CRIOGENIA

Hay más de 700 personas que han dado su conformidad para que, una vez muertos, sus cuerpos (o cabezas) sean congelados para ser revividos en el futuro. Pero ¿es realmente viable tal procedimiento?

El conjunto de técnicas utilizadas para enfriar un material a la temperatura de ebullición del nitrógeno, unos -196 grados centígrados (77.36 grados sobre el cero absoluto) o a temperaturas aún más bajas recibe el nombre de criogenia. El uso de helio líquido en lugar de nitrógeno permite alcanzar temperaturas de solo 4,22°K (-268,93 °C). La criogenia (o criopreservación) es el conjunto de técnicas utilizadas para preservar personas (legalmente muertas) o animales para una posible reanimación, cuando la ciencia y la tecnología futura puedan remediar toda enfermedad y revertir el daño debido al proceso de criopreservación.

En los Estados Unidos ya existen compañías que se dedican a la criopreservación de cuerpos o cabezas humanas por las que han pagado sus dueños o familiares, con el objetivo de ser reanimadas en el futuro.

Puede sonarte algo extraño, y de hecho lo es. Pero no es algo nuevo, de hecho, existe una leyenda urbana que dice que el mismísimo Walt Disney hizo que congelaran su cuerpo después de morir.

La más conocida es Alcor Life Extension Foundation, una empresa de Scottsdale (Arizona) que investiga y practica la criogenia. El nombre “Alcor” viene de "Allopathic Cryogenic Rescue," (rescate criogénico alopático). “Alopático” es un término de la filosofía médica de sostiene que cualquier tratamiento que mejore el pronóstico de un paciente es válido. Creada como una empresa sin fines de lucro, solo acepta donaciones. Fue fundada en 1972 por Fred y Linda Chamberlain, y en 1976 llevó a cabo su primera criopreservación humana. Actualmente, Alcor tiene unos 800 miembros que han completado los procesos financieros y legales necesarios para ser “procesados”, y más de 70 pacientes en suspensión criogenia. Alcor acepta donaciones anónimas con propósito de investigación.

En realidad, la conservación de tejidos a muy bajas temperaturas es un proceso muy bien conocido y practicado, que se ha utilizado con éxito durante mucho tiempo para la conservación de muestras médicas.

Lo que sostienen los defensores de la criogenia es que a esas temperaturas, cualquier actividad biológica, incluidas las reacciones bioquímicas que producirían la muerte de una célula, quedan efectivamente detenidas, lo cual es cierto. Pero el proceso contrario, es decir, la “descongelación” y “puesta en marcha” del organismo nuevamente es un tema completamente diferente.

Si bien es lógico pensar que transcurrido el tiempo suficiente (décadas o siglos) la ciencia avanzará lo suficiente como para descubrir, emular e incluso superar los procesos por los cuales algunos animales pasan largos periodos un hibernación, y que también se descubrirá la cura para el mal que aquejaba a los clientes de estas empresas antes de ser congelados, hay algunos factores negativos a tener en cuenta.

En primer lugar, la manera en que se implementa en la actualidad el proceso de criogenización, es muy difícil que funcione. Esto es debido a que el cuerpo humano, constituido en su mayoría de agua, cuando se congela tiende a formar cristales de hielo, los cuales perforan las membranas de las células. Si uno descongelara uno de estos cuerpos, se encontraría frente a un problema mucho mayor que la enfermedad que tenía en el momento de la congelación: todo su cuerpo estaría compuesto por células dañadas.

En segundo lugar, está el problema de la resucitación. Efectivamente, el cuerpo congelado pertenece a un cadáver, y no a un animal que esta invernado, frio pero vivo. Posiblemente nunca sea tarea fácil traer a la vida un cerebro muerto. Como dificultad extra, por razones de economía, a muchos pacientes les han congelado solo la cabeza, por lo que necesitarán un cuerpo nuevo.

Después hay que tener en cuenta el tema de la readaptación sicológica. Supongamos que te “duermes” en el siglo XX o XXI, y despiertas en el siglo XXVII. La tecnología y costumbres de esa época pueden ser totalmente incomprensibles para ti. Imagínate como se sentiría una persona de la edad media en la actualidad, con aviones, ordenadores y TV por todos lados. O teniendo que comer con cubiertos, por ejemplo. Viendo mujeres semidesnudas todo el tiempo. Seguramente la adaptación no sería algo sencillo.

Y por último, es bastante probable que no haya interés alguno en “revivir” a alguien de hace 500 años. Seguramente se plantearían problemas éticos, médicos, económicos, que harían difícil justificar el esfuerzo de devolverle la vida a alguien que podría tener poco interés para la sociedad, y solo plantearía problemas de adaptación.

El querer escapar a la muerte es un deseo muy humano, y la criogenia al menos nos da una chance (pequeña) de que podamos vivir algún tiempo más en el futuro. Pero si somos totalmente realistas, el procedimiento, tal como se realiza en la actualidad difícilmente sea exitoso. Por supuesto, para el que está criosuspendido no cambian demasiado las cosas: nunca se enterará de que el experimento fracasó.

