Feliz año nuevo. Un ramillete de globos de helio se pierden en la altura mientras brindo por la llegada de un año más. Los globos desaparecen en la oscuridad tan rápido como el champaña. La copa vacía no es un escenario tan triste. Mis amigos siguen abriendo botellas y da la impresión que hay más del que seré capaz de beber. 

Pero el helio, ese que perderemos en la atmósfera y nadie parece echar de menos, corre una suerte mucho más trágica. A diferencia del champaña, dorado y renovable recurso, el helio se nos acaba. Muy pronto los festejos no tendrán más globos elevándose hacia el cielo. Muy pronto tendremos que conformarnos sólo con champaña.

Quizás no es tan extraño: el helio es un elemento solitario. Odiaría las celebraciones. Se va volando. 

Es el segundo elemento más liviano de la tabla periódica después del hidrógeno. En su núcleo contiene dos protones y -en su forma más común- dos neutrones. A temperaturas y presiones terrestres, se encuentra en estado gaseoso. Los electrones que rodean al núcleo están tan cómodamente dispuestos, que no tienen incentivo alguno en compartir sus órbitas con algún otro elemento. Esto significa que el helio, en condiciones normales, no genera enlaces con nadie. Normalmente encontramos a sus átomos dispersos, a distancias grandes de otros átomos, esto es, en forma de gas. Un gas inerte o noble, como todos sus compañeros de la columna derecha de la tabla periódica. Y como no genera enlaces, tampoco se relaciona con las moléculas de nuestra biología. Así, el helio no tiene sabor ni olor ni es tóxico. 

Además, es un gas de densidad muy baja, por lo que flota por sobre casi todos los demás. De ahí los globos. 

La nobleza del helio explica varias de sus propiedades más notables. Como es malo para generar enlaces, es el gas más difícil de liquidificar o solidificar. Debemos bajar su temperatura por debajo de los -269 °C (4 grados sobre el 0 absoluto de temperatura) para tenerlo en estado líquido. A esta temperatura y a presión atmosférica, es el único elemento que nunca estará en estado sólido.

hello helio

El 22 de diciembre de 1870 habría un eclipse total visible desde la cuenca del Mediterráneo. Pero el astrónomo francés Pierre Janssen, un hombre obsesionado con el Sol, vivía en París, ciudad que en ese momento estaba sitiada por las fuerzas prusianas de Federico III. No había forma de viajar al sur para aprovechar el evento astronómico que le permitiría estudiar su estrella favorita. 

Su obsesión científica, sin embargo, era irrefrenable. Sus colegas ingleses le habían conseguido un salvoconducto para traspasar las líneas prusianas en una expedición científica. Pero Janssen, un patriota, no aceptaba esa humillación, por lo que decidió emprender un viaje aéreo, y el 2 de diciembre embarcó el Volta, globo aerostático en el que escapó de París. El 22 de diciembre estaba en Orán, Argelia, esperando el eclipse. Fue un fracaso: lo que no pudo el ejército prusiano, lo consiguieron las nubes, y no pudo ver el espectáculo. 

Dos años antes, el mismo Janssen, observando un eclipse en India, se había dado cuenta de un componente de la luz solar que nadie había notado. Era luz amarilla, de una longitud de onda que no podía ser explicada por ninguna sustancia conocida en la Tierra. Un poco más tarde, ese mismo año, el astrónomo inglés Norman Lockyer, fundador de la revista Nature, observó el mismo fenómeno. Convencido de que se trataba de un nuevo elemento, lo llamó helio, en honor al dios griego del Sol. Y como si la historia hubiese querido homenajear a Janssen y a su audaz escape en globo, el nuevo elemento se transformaría con el tiempo en el más importante, seguro y útil  relleno para todo tipo de globos aerostáticos. 

Helio y la tierra

Curiosamente, el helio fue observado en el espacio antes  que en la Tierra.  Tuvieron que pasar 14 años para que el físico italiano Luigi Palmieri detectara su presencia en la lava del volcán Vesubio, y 11 años más para que fuese aislado de un mineral rico en uranio llamado cleveíta, en honor al químico sueco Per Teodor Cleve, uno de los primeros en lograr extraer suficiente helio del mineral como para estudiar sus propiedades.

