Vapor sobresaturado, rastros de burbujas y contadores Geiger - Primera parte

Una estela es suficiente para localizar un pequeño barco desde el aire. Hasta puede decirnos algo de sus dimensiones y velocidad. Y un rastro de burbujas puede permitirnos visualizar el movimiento de las invisibles partículas subatómicas.

¿Como ver algo tan diminuto que escapa a cualquier microscópico óptico o electrónico? ¿Como conocer la trayectoria de partículas que pueden desplazarse cerca la velocidad de la luz? Este era el problema que tenían los físicos a mediados del siglo XX. Lo cierto es que no era un problema nuevo, pero sus instrumentos estaban limitados para todo lo que querían descubrir. Su mejor herramienta por aquel entonces era la cámara de niebla. La idea básica era sencilla, si buscas detectar algo diminuto utiliza un sistema inestable que pueda cambiar de estado con una cantidad de energía diminuta.

La cámara de niebla mas básica consiste en un recipiente lleno de una mezcla de aire y vapor de agua sobresaturado, es decir con una humedad relativa mayor del cien por cien. Para conseguir esta mezcla se expandía la mezcla en un cilindro con lo que se enfriaba y dejaba el vapor listo para condensarse rápidamente. En la vida real una humedad tan alta provoca condensaciones como el rocío de madrugada.

La genial idea de Charles Thomson Rees Wilson, un físico escocés de principios del siglo XX, fue recordar que los iones también actuaban como excelentes núcleos de condensación. Y la radiación que incidía sobre la mezcla generaba esos iones. Las diminutas gotas de líquido que se formaban a lo largo de la trayectoria de la radiación podían ser fotografiadas lo que permitía detectar la radiación. Y, si además la cámara esta dentro de un campo eléctrico o magnético, las trayectorias eran curvadas por dicho campo por lo que era posible conocer la carga de la radiación incidente. Era un ingenioso invento del siglo XIX que funcionaba estupendamente sin necesidad de sofisticados detectores electrónicos que aun nadie había inventado. E incluso permitía descubrir partículas nuevas como el positrón que aparece en esta foto.




La versión original solo podía utilizarse de manera intermitente ya que era necesario devolver a la cámara a su situación inicial tras un corto espacio de tiempo. Variantes más sofisticadas utilizaban diferentes diseños y vapores de otros elementos para mejorar su funcionamiento y sensibilidad. La última variante, la cámara de niebla por difusión, podía utilizarse de forma continua y aun ahora pueden comprarse modelos como el de la foto como herramientas educativas.



Para mejorar la capacidad de detección era necesario buscar sistemas aun más inestables. En el próximo texto veremos otras dos ideas que nacieron en el siglo XX. Usar burbujas en lugar de gotas o provocar una "avalancha" de electrones.