Premio Nobel a la educación

No importa lo inteligente que sea una persona, no importa lo elegante que sea su hipótesis, si ésta no concuerda con las observaciones, es errónea.

Así exponía Richard Feynman durante una de sus famosas Lectures lo que consideraba la clave del del método científico. Y probablemente, el descubrimiento del positrón sea uno de las mejores historias que ejemplifican las palabras de Feynman.

Una hipótesis: el electrón con energía negativa.

Un tipo inteligente: Dirac.

Una teoría elegante: una que combinaba la mecánica cuántica con la relatividad especial e introducía el concepto de spin.

El propio Dirac no pensaba que esa nueva partícula que predecían sus ecuaciones tuviese que existir forzosamente. Podría ser que simplemente fuese un artificio matemático resultado de su nueva formulación.

No obstante, la prueba experimental de la existencia de esa partícula hipotética vendría como caída del cielo. Entre 1911 y 1913, el físico austriaco Victor Hess, descubrió que había un tipo de radiación que penetraba en la atmósfera terrestre proveniente del espacio exterior. Años más tarde, Robert Milikan bautizó a esta radiación, cuya composición era desconocida, con el nombre de “rayos cósmicos”.

De entre las diferentes especies de partículas que componen los rayos cósmicos, Carl David Andreson encontraría una partícula que revolucionaría no solamente la física sino nuestra visión del Universo entero. Con el descubrimiento del positrón, Anderson cerró el círculo del método científico seis años después de que Dirac lo comenzase. Para detectar los electrones con carga positiva Anderson utilizó la mejor tecnología en detección de partículas que existía en la época: una cámara de niebla.

1039px-positrondiscovery3

El físico escocés Charles Thomson Rees Wilson inventó la cámara de niebla a principios del siglo XX. La cámara contiene un vapor de agua o alcohol sobresaturado. Cuando una partícula cargada atraviesa el gas, éste se ioniza y genera núcleos de condensación, dejando tras de sí una estela apreciable a simple vista, muy similar a las trazas que dejan los aviones que surcan los cielos.

Observando las características de las diferentes trazas se pueden estudiar las características de las partículas que atraviesan el medio. Una traza fina y larga correspondería a una partícula ligera y muy energética mientras que una traza gruesa y corta correspondería a una partícula más pesada.

5500256
Cámara de niebla del CERN utilizada para investigar los rayos cósmicos

Gracias al descubrimiento del positrón Carl Anderson ganó el premio Nobel de física en 1936, tres años después de que lo hiciese Dirac por el desarrollo de la mecánica cuántica.

Hoy en día, hemos sustituido las cámaras de niebla por gigantescos dispositivos electrónicos mucho más precisos y eficaces en la identificación de los productos que se generan de las colisiones que se producen en el LHC. Aunque en realidad las cámaras de niebla no han quedado totalmente en desuso. De hecho, hoy siguen jugando un papel crucial en una de las misiones más importantes del CERN: la educación.

Pese a que el CERN es ampliamente conocido por su labor en la investigación de la física fundamental, también desempeña una importante labor educativa. Se cuentan por centenares los estudiantes que cada día visitan el CERN y descubren de primera mano lo que significa la física de verdad. Pero lejos de ser una actividad pasiva, los estudiantes tienen la oportunidad de interactuar en primera persona con la física de partículas gracias a un proyecto que dos estudiantes de doctorado comenzaron hace un par de años.

Julia Woithe y Alex Brown iniciaron conjuntamente un proyecto para intentar entender cómo los estudiantes aprendían física. A ese proyecto le dieron el nombre de S’Cool Lab. El CERN les proporcionó el apoyo logístico y un espacio. Un laboratorio en el que los estudiantes que visitan el CERN interactúan directamente con la física de partículas. Y uno de los experimentos estrella, es la construcción de una cámara de niebla muy similar a la que Anderson utilizó para descubrir el positrón. De esta manera, la cámara de niebla ha pasado de ser un instrumento de premio Nobel a un instrumento educativo.

Estudiantes observando las trazas que las partículas dejan en una cámara de niebla
Estudiantes observando las trazas que las partículas dejan en una cámara de niebla

El momento más especial como tutor del S’Cool Lab es el instante en el que los estudiantes ya tienen preparada su cámara de niebla y se apagan las luces de la sala. En ese momento la emoción inunda la sala cuando los “¡Ooooooooh!” de los estudiantes se van sucediendo a medida que las trazas de las diferentes partículas van apareciendo en sus detectores.

La ciencia tiene ese carácter tan especial. Lo que un día sirvió para revolucionar nuestra compresión del Universo hoy sirve para crear nuevas vocaciones científicas, que valen más que diez premios Nobel. Y de ahí que la ciencia sea tan apasionante. Y lo es más cuando uno se da cuenta de que los jóvenes de hoy descubren por sí mismos lo que décadas atrás muy pocos eran capaces de entender, gracias al pilar de conocimiento que nos ha llevado a ser lo que somos hoy.

Todo el que entra en el CERN, entra a hombros de gigantes y sale viendo mucho más lejos de lo que veía cuando entró.

Este artículo lo escribe Héctor García Morales. Estudió física en la Universitat de Barcelona, completó un máster en aceleradores de partículas para posteriormente acabar realizando el doctorado en el CERN. En paralelo al doctorado hizo un Máster en Comunicación Científica en la UPF. Actualmente es postdoc en el CERN a través de la Royal Holloway University of London y trabaja en la mejora del LHC. Posee un canal de divulgación sobre el CERN: CERNtrípetas (Youtube y Twitter). Explicar ciencia es lo mejor que le puede pasar a un científico.

Información práctica

Si como profesores o alumnos estáis interesados en venir al CERN y participar en el S’Cool Lab, podéis encontrar la información necesaria en los siguientes enlaces:

-Información general sobre el S’Cool Lab: http://scool.web.cern.ch/

 -S’Cool Lab Summer camp: http://scool.web.cern.ch/content/scool-lab-summer-camp

 Y si queréis construir vuestra propia cámara de niebla en casa podéis seguir las instrucciones de mi amigo Javier Santaolalla en Date un Vlog: ¿Cómo construir una cámara de niebla?

2 Comentarios

Participa Suscríbete

hector

De la ecuación de Dirac se deducen dos posibles soluciones para el electrón, una con energía positiva, la habitual, y otra con energía negativa, que acabaría siendo el positrón. Textualmente en el paper original expone:
“[…] For this second class of solution W (la energía) has a negative value. […] Such transition would appear experimentally as the electron suddenly changing its charge from -e to e, a phenomenon which has not been observed.”

Deja un comentario

Tu email nunca será mostrado o compartido. No olvides rellenar los campos obligatorios.

Obligatorio
Obligatorio

Puedes usar las siguientes etiquetas y atributos HTML: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>