La prctica de la criogenia consiste en preservar un cuerpo mediante su congelamiento con la finalidad de resucitarlo en el futuro. Legalmente, debe llevarse a cabo inmediatamente despus que una persona ha sido declarada muerta para evitar as lesiones cerebrales que suceden rpidamente pasados los cinco a diez minutos aproximadamente luego de la muerte. El objetivo de sto es suspender la vida amenazada por una enfermedad incurable hasta tanto se logre obtener la cura a la misma. La CRIOGENIA debe ser llevada a cabo luego que una persona ha sido declarada muerta, sin embargo el cese de latidos y respiracin no es equivalente a muerte biolgica. Legalmente una persona es declarada muerta cuando ha ocurrido muerte cerebral diganosticada por falta de actividad cerebral evidenciada mediante electroencefalograma.

sta situacin es incompatible con el propsito de la criogenia de conservar suspendidas las funciones vitales para revivir a la persona con su conciencia y personalidad intactas en un futuro. Biolgicamente la muerte es un proceso y no un evento. Luego del paro cardiorrespiratorio muchas clulas del organismo mantienen su actividad. De hecho preservan sus propiedades vitales, tal como ocurri con la oveja clonada, cuyas clulas originales haban sido congeladas previamente. Debido a stos conceptos, es que se habla de pacientes criopreservados en lugar de persona muerta. Sin embargo es conocido que el congelamiento produce dao celular de distinta naturaleza que la destruccin celular. As, el dao puede ser potencialmente reparado, la destruccin no. A sto aspira la criogenia tambin, o sea a que el dao que deviene del procedimiento mismo sea reversible en el futuro. De hecho esto implica que las personas criopreservadas todava a la fecha no pueden revertir el proceso debido a que la tecnologa no permite sortear el dao por la criopreservacin.

La temperatura del Nitrgeno lquido es de -196 grados Centgrados y permite una preservacin de las estructuras prcticamente ad eternum, sin embargo no evita el dao celular. De hecho, la reanimacin de un paciente criopreservado debe ir precedida del descubrimiento de la tecnologa necesaria para resolver el dao y adems la enfermedad incurable que motiv la criopreservacin o tambin, la que permita evitar el envejecimiento o mejor an, permita rejuvenecer.

Se cree actualmente que las tecnologas que puedan resolver stas necesidades estn relacionadas con ultraminiaturas que a modo de robots puedan ser ingresadas al cuerpo para remover las placas de ateroma responsables del envejecimiento. Pero sin llegar a sto, ms actualmente los descubrimientos sobre genoma humano podran desde la terapia gnica resolver lo que antes pareca probable con robots.

La Nanotecnologa, impulsada por K. Eric Drexler podr ser capaz de actuar a nivel molecular o atmico, por va gentica u otra, pero lo cierto es que puesta a punto permitir cualquier cambio. El clonado de una clula es hoy posible, por lo que el reemplazo de clulas daadas es posible. La posibilidad de nanomquinas que hagan posible sta tarea est cada vez ms cerca. La Nanotechnologa no es algo inalcanzable, es una realidad cientfica que avanza. IBM logr escribir su logo posicionando 35 tomos de xenn en una superficie de nquel. Stuart Hameroff en la Universidad de Arizona usa un microscopio que escudria los sistemas de cdigos intracelulares buscando el modo de replicar leucocitos que busquen el tramado neurofibrilar de la Enfermedad de Alzheimer para destruirla enzimticamente. Debido a que la nanotecnologa es tan prometedora, sla o asociada a terapia gnica, es que se ensaya el criopreservado de cabezas (neuros) debido a que es menos costoso que hacerlo con el cuerpo completo. Si la tecnologa puede construir con el fin de reponer o reparar cualquier rgano o tejido, puede tambin reparar el dao criognnico, las enfermedades y el envejecimiento. Se puede recuperar la vida de seres congelados y de ste modo se puede llegar a recrear el mundo perdido, incluso las especies extintas si se logra obtener material gnico de ellas y evitar la desaparicin de otras tantas. Ciertos reptiles del rtico pueden soportar muy bajas temperaturas incluso con gran parte de su cuerpo convertido en hielo, debido a que contienen una gran cantidad de glicerol elaborado en sus hgados. El glicerol es anticongelante, reduce la formacin de hielo y reduce el punto de congelacin. Otras formas de vida en el rtico usan el azcar como anticongelante. Al glicerol y ciertos azcares se les llama crioprotectores, debido a que evitan la formacin de cristales propios del hielo que son los responsables del dao debido a que incrementan el volumen celular aplastando las estructuras propias. Ya desde 1949 se conoce que el glicerol protege el esperma de toro del dao por fro. Tambin las clulas sanguneas se benefician de esa proteccin. Diez aos ms tarde, el dimetil sulfxido demostr ser tambin un crioprotector ya que pasa a travs de la membrana celular ms fcilmente que el glicerol, sin embargo tambin ha demostrado ser ms txico a altas temperaturas. En 1972, ocho clulas embrionarias de rata fueron congeladas con nitrgeno lquido y descongeladas para obtener de ellas ratas vivas continuando el proceso de los embriones. Gracias al lento enfriamiento ms el dimetilsulfxido y glicerol fue posible. En 1982 un embarazo humano fue establecido usando un embrin de ocho clulas mediante animacin suspendida. Hoy es un hecho comn.

