La física moderna parece inaccesible. Se habla de experimentos que solamente puede hacerse en colisionadores como el CERN, el que está en Suiza, que es un esfuerzo de miles de millones de dólares de varios países del mundo. La mecánica cuántica pues, parece que es privativa de los grandes dineros y los grandes científicos.
Pero no necesariamente es así. Se puede construir un detector de partículas, algo así como una cámara de niebla, en donde se quedan las trayectorias de las partículas elementales que nos llegan de todos los confines del Universo. De hecho, hay miles de millones de rayos cósmicos que chocan contra la Tierra en todo momento. Con el siguiente dispositivo se pueden registrar.
El dispositivo a construir en casa es una cámara de niebla continuamente sensible de difusión. Originalmente se desarrolló en la Universidad de California en 1938. En este tipo de detectores se usa alcohol evaporado para hacer una niebla que extremadamente sensible a las partículas que pasan.
Para construir una cámara de niebla se requieren los siguientes materiales y pasos:
Materiales:
- Un envase plástico (como una pecera), con una tapa sólida (de plástico o metal).
- Un tapete pequeño
- Alcohol isopropílico (90% de pureza o más).
- Lentes y guantes protectores
- Hielo seco (dióxido de carbono congelado)
Pasos:
- Corte el tapete del tamaño de la pecera. Péguelo dentro de la misma, en el fondo, donde normalmente se pone arena y un cofre del tesoro.
- Una vez asegurado el tapete, rociélo con el alcohol isopropílico hasta que se sature. Quite el exceso de alcohol que pueda encontrarse.
- Coloque la tapa sobre el hielo seco haga que se mantenga de forma horizontal. Puede ponerse el hielo seco en un contenedor para que la tapa quede en forma más estable.
- Ponga la pecera de cabeza de manera que el tapete quede en la parte superior y la boca del tanque, el otro extremo, sobre la tapa.
- Espere unos 10 minutos. Apague las luces y use una linterna para alumbrar el tanque.
Arte por Sandbox Studio, Chicago
Lo que ocurre en la cámara de niebla entonces es lo siguiente: el alcohol absorbido en el tapete está a temperatura ambiente, pero el alcohol evaporado se hunde hacia el hielo seco. Se enfría entonces y se convierte en un líquido. El aire en la parte inferior del tanque está ahora supersaturado. Esto hace que se forme una niebla como la que se produce en las mañanas de otoño.
Ahora, cuando las partículas pasan por la cámara de niebla, hace chocar las moléculas atmosféricas con algunos electrones, causando que las moléculas se conviertan en iones cargados. El alcohol atmosférico es atraído a estos iones y formas pequeñísimas gotas, que es lo que vemos eventualmente como trayectorias.
Pero más allá de la construcción de la cámara de niebla, se puede saber algunas cosas de acuerdo a las trayectorias de las partículas que pasan a través de esta:
Trayectorias cortas gruesas – No son rayos cósmicos, sino átomos de radón atmosférico que escupen una partícula alpha (dos protones y dos neutrones). El radón es un elemento radiactivo que se encuentra en la atmósfera en bajas concentraciones. Las partículas alpha tienen a todo esto poca energía, por lo que dejan una trayectoria corta y gruesa.
Trayectorias largas derechas – Se obtienen muones. Estos son primos pesados de los electrones que se producen cuando los rayos cósmicos chocan con moléculas atmosféricas en la alta atmósfera. Porque son muy masivos, los muones trazan línea rectas largas.
Trayectorias en zigzag y curvas – Los electrones y positrones son partículas ligeras que rebotan con las moléculas del aire, dejando trayectorias en zigzag o curvas, muchas veces a manera helicoidales.
Trayectorias como tenedores – Si usted llega a ver esto, entonces estará viendo cómo decae una partícula. Muchas de ellas son inestables y decaen en partículas más estables. Si usted observas algo así, está mirando uno de los fenómenos de decaimiento más interesantes en la física.
Esto es lo que básicamente hicieron los físicos en los años 30s del siglo pasado para poder ver las trayectorias dejadas por las cuasi-invisibles partículas. Hoy todo esto parece trivial, pero en su momento abrió un espectro de posibilidades inimaginables.