El helio es el segundo elemento más abundante del universo después del hidrógeno, pero es escaso en la Tierra. Es demasiado liviano para quedar atrapado en la atmósfera en cantidades importantes, y como es huraño, no forma compuestos con otros átomos. Sin embargo, se puede crear. 

Fue el gran físico inglés Ernest Rutherford quien en 1907, el mismo año de la muerte de Pierre Janssen, mostró que las partículas alfa, un componente común de las emisiones radiactivas, no eran otra cosa que núcleos de helio. El uranio presente en la cleveíta, por ejemplo, decae en otros átomos más estables emitiendo estas partículas, que son atrapadas dentro del mineral,  transformándose en los átomos de helio que podía recolectar Cleve en Suecia. Las entrañas de la Tierra son, de este modo, una buena fuente de helio, el que hoy se extrae, principalmente en Estados Unidos, de los yacimientos de gas natural. Lamentablemente el proceso de formación es muy lento. Y el helio se nos está acabando.

Hace unas semanas, una nota del New York Times daba cuenta de que, aunque el mundo ha enfrentado escasez de helio antes (como en 1958, cuando los globos del popular desfile de Macy’s fueron llenados con aire y remolcados por camiones), “la que vivimos actualmente es una de las peores, tanto por su escala como por su duración”. Es un problema desatado por varios factores, entre ellos la caída del precio del gas natural -lo que disminuye el incentivo para su explotación- y el retraso en la construcción o problemas de funcionamiento en las plantas de Qatar, Argelia y Estados Unidos. Además, detalla el reportaje del New York Times, la planta en Armadillo, Texas, que produce el 30% del helio del mundo y que es propiedad del gobierno federal, está siendo sometida a presiones regulatorias que podrían afectar aún más su rendimiento.  

En corto, la producción no está dando abasto para satisfacer la demanda. Y ésta es cada vez mayor.  

FRÍA COMO EL HELIO

La importancia del helio en nuestra sociedad poco tiene que ver con los globos que desaparecieron en la oscuridad los primeros segundos del 1 de enero. Un dato: los imanes del Gran Colisionador de Hadrones (LHC) utilizan 120 toneladas de helio para su refrigeración (y su precio es similar al del champaña, con la gran diferencia de que sube año a año, debido a su escasez). 

Todo empezó cuando Heike Kamerlingh Onnes, el Sr. Frío de la ciencia, logró liquidificar el helio. Onnes, quien también fue el primero en observar la superconductividad a bajas temperaturas, ganó el premio Nobel de Física en 1913 por este triunfo. Fue capaz de llevar al helio a una temperatura de apenas 1,5 grados sobre el 0 absoluto (-271,5°C) y aún se mantenía líquido. Note las implicancias de este descubrimiento: tenemos un fluido que se mantiene líquido a temperaturas tan bajas que cualquier otra cosa ya estaría en estado sólido. 

Estamos en presencia del rey de los refrigerantes. Con el helio, por ejemplo, podemos bajar la temperatura de ciertos materiales hasta transformarlos en superconductores, esto es, conductores de electricidad capaces de transmitir una corriente eléctrica sin resistencia alguna. Esto es precisamente lo que requiere el LHC. Conseguir temperaturas suficientemente bajas como para producir, en bobinas superconductoras, los enormes campos magnéticos que se requieren para dirigir los haces de partículas que se harán colisionar. El LHC es el refrigerador más grande del planeta.  

Pero no es necesario ir tan lejos. Imanes hechos de superconductores podemos encontrar en cualquier hospital del mundo. Los equipos de imágenes por resonancia magnética son parte esencial de la medicina contemporánea. Dentro de cada uno fluye helio líquido que enfría sus magnetos. Sin helio, al menos por ahora, estas máquinas serían imposibles. 

En resumen, necesitamos al solitario elemento tanto o más que al champaña. Tiene sentido entonces que mientras alzo una nueva copa, escucho cómo Tom Waits canta esa canción de Mark Orton: “ese beso enceguecedor sopla helio dentro de mi corazón…”.