Sin embargo, la tecnologa reduce el dao pero no lo elimina totalmente. Esto plantea que la no reversibilidad del dao puede afectar la identidad y la conciencia del ser criopreservado. La ciencia carece hoy del conocimiento necesario para comprender los sistemas de funciones conscientes acabadamente. Se sabe que hay seres que han vivido hasta los 120 aos. Tambin se han registrado casos excepcionales de sobrevida hasta los 150 aos en el Cucaso y en Ecuador. Leonard Hayflick demostr que las clulas de embriones en cultivos se dividen 50 veces antes de que su actividad divisoria cese. Pero no todas las clulas se dividen as. Las clulas cancerosas no tienen lmite y por ello crecen y se replican sin control. Las clulas reproductivas tienen capacidad de reparar su DNA de otro modo no podran las especies sobrevivir millones de aos. Otros factores involucrados son los radicales libres, que son sustancias qumicas altamente reactivas y destructivas.

La hormona de la muerte, hiptesis en el ser humano ocurre realmente en los salmones luego de desovar, previo envejecimiento acelerado. La remocin de la glndula ptica del pulpo incrementa su vida cinco veces, lo que es compatible con una hormona de la muerte en dicha localizacin. El envejecimiento est relacionado con:

La codificacin gentica Alteracin del DNA por parte de radicales libres y otras sustancias no conocidas Deterioro general de clulas somticas por parte de sustancias como radicales libres y otras Acumulacin de txicos y basuras que obstaculizan la funcin corporal a nivel celulary tisular.

Las enzimas son proteinas que remedan las pequeas mquinas biolgicas de las que est dotado el cuerpo naturalmente. Ellas realizan procesos que las mquinas nanomtricas pretenden igualar o superar. Las nanocomputadoras pueden acumular billones de bytes en una caja del tamao de una bacteria, esto podra ser el punto de partida para la reparacin incluso del DNA.

El objetivo ltimo de la criogenia es el mantenimiento indefinido de las bases fsicas de la conciencia y del ser a travs de la criopreservacin. Si la misma est dentro de las estructuras del cerebro, su reparacin o remplazo aunque parcial, podra afectar seriamente dicho objetivo. La base biolgica de la memoria, conciencia y personalidad parece ser ms una pregunta de la ciencia que algo esotrico o filosfico. As, es posible la reconstruccin molecular de dichas funciones. Y as como tomo por tomo se puede reconstruir una persona, tambin se podran "fabricar" varias veces el mismo ser. De ste modo tambin, si se contara con la codificacin adecuada se podra modelar la personalidad de la persona que se crea. Religiosos han planteado ya la afenta hacia Dios que la Criogenia y la codificacin gentica artificial plantean. Desde un punto de vista ms pagano, el delgado equilibrio que la vida y la muerte establece se alterara y con l, se replanteara toda la vida humana.

El mito de la eterna Juventud, la inmortalidad y la modificacin de la personalidad ya han sido planteados y ahora tienen herramientas prximas a darles realidad. Desde Gilgamesh y el advenimiento del psicoanlisis hemos transitado hasta la mquina nanomtrica y la ingeniera molecular del cuerpo humano. Hoy es posible el diseo de un rgano donado por la misma persona que lo necesita para su autotrasplante. La pregunta tica que aceca es acerca de si es moral gastar grandes sumas de dinero en la aplicacin de sta tecnologa cuando con ese dinero se pueden salvar numerosas sino millones de vidas humanas. La segunda es cmo se enfrentara la sobrepoblacin que originara vencer el envejecimiento. Sin embargo la misma tecnologa puede incrementar las fuentes de alimentos notablemente y otras necesidades para que el ser humano habite regiones desoladas del planeta. Pero siempre el espacio se acabar y a menos que sea posible la vida en otros planetas el lmite del espacio llegar tarde o temprano. As vistas las cosas, el dilema pasar a ser no porqu querer vivir por siempre sino porqu habra uno de querer morir, si sus funciones vitales son normales y el envejecimiento es evitable?

El objetivo de ésto es suspender la vida amenazada por una enfermedad incurable hasta tanto se logre obtener la cura a la misma. La CRIOGENIA considera a la persona después que ha sido declarada con muerte temporal, el cese de latidos y respiración no es equivalente a la muerte biológica. Legalmente una persona es declarada muerta cuando ha ocurrido muerte cerebral diganosticada por falta de actividad cerebral evidenciada mediante electroencefalograma. Ésta situación es incompatible con el propósito de la criogenia de conservar suspendidas las funciones vitales para revivir a la persona con su conciencia y personalidad intactas en un futuro. Biológicamente la muerte es un proceso y no un evento. Luego del paro cardiorrespiratorio muchas células del organismo mantienen su actividad. De hecho preservan sus propiedades vitales, tal como ocurrió con la oveja clonada, cuyas células originales habían sido congeladas previamente. Debido a éstos conceptos, es que se habla de pacientes criopreservados en lugar de persona muerta. Sin embargo es conocido que el congelamiento produce daño celular de distinta naturaleza por la destrucción celular con la formación de microcristales de hielo. Así, el daño puede ser potencialmente reparado, la destrucción no. La criogenia aspira también a que el daño que deviene del procedimiento mismo sea reversible en el futuro. De hecho esto implica que las personas criopreservadas todavía a la fecha no pueden revertir el proceso debido a que la tecnología no permite sortear el daño por la criopreservación. La temperatura del Nitrógeno líquido es de -196 grados Centígrados y permite una preservación biológica de las estructuras prácticamente ad eternum, sin embargo no evita el daño celular. De hecho, la reanimación de un paciente

