El estado físico del agua no siempre es el mismo; como todos aprendimos en el colegio, puede presentarse en estado sólido, líquido y gaseoso, y esta condición afecta a cómo los protones pueden atravesarla, según se ha descubierto en un estudio internacional, en el que ha participado la Universidad de Alicante (UA) y que abre nuevas posibilidades para avanzar en campos tan diversos como la biomedicina o la astrofísica.
Entender de forma precisa la respuesta de los protones en distintas fases del agua —vapor, líquido y hielo— tiene importantes implicaciones para la ciencia, ya que se usan en terapias médicas, como la protonterapia para tratar tumores, y en aceleradores de partículas.
En este sentido, explica la investigadora de la UA, Isabel Abril, “el agua, presente en la vida cotidiana y en el cosmos, se encuentra en múltiples formas: en los tejidos de los organismos vivos como agua líquida, en los hielos de cometas y lunas o en atmósferas planetarias como vapor”. En todos estos entornos, añade, “el impacto de los protones resulta fundamental porque permite tratar tumores con gran precisión mediante la moderna protonterapia y también explica reacciones químicas que ocurren en el espacio exterior inducidas por el viento solar o la radiación cósmica, formados en gran parte por protones”.
Al fin se determina cómo el agua frena a los protones
Sin embargo, hasta ahora, destaca Abril, “no se había logrado determinar con precisión cómo influía la fase del agua en el proceso por el cual los protones pierden energía al atravesarla”. El equipo de investigación, integrado por especialistas de Brasil, Australia y España, ha conseguido resolver este enigma con un modelo teórico de alta precisión que calcula el denominado “poder de frenado”, es decir, la energía que los protones van perdiendo por unidad de camino recorrido.
El resultado más novedoso del estudio indica que el agua líquida y el hielo amorfo presentan el mismo efecto de frenado cuando se comparan a igual densidad. “Esta conclusión es especialmente relevante y permitirá usar hielo en lugar de agua líquida en experimentos donde esta última resulta difícil de manejar”, apunta la catedrática de la UA. Con ello se abren nuevas posibilidades para avanzar en campos tan diversos como la biomedicina o la astrofísica.
La publicación de este trabajo en Physical Review Letters, revista insignia de la Sociedad Americana de Física, y su selección como “Sugerencia de los Editores”, subrayan la trascendencia de un hallazgo que conecta investigación básica con aplicaciones prácticas de gran impacto.
