiados por el Estado.

Mientras tanto, la investigación básica a gran escala sobre neutrinos también muestra resultados sensacionales que confirman las premisas básicas de los desarrolladores de la tecnología Neutrinovoltaica: los investigadores de un gran equipo internacional que participa en el experimento Coherent en el Laboratorio Nacional de Oak Ridge (EE.UU.) han descubierto que los neutrinos de baja energía participan en una interacción débil con núcleos de argón. Este proceso se denomina dispersión elástica coherente neutrino-nuclear (CEvNS). D. Akimov, Jefe del Laboratorio del Instituto de Física Teórica y Experimental de la Universidad Nacional de Investigación Nuclear MEPhI, doctor en Física, señaló en una entrevista: „Cuanto mayor es la energía del neutrino, mayor es el impulso que puede transferir al núcleo como resultado de la interacción. Por lo tanto, la condición de coherencia sólo se cumple para energías relativamente bajas -para núcleos pesados con un número atómico superior a cien, esta energía no supera los cincuenta mega electronvoltios.

Un neutrino, como una pelota de tenis que golpea una bola de bolos, „golpea“ el núcleo grande y pesado de un átomo y le transfiere una cantidad ínfima de energía. Como resultado, el núcleo rebota de forma casi imperceptible. Como los neutrinos son eléctricamente neutros e interactúan muy débilmente con la materia, ha sido necesario desarrollar una tecnología de detectores para observar esta interacción. Además, en 2017 se publicaron resultados de investigación muy importantes en la revista Science, en los que Coherent aportó la primera prueba de la posibilidad de un proceso de este tipo. En ese caso, los neutrinos interactuaron con núcleos de cesio y yodo más grandes y pesados. Su retroceso fue menor que el de los núcleos de argón, lo que no resolvió definitivamente la cuestión en aquel momento. La Colaboración Coherente cuenta con 80 participantes de 19 instituciones de cuatro países, entre ellos Rusia (Instituto de Física Experimental A.I. Alijanov, Instituto del Centro Nacional de Investigación Kurchatov, MEPhI y MIPT).

Un modelo similar de interacción entre neutrinos y átomos de grafeno puede adoptarse como justificación teórica del esquema de conversión de la energía de los neutrinos en corriente eléctrica continua, que se produce en un nanomaterial multicapa creado por Holger Thorsten Schubart y un grupo de científicos. La red cristalina del grafeno es un plano compuesto de celdas hexagonales, es decir, se trata de una red cristalina hexagonal bidimensional. Por esta razón, los neutrinos, al chocar con los núcleos de los átomos de grafeno, provocan la aparición de „ondas de grafeno“, cuya frecuencia y amplitud dependen de la influencia de las partículas de los campos de radiación circundantes, de los neutrinos cósmicos y del movimiento browniano térmico de los átomos de grafeno. Las ondas de oscilación del grafeno entran en resonancia, provocando el disparo de electrones hacia la superficie de las capas de silicio en forma de corriente eléctrica. La tecnología neutrinovoltaica de generación de electricidad guarda un lejano parecido con el funcionamiento de los paneles solares, pero también una importante diferencia:

• La tecnología neutrinovoltaica genera electricidad en la oscuridad total;
• Las células de generación de energía se apilan como una pila de papel de escribir, lo que permite una amplia gama de potencias y geometrías y ahorra el espacio necesario para alojar los paneles.

Poner en práctica la tecnología neutrinovoltaica y utilizarla en aplicaciones es una forma realista y científicamente probada de satisfacer la creciente necesidad mundial de electricidad. Es especialmente importante tener en cuenta que hoy no estamos hablando de ciencia ficción, sino de un descubrimiento innovador y de un nuevo paso decisivo en el progreso científico y tecnológico. Las fuentes de energía Neutrino Power Cube con una potencia neta de 5-6 kW entrarán en producción bajo licencia a finales de 2023 o principios de 2024.