criopreservado debe ir precedida del descubrimiento de la tecnología necesaria para resolver el daño y además la enfermedad incurable que motivó la criopreservación o también, la que permita evitar el envejecimiento o mejor aún, permita rejuvenecer. Se cree actualmente que las tecnologías que puedan resolver éstas necesidades están relacionadas con ultraminiaturas que a modo de robots puedan ser ingresadas al cuerpo para remover las placas de ateroma responsables del envejecimiento. Pero sin llegar a ésto, más actualmente los descubrimientos sobre genoma humano podrían desde la terapia génica resolver lo que antes parecía probable con robots. La Nanotecnología, impulsada por K. Eric Drexler podrá ser capaz de actuar a nivel molecular o atómico, por vía genética u otra, pero lo cierto es que puesta a punto permitirá cualquier cambio. El clonado de una célula es hoy posible, por lo que el reemplazo de células dañadas también lo es. La posibilidad de nanomáquinas que hagan posible ésta tarea está cada vez más cerca. La Nanotechnología no es algo inalcanzable, es una realidad científica que avanza. IBM logró escribir su logo posicionando 35 átomos de xenón en una superficie de níquel. Stuart Hameroff en la Universidad de Arizona usa un microscopio que escudriña los sistemas de códigos intracelulares buscando el modo de replicar leucocitos que busquen el tramado neurofibrilar de la Enfermedad de Alzheimer para destruirla enzimáticamente. Debido a que la nanotecnología es tan prometedora, sóla o asociada a terapia génica, es que se ensaya el criopreservado de cabezas (neuros) debido a que es menos costoso que hacerlo con el cuerpo completo. Si la tecnología puede construir con el fin de reponer o reparar cualquier órgano o tejido, puede también reparar el daño criognénico, las enfermedades y el envejecimiento. Se puede recuperar la vida de seres congelados y de éste modo se puede llegar a recrear el mundo perdido, incluso las especies extintas si se logra obtener material génico de ellas y evitar la desaparición de otras tantas. Ciertos reptiles del ártico pueden soportar muy bajas temperaturas incluso con gran parte de su cuerpo convertido en hielo, debido a que contienen una gran cantidad de glicerol elaborado en sus hígados. El glicerol es anticongelante, reduce la formación de hielo y reduce el punto de congelación. Otras formas de vida en el ártico usan el azúcar como anticongelante. Al glicerol y ciertos azúcares se les llama crioprotectores, debido a que evitan la formación de cristales propios del hielo que son los responsables del daño debido a que incrementan el volumen celular aplastando las estructuras propias. Ya desde 1949 se conoce que el glicerol protege el esperma de toro del daño por frío. También las células sanguíneas se benefician de esa protección. Diez años más tarde, el dimetil sulfóxido demostró ser también un crioprotector ya que pasa a través de la membrana celular más fácilmente que el glicerol, sin embargo también ha demostrado ser más tóxico a altas temperaturas. En 1972, ocho células embrionarias de rata fueron congeladas con nitrógeno líquido y descongeladas para obtener de ellas ratas vivas continuando el proceso de los embriones. Gracias al lento enfriamiento más el dimetilsulfóxido y glicerol fue posible. En 1982 un embarazo humano fue establecido usando un embrión de ocho células mediante animación suspendida. Hoy es un hecho común. Ver otro artículo similar en, La HIBERNACIÓN: "el sueño profundo" para nuevamente despertar a la vida.

La premisa principal de la criónica es que la memoria, la personalidad y la identidad se encuentran almacenadas en la estructura y la química cerebrales. Aunque este punto de vista es ampliamente aceptado en medicina, y se sabe que la actividad cerebral puede detenerse y después reactivarse bajo determinadas circunstancias, como regla general no se acepta que los métodos actuales preserven el cerebro lo suficientemente bien como para permitir la reanimación en el futuro. Los crionicistas señalan estudios que muestran que la circulación de grandes concentraciones de crioprotectores por el cerebro antes del enfriamiento puede prevenir la mayoría de las lesiones producidas por la congelación, preservando las delicadas estructuras celulares del cerebro en las que presumiblemente residen la memoria y la identidad.

