Marietta captura estrellas

Marietta captura estrellas, 

rayos cósmicos inmortalizados 

en emulsión fotográfica. 

Cecil Frank Powell cayó fulminado al suelo mientras paseaba apaciblemente por el valle italiano de Valsassina, en las estribaciones de Los Alpes. En el lugar donde murió se erige hoy un banco conmemorativo con una placa. Durante su última hora habían atravesado su cuerpo unos 400 muones, un hecho insólito.

Estos lodos de aquellos barros porque, literalmente, esta historia comienza con una búsqueda en el fango de aguas marinas profundas. El físico sueco Hans Pettersson había llegado en 1923 al Instituto para la Investigación del Radio de Viena, una institución que le permitiría determinar la antigüedad de sedimentos marinos empleando radiactividad. Durante su estancia en el instituto el interés de Pettersson se amplió, para lo cual encargó a una investigadora recientemente incorporada, Marietta Blau, que estudiase si una emulsión fotográfica podría servir como método para detectar las partículas que emiten los elementos radiactivos. 

En los inicios de la fotografía, cuando en una placa plateada quedaba impresionada una imagen mediante la técnica del daguerrotipo, el astrónomo François Arago describió el proceso como “fantástica sinfonía submolecular”, una expresión poética con la que quiso ilustrar las complejas interacciones entre la luz y los elementos que intervenían en la captura y fijado de la imagen, como el yodo, la plata o el mercurio. Marietta, con este inocente encargo, reorientó su ámbito de trabajo para componer su propia “sinfonía submolecular” con la que adaptar las placas fotográficas a las impresiones de un mundo invisible. En el Instituto para la Investigación del Radio disponía de fuentes de radiación, como el polonio, para ensayar diversas emulsiones que elaboraba con sales de plata en el seno de una fina capa de parafina. Las partículas emitidas atravesaban la parafina dejando, tras el revelado, una traza de plata ennegrecida visible bajo el microscopio.

Sección de una placa fotográfica como las utilizadas por Marietta Blau.

El bromuro de plata (AgBr) presente en la gelatina reacciona al paso

de una partícula cargada y deja un rastro indeleble. 

Como una experta en balística que estudiase disparos de proyectiles sobre un bloque de gelatina, Marietta ensayó con distintas emulsiones para determinar la sensibilidad a diferentes partículas hasta el punto en que podía distinguir el “calibre” de los proyectiles. Cuando la partícula se trataba de un núcleo de helio, dejaba tras su paso una traza de grano más grueso que la creada por un núcleo de hidrógeno. Uno de sus descubrimientos más desconcertantes vino de la mano del amarillo de pinacriptol, un pigmento que hacía que una placa fotográfica se volviese menos sensible a la luz. Si se reducía la acción de los fotones sobre la placa, disminuía el “ruido de fondo” para distinguir con más nitidez las trazas de las partículas. Curiosamente, las emulsiones bañadas en amarillo de pinacriptol se comportaban mucho mejor para detectar protones, “todo un misterio que un desensibilizador aumente la sensibilización para detectar estas partículas”, decía Marietta.

Su particular “bloque de gelatina” estaba preparado para enfrentarse a los proyectiles de un nuevo francotirador, solo que este se encontraba en un lugar más inaccesible. Los rayos cósmicos, una intensa radiación procedente del espacio exterior, bombardean las capas más altas de la atmósfera y crean cascadas de partículas exóticas, entre ellas los muones. La intensidad de esta radiación se incrementa con la altura, por lo que Marietta debe pertrechar su mochila y ascender a una montaña para intentar capturarla. Es el propio descubridor de los rayos cósmicos, Viktor Hess, quien le permite utilizar el observatorio de Hafelekar, situado a 2.300 metros de altitud en el norte de Innsbruck, donde Marietta expondrá sus placas durante cinco meses. Lo que observa en esta ocasión es un comportamiento completamente distinto. Lejos de las trayectorias lineales a las que estaba acostumbrada, en este caso ve grupos de trazas que parten radialmente de un mismo punto. Es muy probable, piensa, que un rayo cósmico haya colisionado con un átomo de plata o de bromo de la propia emulsión y lo haya desintegrado. Su huella le inspira a Marietta el nombre de estrellas de desintegración.

