lunes, 9 de marzo de 2015

Viendo la invisible radiación

Una de las cosas que asusta tanto de la radiactividad es que es invisible. Los núcleos atómicos inestables del material radiactivo se desintegran de vez en cuando y emiten trozos con muy alta energía. Dependiendo del núcleo serán radiaciones alfa, beta, gamma o neutrones. Esas radiaciones normalmente no se ven, salvo que el medio en el que se propagan revele su camino de algún modo:


Lo que se ve en la animación anterior es un trozo de mineral de uranio (pechblenda) en una cámara de niebla. Se trata de un recipiente lleno de vapor en condiciones de sobresaturación. Eso quiere decir que a esa presión y temperatura el vapor puede pasar a líquido, a falta de un lugar en el que hacerlo (lo que se llama un centro de nucleación). Esos centros de nucleación los proporcionan los átomos ionizados. De esta forma, cada partícula ionizante emitida por el mineral va dejando en su camino una estela de gotitas de líquido. Le figura está tomada de Sploid, y se trata de una cámara de niebla llena de vapor de alcohol. Estos dispositivos son los tatarabuelos de los detectores de partículas que se usan en aceleradores como el LHC, pero su sencillez y lo visual de su funcionamiento resultan maravillosos.

Otro procedimiento físico, no menos maravilloso, permite ver neutrones en este caso (lo de antes eran partícuals alfa). Lo que se ve es un reactor nuclear de fisión en el momento de arrancar (también de Sploid):


El destello de luz azul que se ve está causado por el chorro de neutrones que sale del reactor en el momento de arrancarlo y pasan por el agua en la que está sumergido. Se trata "radiación de Cherenkov", denominada así en honor del físico ruso que la detectó experimentalmente por primera vez (y por lo que obtuvo el Nobel en 1958).

Es el equivalente luminoso a la ruptura de la barrera del sonido. Cuando un avión vuela más rápido que la velocidad del sonido (en el medio por el que viaja, claro) las ondas sonoras emitidas en diferentes momentos se amontonan en determinados puntos generando un aumento de presión importante, la suma del generado por cada onda. En la figura de la izquierda se ve bastante claramente el efecto.

La luz también son ondas y puede suceder el mismo fenómeno... salvo que la velocidad de la luz es un valor máximo, nada puede ir más deprisa ¿no?. Es así siempre que hablemos de la luz en el vacío, claro. En el agua (con un índice de refracción de 1,33) la luz viaja un 25% más despacio que en el vacío, por lo que si podría haber cosas que viajasen más rápido de que luz en el agua y menos que la luz en el vacío. Eso es lo que le ocurre a los neutrones que emite la fisión del uranio, y el destello azul que se percibe es el resultado de la ruptura de la "barrera de la luz" por ellos.

La radiación sigue siendo técnicamente invisible. Ni vemos realmente las partículas alfa ni los neutrones, pero la cámara de niebla y la radiación de Cherenkov los revelan de una forma tan directa y visual... en realidad es algo muy muy parecido a verla realmente. De hecho tendríamos que definir con precisión qué es ver, pero eso lo dejamos para otro día.
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