Aunque para algunos la criónica ha sido el gran desafío de los designios de Dios así como para la naturaleza, para otros es el mayor debate experimental y reto científico que hasta nuestros tiempos y durante toda una historia humana se ha generado, brindando gran expectativa mundial (principalmente por Estados Unidos y Rusia) para poder prolongar una vida eterna y conseguir lo que llamaríamos muy pronto la cura para esta enfermedad conocida como la muerte.

Cuando se menciona el término criónica, se podría pensar que es un proceso de congelamiento que consiste en mantener o conservar algo durante un largo período y es entonces cuando podríamos pensar en la posibilidad de una nevera; pero cuando este proceso es utilizado para “criopreservar” cuerpos sin vida y luego ser revividos en el futuro, el procedimiento pasa a ser una dependencia tecnológica de la cual se exige un cuidadoso tratamiento y seguimiento científico, donde la prioridad de éste, es la memoria (estructura cerebral), personalidad e identidad, de donde existen los mayores riesgos, y posteriormente en una futura reanimación del cuerpo se podrían ver reflejados como grandes lesiones en la actividad mental; pero si al contrario sucede una criogenización con éxito, el individuo pasaría a demostrar a la humanidad entera que se puede regresar a la vida luego de haber fallecido.

Para que un proceso de criogenización sea efectivo, principalmente el individuo debe estar muerto legalmente, pero, antes deberá autorizar naturalmente al instituto de criogenización y enterar a su familia del procedimiento al que será sometido; además deberá cancelar una suma anual alrededor de 150.000 dólares para ser utilizados en desarrollados procedimientos que se realizarán durante varios años, además una pequeña parte de éste pago será útil para cuando llegue el momento de la reanimación y este individuo luego de haber despertado de su largo sueño pueda empezar su nueva vida con algún presupuesto. Debido a lo anterior, vale la pena mencionar que estos altos costos de criogenización pueden resultar inestables (de acuerdo al instituto de criogenización que usted escoja) así como los múltiples servicios que le ofrecen.

Este avance cobró vida en 1965, gracias a que Evan Cooper fundó Life Extension Society, un instituto donde se daría inicio los proyectos de congelamiento de personas, aunque se ha considerado siempre como el papá de la criónica a el físico Robert Ettinger, fue Evan Cooper quien dio esperanza a la humanidad mediante amplias investigaciones, de cómo podría ser posible la inmortalidad.

Según los estudios científicos, el cuerpo luego de estar legalmente muerto, pasa a ser congelado inmediatamente a temperaturas de 100° hasta 196° Celsius bajo cero y pasan a ser almacenados en nitrógeno por tiempo indefinido, luego son conectados a unas máquinas para evitar su descomposición y riesgos sanguíneos; posterior a esto, el cuerpo lentamente es congelado con precaución y sometido a unas capsulas o congeladores especiales para este procedimiento, donde el individuo que es criogenizado podrá permanecer acostado; en algunas ocasiones si el paciente lo prefiere puede permanecer en una cápsula con ventana, para cuando sus familiares quieran verlo en algunos meses bajo las condiciones de congelamiento.

Actualmente, existen en el mundo varias personas criogenizadas, se podría hablar de una cifra alrededor de 100, aunque la cifra es mucho mayor para aquellas personas que ya hicieron contrato para su futuro procedimiento, ya que se considera una cantidad alrededor de 900; y aunque parecen ser pocos los interesados, estas cifras siguen aumentando cada año, teniendo en cuenta que para tener acceso a la criogenización se debe contar con una excelente estabilidad económica.

Este es el caso de muchos millonarios que ya se vincularon a estos avances científicos como lo son la reconocida cantante estadounidense Madonna, quien se dice que ya pago una considerable suma para ser criogenizada luego de su muerte; otro caso es el del cantante Michael Jackson, que tras su muerte el pasado 25 de junio de 2009, según los medios, actualmente se encuentra criogenizado de tiempo indefinido.

Para el médico general internista Rogelio Enrique Pimiento, egresado de la Universidad San Martin, en Bogotá, "la criogenización abre una ventana importante sobre todo lo que tiene que ver con la conservación de los tejidos y también sobre la medicina de trasplantes, que sería el aporte más importante por parte de la criogenización a la medicina contemporánea”.

Para los científicos, la “crio-preservación” o criogenización es un proceso que nos permite a los humanos volver a la vida luego de haber sido congelados por muchos años; y aunque no se ha demostrado aún el primer individuo que haya sido despertado y comprobar su reanimación luego de este extenso experimento, debido a que no se ha encontrado el procedimiento correcto para el descongelamiento, se puede afirmar que no es imposible, esto quiere decir que solo se requiere de tiempo e investigación para convertir a una persona en inmortal; todos estos avances demuestran que la criogenización es viable, debido a que años atrás los primeros que fueron congelados por algunas horas e incluso varios meses y pasaron la prueba de descongelamiento con éxito fueron algunos animales como la rata; se asegura que después de que este animal fue reanimado, sus actividades fueron normales (teniendo en cuenta que algunos animales tiene una especie de anticongelante en su sangre naturalmente y esto posiblemente ayuda a sobrellevar este procedimiento).

sin embargo, esto a su vez se convierte en una pequeña esperanza para los científicos en seguir con la búsqueda de una crio-preservación en los humanos con éxito; y como bien sabemos que la ciencia avanza cada día más a pasos agigantados, es entonces cuando podría formularse una última pregunta: ¿qué ocurrirá cuando los humanos ya sean inmortales?