Desde este momento, la fortuna de Marietta comenzaría su declive como esos átomos disgregados que dejaban su impronta en la gelatina. Como cualquier fotógrafo, que aspira a acercarse más a su objetivo, Marietta solicita en dos ocasiones que se incluyan sus placas fotográficas en sendas ascensiones en globo a la estratosfera. Ambas peticiones le son denegadas. La situación en Austria a comienzos de 1938 se vuelve muy delicada para una científica de origen judío, por lo que Albert Einstein llega a escribir varias cartas a México y Estados Unidos con el fin de procurar una posición estable para Marietta fuera de Europa. Finalmente, se le concede un puesto como profesora en la Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica del Instituto Politécnico Nacional (Ciudad de México), aunque sin posibilidades de proseguir con sus investigaciones. Una última oportunidad llega desde la Universidad Michoacana, en Morelia. Una nueva petición de Einstein le consigue una oferta como profesora a tiempo completo y como directora del laboratorio de Física en proceso de creación, cuyo material se encuentra aún embalado a la espera de estrenarse. Para cuando Marietta se dispone a resolver su renuncia de la Escuela de Ingeniería, recibe desde Morelia una noticia: el material de laboratorio se había esfumado. Marietta, profundamente descorazonada, escribe a Einstein: 

[...] Si alguien simplemente me permitiera trabajar, podría demostrar lo mejor de mis capacidades y, al menos, que un emigrante puede ser algo más que una carga inútil. 

Habría tomado el puesto con alegría, ya que en Morelia hubiese sido la única física, alejada del pleito de competencia que tiene que sufrir todo extranjero. Además veía más posibilidades de trabajo que en Ciudad de México. Sin embargo, cuando ya me preparaba para trasladarme, me encuentro con que todo el laboratorio ha desaparecido. Según parece, algún que otro instrumental ha reaparecido en las casas de empeño de la ciudad. 

Mientras tanto, un experimento había logrado medir cuántas de esas partículas, resultantes de las colisiones de los rayos cósmicos con las capas altas de la atmósfera, alcanzaban la superficie terrestre. A los muones en concreto, que se desintegran en apenas 2 microsegundos, no les daría tiempo a llegar hasta el suelo y, sin embargo, se detectaban hasta 400 cada hora. Estas partículas que dejaron su huella en las placas fotográficas de Marietta se convirtieron en una prueba más de la teoría de la relatividad. Como Einstein había predicho, los muones viajan a velocidades cercanas a las de la luz y, por lo tanto, experimentan el fenómeno de la dilatación del tiempo que extiende considerablemente su vida. 

Este experimento, junto a muchos otros sobre los rayos cósmicos, se realizaron en Echo Lake, un parque natural a unos 55 km al oeste de Denver. Y como esta historia va de placas, no podía faltar la que colocó la American Physical Society en 2017 para conmemorar las observaciones que aquí tuvieron lugar y que reza así: 

Cerca de este lugar y en la cumbre del monte Evans, se realizaron observaciones fundamentales de rayos cósmicos (fragmentos de átomos provenientes del espacio que crean partículas subatómicas en la atmósfera) entre 1935 y 1960 por los físicos Arthur H. Compton, Bruno Rossi y muchos otros, entre ellos profesores de la Universidad de Denver. 

Estos experimentos incluyeron la primera medición de la vida media de los muones, trabajo que confirmó el efecto de dilatación del tiempo predicha por la teoría de la relatividad de Albert Einstein. 

Cecil Frank Powell, el físico que paseaba apaciblemente por el valle de Valsassina, recibió el Premio Nobel de Física por el perfeccionamiento de las emulsiones fotográficas en las que Marietta fue pionera. 19 años después cayó fulminado donde se erigió el banco con la placa conmemorativa en su honor, pero se trató de un ataque al corazón. Los muones no habían tenido la culpa.

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Esta entrada participa en el blog de narrativa científica Café Hypatia con el tema #PVatmósfera.