En el siglo XVII, el príncipe Rupert
de Alemania regaló unas curiosas gotas de cristal al rey Carlos II de Inglaterra,
q quedó intrigado x sus características inusuales: la cabeza de la gota es tan
fuerte q puede soportar el impacto de un martillo, pero su cola es tan frágil q
doblarla con los dedos hace q toda la estructura se desintegre instantáneamente
en un polvo fino. Esas gotas (también llamadas lágrimas holandesas o esferas
de Rupert) se hacen dejando caer manchas rojas de vidrio fundido en agua
Los científicos han intentado, durante
cuatro siglos, entender las propiedades de esas estructuras, pero solo ahora la
tecnología ha permitido arrojar luz, literalmente, sobre el
problema. Srinivasan Chandrasekar, de la Universidad de Purdue (Indiana,
EE UU) y Munawar Chaudhri, de la Universidad de Cambridge, utilizaron un
polariscopio de transmisión (un tipo de microscopio q mide la doble refracción
en un objeto transparente axisimétrico, como las lágrimas holandesas) para
medir la tensión en el interior de las gotas. En el experimento,
los investigadores suspendieron la esfera en un líquido claro y la
iluminaron con un LED rojo. Usando el polariscopio, midieron el retardo óptico
de la luz a medida q viajaban a través de la estructura de vidrio, y luego
utilizaron los datos para analizar la distribución del estrés a lo largo de
toda la gota
Los resultados, mostraron q las
cabezas de las gotas tienen una tensión de compresión de superficie mucho más
alta de lo q se pensaba: 700 megapascales, casi 7.000 veces la presión
atmosférica. Esa capa de compresión superficial es también delgada,
aproximadamente el 10% del diámetro de la cabeza del objeto. Esos valores
dan a las cabezas de las gotas una resistencia muy alta, según explican los
científicos. Para romper una, es necesario crear una grieta q entre en la zona
de tensión interior de la esfera. Dado q las grietas en la superficie tienden a
crecer paralelas a esa superficie, no pueden entrar en dicha zona. La manera
más fácil de romper una de esas estructuras es, entonces, presionar en la cola,
de manera a generar una perturbación q permite q las grietas lleguen a la zona
de tensión
Chandrasekar y Chaudhri empezaron a
investigar el misterio de las esferas de Rupert en los años 90. En 1994, los
científicos publicaron su primer estudio sobre el tema, en la Philosophical
Magazine B, en el q utilizaron la fotografía de encuadre de alta
velocidad para observar el proceso de ruptura de una gota
Los científicos concluyeron, a partir
de ese primer experimento, q la superficie de cada gota sufre tensiones altamente
compresivas, mientras q el interior experimenta fuerzas de alta tensión. El
objeto está, x lo tanto, en un estado de equilibrio inestable, q puede ser
fácilmente perturbado al romperse la cola. Para alcanzar los resultados
presentados en su último estudio, Chandrasekar y Chaudhri empezaron a
colaborar con Hillar Aben, profesor de la Universidad Tecnológica de
Tallinn, en Estonia, especialista en determinar las tensiones residuales en
objetos tridimensionales transparentes. Los investigadores creen q ese trabajo
explica la gran fuerza de las esferas de Rupert. "No creo q haya mucho q
pueda ser desafiado respecto a la fotografía de alta velocidad, y con el
polariscopio hemos determinado la distribución residual del estrés a lo largo
de varias gotas. Nuevamente los números obtenidos son bastante sólidos",
sostiene Chaudhri
