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Nada surge de la nada; nada puede transformarse en nada.
Esta idea comenzó a formarse en épocas remotas. Ya en las cosmologías del antiguo Medio Oriente y la Grecia primitiva, por ejemplo, existía la creencia de que el universo había nacido de materia eterna.
Después de muchos siglos y reflexiones, apareció la expresión: "En la naturaleza, nada se crea, nada se pierde, todo se transforma".
Es una cita que parafrasea al padre de la Química moderna, Antoine Lavoisier, quien en 1785 demostró ese principio fundamental del conocimiento, conocido como la ley de conservación de la materia.
Las partículas esenciales de esa materia eterna son los átomos… ¿significa eso que son inmortales? Y de ser así, ¿por qué todo ser vivo —compuesto por ellos— muere?
Son interrogantes enormes acerca de algo minúsculo, por lo que para no perder el hilo, empecemos desde el principio, guiados por el físico Marco van Leeuwen, del Nikhef, el Laboratorio Nacional de Física de Partículas en Países Bajos.
“Hasta donde sabemos, la mayoría de la materia que conocemos proviene del Big Bang, cuando la densidad de energía era tan elevada que no existía materia”, afirma.
“Todo era energía —prosigue—, pero conforme el cosmos se expandió y se enfrió, surgió la materia”.
Esa materia está compuesta por átomos, desde el agua que fluye hasta las nubes en el cielo y las estrellas en el firmamento.
Cada átomo cuenta con dos componentes principales.
“El núcleo, conformado por protones y neutrones, y a su alrededor una nube de electrones”.
Sin embargo, la cantidad de protones, neutrones y electrones puede variar, “por lo tanto no permanecen inalterados”.
Los protones pueden trasformarse en neutrones y viceversa, lo cual es relevante, ya que ese balance delicado determina las propiedades particulares de cada átomo.
Si la cantidad de protones o neutrones cambia, el tipo de átomo cambia con ello, lo que implica que se convierte en un elemento distinto.
“Un ejemplo es el potasio, presente en los plátanos. Si se descompone, se transforma en calcio, que es un elemento completamente diferente”.
Además, los átomos pueden desintegrarse al desprender simultáneamente protones y neutrones, dando lugar a un átomo nuevo y más pequeño.
¿Significa esto que el átomo original desaparece? ¿Indica que los átomos no son eternos?
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“Es una cuestión intrigante. Una forma de abordarla es que, para un físico, el átomo perdura, solo presenta una ligera modificación. Pero para un químico, si cambias potasio por calcio u otro elemento, se trata de una sustancia totalmente distinta”, explica.
Para Van Leeuwen, que es físico, los átomos son eternos en el sentido de que, aunque pierdan algunas partículas, continúan siendo el mismo átomo.
Una taza de vidrio que pierde su asa sigue siendo una taza, aunque quizá sea más correcto llamarla vaso.
Pero, ¿qué sucedería si el átomo más pequeño, el hidrógeno, que consiste solo en un protón y un electrón, perdiera uno de ellos?
¿Dejaría entonces de ser un átomo? ¿Dejaría … de existir?
Diferente pero igual
“Un átomo de hidrógeno es extremadamente simple”, confirma el físico teórico del CERN Matthew McCullough, quien trabaja en entender el comportamiento de las partículas que constituyen nuestro universo.
La pregunta es si estos átomos tan simples pueden desintegrarse.
“Por lo que sabemos, no”, afirma.
Nunca se ha observado tal evento, aunque eso no implica que sea imposible.
Los átomos de hidrógeno podrían perder partículas a un ritmo tan lento que escape a nuestra detección. Cuando el primero se desintegre, puede que la humanidad ya no exista.
“Pero podemos establecer un límite para la velocidad de desintegración del protón, que parece ser superior a 10³⁴ años”.
Eso es un 10 seguido de 34 ceros. Desde una perspectiva humana, es un periodo mucho mayor que la expectativa de vida de nuestra especie y también superior a la supervivencia probable de la Tierra y de nuestro Sistema Solar.
Incluso es mucho, muchísimo más prolongado que la edad del universo: ese tiempo multiplicado por un billón y por un billón otra vez.
Por consiguiente parece que los átomos de hidrógeno son los mejores candidatos a la inmortalidad.
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“Se trata de un asunto eminentemente especulativo”, señala McCullough.
“En términos prácticos, sí, podría decir que los átomos son inmortales. En un sentido absoluto, no lo creo”.
Por lo tanto, técnicamente los átomos podrían no ser eternos. Incluso el átomo más pequeño, el hidrógeno, podría desintegrarse en un destello luminoso.
Sin embargo, ese proceso tardaría tanto que, desde la óptica de la vida en la Tierra, se puede considerar despreciable.
Hasta ahora, si uno acepta que un átomo que cambia de tipo —como el potasio que se descompone en calcio— sigue siendo el mismo, entonces los átomos parecen eternos.
Pero, ¿qué ocurre si visitamos el CERN, hogar del Gran Colisionador de Hadrones, donde se lanzan partículas a altísimas velocidades? ¿Podría eso acabar con un átomo?
Destructores de átomos
CERN es el mayor laboratorio mundial de física de partículas, y allí trabaja Van Leeuwen en ALICE, siglas de A Large Ion Collider Experiment, que se traduce como ‘Un gran experimento con colisionador de iones’.
