Cómo construir un detector de partículas en casa

Desde el gran boom del LHC y el CERN en Ginebra, los detectores de partículas se han convertido en el míto y cúlmen de la ingeniería de investigación actual. Sin embargo la detección de partículas es algo que se lleva haciendo en física más de 100 años. Las primeras medidas de la masa y la carga del electrón; el descubrimiento de los rayos cósmicos y de los múltiples hadrones naturales se realizaron con técnicas que hoy día podemos reproducir en casa fácilmente.

El primer paso consiste en pegar la felpa al fondo del recipiente transparente; podemos utilizar un vaso de plástico, un tarro de cristal… Es recomendable utilizar pegamente, aunque no es necesario mientras esta se mantenga firmemente en el fondo del recipiente. A continuación mojamos con el alcohol la felpa negra de forma que quede muy empapada, pero que no gotee.

A continuación ponemos el recipiente boca abajo y lo colocamos sobre una superficie que cierre bien y que tenga debajo el hielo seco. Lo que queremos con esto es crear una gran diferencia de temperatura entre la felpa y la parte de abajo, además de un buen sellado para que el alcohol no pueda escapar.

La cámara de niebla está ya terminada, lo único que necesitamos ahora es esperar hasta que veamos pequeños hilitos blancos formarse en el interior del tarro. Lo más recomendable es apagar las luces de la habitación e iluminar el tarro/vaso con un linterna de forma lateral, como veis en el vídeo.

El mecanismo de funcionamiento es bastante sencillo. La parte superior, la de la felpa empapada, está a un temperatura a la que el alcohol se evapora, llenando de este vapor el vaso. Sin embargo, la temperatura a la que se encuentra la parte de abajo (en contacto con el hielo seco) es inferior a la temperatura de condesación del alcohol y tiende a condensarse. Pero la condensación solo puede producirse entorno a imperfecciones o irregularidades.

Es algo similar a lo que ocurre cuando enfriamos agua pura por debajo de 0ºC, solo que en este caso, en lugar de un golpe, nuestro desencadenante es una partícula subatómica o un rayo cósmico. Cuando una de estas partículas atraviesa el recipiente puede ionizar las moléculas de alcohol. Estos iones son el desencadenante de la condensación. El hilillo fino que vemos son microgotas de alcohol condensándose al paso de una partícula subatómica.

Para que el efecto sea más apreciable podéis calentar con vuestra mano la parte empapada para crear una mayor diferencia de temperatura. Además, podeis comprar una fuente radioactiva (las que se comercializan no perfectamente seguras) que nos garantiza menos tiempo de espera y efectos más vistosos, como podéis ver en el segundo vídeo. Necesitaréis una fuente de partículas Alfa, que son las más vistosas.

Os animo a que lo probéis en casa y veais que las partículas subatómicas y los detectores más avanzados no son algo completamente incomprensible. De hecho, muchos de los mecanismos empleados en el CERN son iguales o similares al que acabamos de ver nosotros. De hecho con un poco de bibliografía, un imán y mucha maña, podéis incluso determinar qué tipo de partícula es. Si a alguno le interesa lo explico en los comentarios.