El Cuerpo negro y los nanotubos

El nombre "cuerpo negro" fue introducido por Gustav Kirchhoff en 1862. La luz emitida por un cuerpo negro es denominada radiación de "cuerpo negro". 

Un "cuerpo negro" es un objeto teórico que absorbe toda la luz y toda la energía que incide sobre él. Ninguna radiación incidente se refleja o atraviesa un "cuerpo negro" ideal. Un "cuerpo negro" ideal emite luz y constituye un modelo físico en el estudio de la emisión de las radiaciones electromagneticas.

Todo cuerpo emite energía en forma de ondas electromagnéticas, radiación que es emitida incluso en el vacío. Cuanto más elevada es la temperatura del emisor mas intensa es dicha radiación. A temperatura ambiente la energía radiante emitida por un cuerpo corresponde a longitudes de onda superiores a las de la luz visible. Al elevarse la temperatura de ese cuerpo no sólo aumenta la energía emitida, sino que también lo hace a longitudes de onda más cortas, es por ésta razón es por la que un cuerpo cambia de color cuando se calienta. Los cuerpos no emiten con igual intensidad a todas las frecuencias o longitudes de onda.

Una superficie negra mate tiene un poder emisor mayor que una superficie brillante. Por eso, la energía emitida por un filamento de carbono incandescente es mayor que la de un filamento de platino a la misma temperatura. La ley de Kirchhoff establece que un cuerpo que es buen emisor de energía es también buen absorbedor de dicha energía. Así, los cuerpos de color negro son buenos absorbedores y el "cuerpo negro" es un cuerpo ideal.

La radiación del cuerpo negro
Si por ejemplo, tuviésemos una cavidad cuyas paredes estuvieran a una cierta temperatura. Los átomos que componen las paredes estarían emitiendo radiación electromagnética y al mismo tiempo absorberían la radiación emitida por otros átomos de las paredes. Cuando la radiación encerrada dentro de la cavidad alcanzase un equilibrio con los átomos de las paredes, la cantidad de energía que emitirían los átomos en la unidad de tiempo sería igual a la que absorben. Por lo tanto, la densidad de la energía del campo electromagnético existente en la cavidad sería constante.

Si realizaramos  una pequeña apertura en esa cavidad, parte de la radiación se escaparía y se puedría analizar. El agujero se vería muy brillante cuando el cuerpo está a alta temperatura, y aparecería completamente negro a bajas temperaturas. A cada frecuencia le corresponde una densidad de energía que depende únicamente de la temperatura de las paredes de la cavidad, independientemente del material del que estén hechas dichas paredes.

Hasta 1980 la sustancia más negra que existía era una aleación de níquel y fósforo y fue mejorada en 1990 por investigadores japoneses, hasta conseguir una reflectancia de 0,16% de la luz visible, es decir, 25 veces menos que la pintura negra mate normal. 


Hace dos años, en 2008, estudios experimentales se consiguó con una marerial creado con nanotubos de carbono una reflectancia de tan solo el 0,045%.

Mi inquietud sobre este tema, radica en lo parecido que resulta esto con la gama de colores por las que pasan las estrellas, ya que cambian su color o radiación espectral durante su vida de forma semejante a la de un "cuerpo negro". Más fascinate es aún pensar en la materia oscura ya que si toda esa "materia" es negra, quiere decir que está absorbiendo luz y por lo tanto, esa luz que no es reflejada ni transimitida, por fuerza, debe ser trasformada en energía y/o en calor. Quizás sea ésta la razón de las investigaciones cientificas sobre la "energía de punto cero".