¿Cuánto estaría dispuesto a pagar si al fallecer pudiese regresar a la vida?

Criogenia física….

ontenido

Apunte de termodinámica: Cero absoluto. Criogenia. Desmagnetización adiabática. Cambio de propiedades. Aplicaciones. Fundamentos microscópicos de la termodinámica.

TERCER PRINCIPIO DE LA TERMODINAMICA

El segundo principio sugiere la existencia de una escala de temperatura absoluta con un cero absoluto de temperatura. El tercer principio de la termodinámica afirma que el cero absoluto no puede alcanzarse por ningún procedimiento que conste de un número finito de pasos. Es posible acercarse indefinidamente al cero absoluto, pero nunca se puede llegar a él. En el cero absoluto el sistema tiene la mínima energía posible (cinética más potencial).

Cero absoluto

Es la menor temperatura teóricamente posible. El cero absoluto corresponde a -273,15 °C, o cero en la escala termodinámica o Kelvin (0 K).

El concepto de un cero absoluto de temperatura surgió por vez primera en relación con experimentos con gases; cuando se enfría un gas sin variar su volumen, su presión decrece con la temperatura. Aunque este experimento no puede realizarse más allá del punto de condensación del gas, la gráfica de los valores experimentales de presión frente a temperatura se puede extrapolar hasta presión nula. La temperatura a la cual la presión sería cero es el cero absoluto de temperatura. Posteriormente se demostró que este concepto deducido experimentalmente era consistente con las definiciones teóricas del cero absoluto.

Los átomos y moléculas de un objeto en el cero absoluto tendrían el menor movimiento posible. No estarían completamente en reposo, pero no podrían perder más energía de movimiento, con lo que no podrían transferir calor a otro objeto.

Según la tercera ley de la termodinámica, la entropía (o desorden) de un cristal puro sería nula en el cero absoluto; esto tiene una importancia considerable en el análisis de reacciones químicas y en la física cuántica. Los materiales presentan propiedades extrañas cuando se enfrían a temperaturas muy bajas. Algunos pierden por completo su resistencia eléctrica.

No se puede llegar físicamente al cero absoluto,pero es posible acercarse todo lo que se quiera. Para alcanzar temperaturas muy frías, o criogénicas, se necesitan procedimientos especiales. El helio líquido, que tiene un punto de ebullición normal de 4,2 K (-268,9 °C), puede obtenerse mediante criostatos, unos recipientes extremadamente bien aislados. Si este helio se evapora a presión reducida, se pueden alcanzar temperaturas de hasta 0,7 K. Para temperaturas más bajas es necesario recurrir a la magnetización y desmagnetización sucesiva de sustancias paramagnéticas (poco magnetizables), como el alumbre de cromo. Este método, emplea un campo magnético que alinea los espines electrónicos del material, que se enfría en un baño de helio líquido. Cuando se elimina el campo magnético, los espines vuelven a adoptar una orientación aleatoria, lo que reduce la energía térmica del material y por tanto su temperatura. Con la desmagnetización de sales paramagnéticas se han alcanzado temperaturas de sólo 0,002 K, y la desmagnetización de núcleos atómicos ha permitido obtener temperaturas de sólo 0,00001 K.

La medida de las temperaturas en valores cercanos al cero absoluto presenta problemas especiales. Los termómetros de gas sólo pueden usarse por encima del punto de condensación del helio. A temperaturas más bajas hay que usar medidas eléctricas y magnéticas para determinar la temperatura real.

El concepto de cero absoluto también es importante desde el punto de vista teórico. Según la tercera ley de la termodinámica, la entropía - o desorden - de un cristal puro sería nula en el cero absoluto; esto tiene una importancia considerable en el análisis de reacciones químicas y en la física cuántica. Los materiales presentan propiedades extrañas cuando se enfrían a temperaturas muy bajas. Algunos pierden por completo su resistencia eléctrica. Este efecto se observó por primera vez en el mercurio a unos pocos grados por encima del cero absoluto, pero se están obteniendo a temperaturas cada vez más altas con nuevos materiales.

Criogenia

Estudio y utilización de materiales a temperaturas muy bajas. No se ha acordado un límite superior para las temperaturas criogénicas, pero ha sugerido que se aplique el término de criogenia para todas las temperaturas inferiores a -150 °C (123 K). Algunos científicos consideran el punto de ebullición normal del oxígeno (-183 °C) como límite superior. Las temperaturas criogénicas se obtienen por la evaporación rápida de líquidos volátiles o por la expansión de gases confinados a presiones de entre 150 a 200 atmósferas. La expansión puede ser simple, es decir, a través de una válvula que comunica con una región de menor presión, o tener lugar en el cilindro de un motor alternativo, donde el gas impulsa el pistón del motor. El segundo método es más eficiente, pero también es más difícil de aplicar.

