100 años de rayos cósmicos (IV)

(Este artículo es continuación de 100 años de rayos cósmicos (III). Te recomiendo que lo leas primero.)

La Primera Guerra Mundial supuso un paréntesis en la investigación de los rayos cósmicos. Pero la ciencia seguía avanzando, aunque más lentamente. La mayoría de los físicos aceptaban las conclusiones de Hess y Kolhörster sobre la naturaleza extraterrestre de la radiación de ionización. Entre los que no, destaca el norteamericano Robert Millikan, que era bastante escéptico. Utilizó globos sonda para realizar sus medidas en Texas alcanzando una altura de 15 000 m. Obtuvo una intensidad de radiación no más de un cuarto de lo que Hess y Kolhörster habían obtenido, por lo que concluyó que la radiación penetrante tenía únicamente origen local.

Lo que él no sabía por entonces es que la diferencia se debía a una diferencia geomagnética entre Texas y Europa Central. Posteriormente, cambió de opinión cuando descubrió en unos experimentos en lagos de California a diferentes alturas que dos metros de agua absorbían aproximadamente lo mismo que dos kilómetros de aire. Por lo tanto, los rayos debían venir de arriba. De hecho, viendo la naturaleza electromagnética de esta radiación, Millikan fue el que acuñó el nombre de "rayos cósmicos".

Pero, ¿eran rayos gamma, como muchos todavía creían? En 1927, Jacob Clay descubrió que la intensidad de los rayos cósmicos dependía de la latitud, por lo que al menos parte de la radiación debía ser corpuscular. A Millikan no le convenció este resultado, pero Arthur Compton demostró claramente que existe tal efecto latitudinal (mayor para los rayos cósmicos de menor energía) mediante una serie de expediciones que llevó a cabo en 1932.

En 1928 Hans Geiger y Walther Müller desarrollaron el llamado contador Geiger-Müller, lo que permitía seguir la trayectoria de partículas cargadas individuales. Interponiendo diferentes materiales de distintos grosores entre dos contadores Geiger-Müller, pudieron averiguarse varias propiedades de la radiación en cuestión: Kolhörster y Walther Bothe probaron en 1929 que los rayos cósmicos contenían partículas cargadas mucho más energéticas que los electrones de Compton que producirían los rayos gamma; en 1932 Bruno Rossi descubrió que el flujo de rayos cósmicos contenía no sólo un componente fácilmente absorbido en unos milímetros de plomo, sino también un componente constituido por partículas cargadas con energías de más de 1 GeV.

El campo magnético de la Tierra desviaría las partículas cargadas incidentes, de modo que si fueran negativas, vendrían más desde el este que desde el oeste, y al revés. En 1933, Rossi y otros demostraron que, en efecto, existía un efecto este-oeste que demostraba que la mayoría de los rayos cósmicos eran positivos. Pero, ¿qué eran? ¿Protones, núcleos, los recientemente descubiertos positrones?

La respuesta la hallaron Marcel Schein y sus colaboradores de la Universidad de Chicago en 1940, gracias a un globo con contadores Geiger-Müller que llevaron hasta una altura de 20 km, donde predominan los rayos cósmicos primarios (los que se originan fuera de la atmósfera). A esa altura, las partículas atravesaban láminas de plomo sin generar las cascadas de electrones de baja energía que se esperaría de un electrón o positrón de alta energía. Por lo tanto, los rayos cósmicos eran predominantemente protones.

Pero, ¿qué otras partículas se escondían en los rayos cósmicos? Lo descubrirás en el próximo artículo.
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Fuente:
http://www.physicstoday.org/resource/1/phtoad/v65/i2/p30_s1