Las lágrimas de Batavia (o las gotas del Príncipe Rupert) son un fenómeno de vidrio sorprendente que demuestra claramente la fuerza y vulnerabilidad de la tensión interna de los materiales.
Se obtienen cuando una gota de vidrio fundido se deja caer en agua fría.
El vidrio se enfría instantáneamente por fuera, formando una corteza sólida, mientras que el núcleo caliente se enfría más lentamente y se contrae, tirando de la envoltura externa hacia adentro.
Gracias a esto, dentro de la gota se crea una tensión mecánica colosal.
El nombre de este fenómeno es un ejemplo clásico de cómo el nombre de una persona que no inventó el objeto, pero lo mostró a tiempo a la gente adecuada, entró en la historia.
Estos son dos rasgos principales y totalmente opuestos de esta gota:
La increíble resistencia de «la cabeza»:
Por la parte gruesa y redondeada de la gota se puede golpear con un martillo, dispararle con un pistola o intentar aplastarla con una prensa hidráulica: seguirá intacta. Las capas externas están comprimidas con tanta fuerza que prácticamente no se pueden romper.
La fragilidad absoluta de «la cola»:
La gota tiene una colita larga, fina y en forma de espiral. Si se la rompe un poco, o incluso solo se la raya, el equilibrio de fuerzas se altera al instante. Se libera una enorme tensión interna y toda la gota estalla en una fracción de segundo, convirtiéndose en un polvo de vidrio. La velocidad de propagación de esa grieta supera los 1,5 km/s (aprox. 5400 km/h).
Es uno de los ejemplos físicos más llamativos de cómo el temple y la distribución interna de las fuerzas pueden cambiar las propiedades del material frágil al que estamos acostumbrados.
¿Cómo se las arreglaron para «inventarlas»?
Todo empezó en los talleres de fabricación de vidrio del norte de Europa (principalmente en Mecklenburgo y en los Países Bajos) a principios del siglo XVII.
El proceso de soplar vidrio requiere un calor extremo. Cerca de cada horno de fusión, los sopladores siempre colocaban cubos o barreños con agua fría: los necesitaban para enfriar las herramientas (tubos, pinzas) y para apagar rápidamente cualquier incendio accidental.
Cuando el maestro terminaba el trabajo o limpiaba el tubo de soplado, el exceso de vidrio fundido y líquido caía hacia abajo. De vez en cuando, esas gotas calientes caían directamente en cubos llenos de agua. Los sopladores notaron que, al solidificarse en el agua, esos «renacuajos» se comportaban de forma extraña: no se rompían al golpearlos, pero explotaban al instante si les arrancaban la punta.
En la Europa del siglo XVII, estos juguetes de vidrio ya eran conocidos. Los hacían sopladores de vidrio del norte de Alemania (aprox. desde 1625) y de los Países Bajos, vendiéndolos como divertidos souvenirs. Por eso, en aquella época a menudo se les llamaba «lágrimas batavas» (Batavia, nombre histórico de los Países Bajos) o «lágrimas prusianas».
¿Por qué precisamente el príncipe Rupert?
El nombre de Rupert del Palatinado (el príncipe Rupert de el Rin) quedó asociado a estas gotas tras la siguiente cadena de acontecimientos:
En 1660, Rupert llevó consigo varias de esas gotas de vidrio desde Europa continental a Inglaterra y se las obsequió como un regalo original al rey Carlos II.
El rey, intrigado por la potencia oculta y la fragilidad del souvenir, entregó cinco gotas a la recién creada Royal Society de Londres (la principal organización científica de Inglaterra en aquel tiempo), con la petición de averiguar cómo funcionaba eso.
¿Dónde se aplica hoy en día?
Estudiar las gotas de Rupert no es solo satisfacer la curiosidad, sino una parte importante de la ciencia aplicada:
Vidrio templado: El principio de la gota de Rupert (enfriamiento rápido con aire o temple químico) dio base para crear vidrios súper resistentes para pantallas de smartphones modernos (por ejemplo, Gorilla Glass) y para parabrisas de automóviles. De manera similar, resisten los impactos en el plano, pero pueden desintegrarse por un daño puntual en el borde.
Vulcanología: En investigaciones recientes, científicos de la Universidad de Bristol utilizaron la fragmentación (desintegración explosiva) de las gotas de Rupert para modelar procesos en los conductos de los volcanes. Esto ayuda a entender cómo la tensión geotérmica hace que el magma se convierta instantáneamente en ceniza volcánica al entrar en contacto con el agua.