“Una de las cosas que hacemos es colisionar iones de plomo con energías muy altas. Lo que sucede es que casi se transforman completamente en energía pura, y después se fragmentan en numerosos pedazos”, dice.
“En estas colisiones generamos una temperatura extremadamente elevada, cien mil veces superior a la del núcleo solar. A estas temperaturas, el núcleo atómico se derrite y se forma un líquido compuesto principalmente por quarks y gluones”.
Los quarks y gluones son partículas minúsculas que constituyen los protones y neutrones del núcleo. Al hacer chocar dos átomos, se crea lo que los especialistas denominan plasma de quarks-gluones.
El átomo queda “totalmente destruido”, asegura Van Leeuwen, perdiendo así cualquier característica de inmortalidad.
Surge entonces la interrogante si colisiones de este tipo ocurren fuera de los laboratorios… y la respuesta es afirmativa.
“En el cosmos existen partículas de alta energía, conocidas como rayos cósmicos, que al impactar contra un átomo pueden también destruirlo”, relata.
“Este fenómeno ocurre ocasionalmente en la atmósfera: si la energía es suficiente, calienta tanto el núcleo que este se evapora o funde”.
Aunque los choques de átomos con rayos cósmicos son poco frecuentes, suceden, y en ese momento llega el fin de su existencia eterna… a menos que hayan tenido la mala fortuna de ser parte del experimento de Van Leeuwen.
“Somos asesinos de átomos”, reconoce.
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De este modo, los átomos no son eternos.
Sin embargo, la gran mayoría de los que conforman el planeta Tierra permanecerán allí cuando muramos, cuando nuestros descendientes también lo hagan y aun cuando la humanidad desaparezca.
Por lo tanto, aunque no son inmortales en sentido estricto, desde la perspectiva de los seres mortales podrían considerarse como tales.
Pero, entonces, ¿por qué todo ser vivo muere?
“Creo que existe una diferencia entre la inmortalidad y mortalidad versus la vida misma”, dice la astrobióloga Betül Kaçar, de la Universidad de Wisconsin-Madison en Estados Unidos.
Átomos con pensamiento
Kaçar estudia la posibilidad de vida fuera de la Tierra, por lo que reflexiona mucho sobre la vida en sí.
“Estamos hechos de productos químicos. Eso es innegable —explica—. Pero sin duda ocurrió algo excepcional en nuestro planeta, algo que no hemos detectado en ningún otro lugar: este es el único donde los átomos pasan a un estado que muestra comportamiento vivo”.
¿Qué distingue a ciertos átomos que se unen para formar una enorme estrella, impresionante pero inerte, de aquellos que se agrupan para generar vida? ¿Qué hace especial a un conjunto de átomos que permite que algo esté vivo?
“Piensa en un copo de nieve: unos químicos se organizan, adoptan una forma estable y existen durante un tiempo”.
Si durante ese periodo pudiera generar “otros copos, que a su vez crearían más copos, y luego formarían una comunidad, que daría origen a un bioma completo, que conformaría un ecosistema entero y acabaría transformando el planeta”, esa exacta configuración de átomos podría considerarse viva.
Pero los copos de nieve simplemente se funden. En contraste, bacterias, plantas y animales replican nuevas versiones de sí mismos.
“Esa es la diferencia entre un conjunto inerte de átomos y la vida. Sigue siendo la misma química, pero esta vez, la vida es química con memoria”, declara.
“Quizás debamos disociar la vida de su composición y entenderla más bien como un comportamiento. Por eso entran en juego la reproducción, la competencia, la cooperación y las distintas dinámicas a lo largo del tiempo”.
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Por tanto, la vida es más que solo una combinación de átomos. Consiste en cómo estas partículas interactúan, lo que puede parecer un concepto difuso, pues definir la vida no es sencillo.
“Definitivamente hay que rechazar relatos simplistas. Claro, podemos observar que la vida necesita reproducirse, pero muchos químicos también pueden generar más químicos.
“Existe una suerte de química inteligente, por decirlo así, incrustada en la capacidad de la vida, y debemos comprender de qué manera emerge este tipo de comportamiento a partir de un conjunto ordinario de químicos. En eso estamos trabajando”.
Mientras tanto, hay certezas que conocemos.
“En tu cuerpo hay millones de veces más átomos que la cantidad estimada de estrellas en el universo conocido”.
Y los átomos que conforman nuestro cuerpo no se pierden cuando morimos. Se reincorporan a la vida, desde otros seres humanos hasta pequeños microbios.
“En un sentido muy profundo, somos inmortales porque nuestros átomos, después de nuestra partida, permanecen aquí y sirven como fuente de alimento para otro ser”, afirma.
“Incluso tras la extinción humana, habrá diversas formas de vida en este planeta que prosperarán gracias a ello. En ese sentido, somos eternos”.
Además, somos una forma de vida con “una capacidad que se cree no posee ninguna otra criatura viva: la facultad de cuestionar, preguntar y maravillarse”.
“Si se piensa bien —añade—, podríamos ser la única composición atómica en el universo reflexionando sobre su existencia”.
“En esencia, somos un conjunto de átomos que indagan sobre su propia mortalidad”.