Humphry Davy y Faraday generaron gases calentado una mezcla adecuada en un extremo de un tubo estanco con forma de V invertida. El otro extremo se mantenía en una mezcla de hielo y sal para enfriarlo. La combinación de temperaturas reducidas y altas presiones hacía que el gas generado se licuara. Al abrir el tubo, el líquido se evaporaba rápidamente y se enfriaba hasta su punto de ebullición normal. Evaporando a bajas presiones dióxido de carbono sólido mezclado con éter, Faraday llegó a lograr una temperatura de aproximadamente 163 K (-110 °C).

Si un gas a temperatura moderada se expande a través de una válvula, su temperatura aumenta. Pero si su temperatura inicial está por debajo de la llamada temperatura de inversión, la expansión provoca una reducción de temperatura: es lo que se llama efecto Joule-Thomson. Las temperaturas de inversión del hidrógeno y el helio, dos gases criogénicos fundamentales, son extremadamente bajas, y para lograr una reducción de temperatura por expansión,deben enfriarse primero por debajo de sus temperaturas de inversión: el hidrógeno mediante aire líquido y el helio mediante hidrógeno líquido. Generalmente, este método no logra la licuefacción de gases en un solo paso, pero encadenando los efectos en cascada Cailletet y Pictet, de forma independiente, lograron producir algunas gotas de oxígeno líquido. El éxito de estos investigadores marcó el final del concepto de gases permanentes, y estableció la posibilidad de licuar cualquier gas mediante una compresión moderada a temperaturas inferiores a la temperatura de inversión.

El físico Onnes montó la primera planta de producción de aire líquido, utilizando el principio de cascada. Con el paso de los años, distintos investigadores desarrollaron diversas mejoras del proceso. El químico Dewar fue el primero en licuar el hidrógeno, y Onnes hizo lo propio con el helio, el gas más difícil de licuar. Uno de los retos ha seguido siendo mejorar la eficiencia haciendo que el gas refrigerante opere en un motor alternativo o una turbina. Fueron notables los trabajos del Kapitsa y Collins. Un licuador de helio basado en el diseño de Collins ha hecho posible que muchos laboratorios no especializados puedan realizar experimentos en el punto de ebullición normal del helio, 4,2 K (-268,9 °C).

Desmagnetización adiabática

La evaporación de helio líquido a presión reducida produce temperaturas de hasta 0,7 K (-272,45 °C). Es posible alcanzar temperaturas aún menores mediante la desmagnetización adiabática. En este proceso se establece un campo magnético en torno a una sustancia paramagnética mantenida en helio líquido para enfriarla. El campo alinea los espines electrónicos; al desconectarlo, los espines recuperan su orientación aleatoria, con lo que reducen la energía térmica de toda la muestra. Con ello se logra que la temperatura baje hasta niveles de sólo 0,002 K. Del mismo modo, el alineamiento de los espines nucleares seguido de la desconexión del campo magnético ha producido temperaturas cercanas a 0,00001 K.

Los frascos Dewar o termos han demostrado su utilidad para almacenar líquidos a temperaturas criogénicas. Estos recipientes están formados por dos frascos, uno dentro de otro, separados por un espacio en que se ha hecho el vacío. El exterior del frasco interno y el interior del frasco externo están recubiertos de una capa reflectante para evitar que el calor atraviese el vacío por radiación. Las sustancias más frías que el aire líquido no pueden manejarse en frascos Dewar abiertos, porque el aire se condensaría sobre la muestra o formaría un tapón sólido que impediría la salida de los vapores liberados; éstos se acumularían y terminarían por romper el recipiente.

La medida de temperaturas en la zona criogénica presenta dificultades. Un procedimiento consiste en medir la presión de una cantidad conocida de hidrógeno o helio, pero este método falla en las temperaturas más bajas. El empleo de la presión de vapor del helio 4, es decir, helio de masa atómica 4, o del helio 3 (masa atómica 3), mejora el procedimiento anterior. La determinación de la resistencia eléctrica o las propiedades magnéticas de metales o semiconductores amplía aún más la escala de temperaturas medibles.

Cambio de propiedades

A temperaturas criogénicas, muchos materiales se comportan de forma desconocida en condiciones normales. El mercurio se solidifica y la goma se hace tan quebradiza como el vidrio. El calor específico de los gases y los sólidos disminuye en una forma que confirma las predicciones de la teoría cuántica. La resistencia eléctrica de muchos metales y metaloides (aunque no de todos) cae bruscamente hasta cero a temperaturas de unos pocos kelvins. Si se introduce una corriente eléctrica en un anillo metálico enfriado hasta hacerlo semiconductor, la corriente sigue circulando por el anillo y puede ser detectada horas después. La capacidad de un material semiconductor para mantener una corriente ha permitido diseñar módulos experimentales de memoria de ordenador que funcionan a estas temperaturas bajas. No obstante, las computadoras superrefrigeradas aún no resultan prácticas, incluso con el descubrimiento de materiales que presentan superconductividad a temperaturas algo mayores que las del helio líquido.

El comportamiento del helio 4 a bajas temperaturas es sorprendente en dos aspectos. En primer lugar,permanece líquido incluso después de un enfriamiento extremo. Para solidificar el helio 4 es necesario someter el líquido a una presión superior a 25 atmósferas. Además, el helio 4 líquido alcanza un estado de superfluidez a temperaturas por debajo de 2,17 K (-270,98 °C). En este estado, su viscosidad parece ser casi nula. Forma una película en la superficie del recipiente, por donde fluye sin resistencia. El helio 3 también presenta superfluidez, pero sólo a temperaturas inferiores a 0,00093 K.

Aplicaciones

Entre las muchas aplicaciones industriales importantes de la criogenia está la producción a gran escala de oxígeno y nitrógeno a partir del aire. El oxígeno tiene muchos usos: por ejemplo, en motores de cohetes, en los altos hornos, en sopletes de corte y soldadura o para hacer posible la respiración en naves espaciales y submarinos. El nitrógeno se emplea en la producción de amoníaco para fertilizantes o en la preparación de alimentos congelados que se enfrían con suficiente rapidez para impedir que se destruyan los tejidos celulares. Se usa también como refrigerante y para el transporte de alimentos congelados.

La criogenia ha hecho posible el transporte comercial de gas natural licuado. Sin la criogenia, la investigación nuclear carecería de hidrógeno y helio líquidos para los detectores de partículas y para los potentes electroimanes necesarios en los grandes aceleradores de partículas. Estos imanes también se emplean en la investigación de fusión nuclear. Algunos dispositivos infrarrojos, máseres y láseres también requieren temperaturas criogénicas.

La cirugía criogénica o criocirugía se emplea en el tratamiento de la enfermedad de Parkinson: se destruye tejido selectivamente congelándolo con una pequeña sonda criogénica. Una técnica similar también se ha empleado para destruir tumores cerebrales y detener el avance del cáncer de cuello de útero.

Fundamentos microscópicos de la termodinámica

El descubrimiento de que toda la materia está formada por moléculas proporcionó una base microscópica para la termodinámica. Un sistema termodinámico formado por una sustancia pura puede describirse como un conjunto de moléculas iguales, cada una de las cuales tiene un movimiento individual que puede describirse con variables mecánicas como la velocidad o el momento lineal. En ese caso, debería ser posible, al menos en principio, calcular las propiedades colectivas del sistema resolviendo las ecuaciones del movimiento de las moléculas. En ese sentido, la termodinámica podría considerarse como una simple aplicación de las leyes de la mecánica al sistema microscópico.

Los objetos de dimensiones normales, a escala humana, contienen cantidades inmensas de moléculas (según el Avogadro del orden de 1024). Suponiendo que las moléculas fueran esféricas, harían falta tres variables para describir la posición de cada una y otras tres para describir su velocidad. Describir así un sistema macroscópico sería una tarea que no podría realizar ni siquiera la mayor computadora moderna. Además, una solución completa de esas ecuaciones nos diría dónde está cada molécula y qué está haciendo en cada momento. Una cantidad tan enorme de información resultaría demasiado detallada para ser útil y demasiado fugaz para ser importante.

Por ello se diseñaron métodos estadísticos para obtener los valores medios de las variables mecánicas de las moléculas de un sistema y deducir de ellos las características generales del sistema. Estas características generales resultan ser precisamente las variables termodinámicas macroscópicas. El tratamiento estadístico de la mecánica molecular se denomina mecánica estadística, y proporciona a la termodinámica una base mecánica.

Desde la perspectiva estadística, la temperatura representa una medida de la energía cinética media de las moléculas de un sistema. El incremento de la temperatura refleja un aumento en la intensidad del movimiento molecular. Cuando dos sistemas están en contacto, se transfiere energía entre sus moléculas como resultado de las colisiones. Esta transferencia continúa hasta que se alcance la uniformidad en sentido estadístico, que corresponde al equilibrio térmico. La energía cinética de las moléculas también corresponde al calor, y, junto con la energía potencial relacionada con las interacciones entre las moléculas, constituye la energía interna de un sistema.

La ley de la conservación de la energía se transforma en el primer principio de la termodinámica, y el concepto de entropía corresponde a la magnitud del desorden a escala molecular. Suponiendo que todas las combinaciones de movimientos moleculares son igual de probables, la termodinámica demuestra que cuanto más desordenado sea el estado de un sistema aislado, existen más combinaciones que pueden dar lugar a ese estado, por lo que ocurrirá con una frecuencia mayor. La probabilidad de que se produzca el estado más desordenado es abrumadoramente mayor que la de cualquier otro estado. Esta probabilidad proporciona una base estadística para definir el estado de equilibrio y la entropía.

Por último, la temperatura puede disminuirse retirando energía de un sistema, es decir, reduciendo la intensidad del movimiento molecular. El cero absoluto corresponde al estado de un sistema en el que todos sus componentes están en reposo. Sin embargo, este concepto pertenece a la física clásica. Según la mecánica cuántica,incluso en el cero absoluto existe un movimiento molecular residual. Un análisis de la base estadística del tercer principio se saldría de los límites de esta discusión.