En algún momento de nuestra existencia nos hemos preguntado ¿de qué estamos hechos? ó ¿de qué está hecho todo lo que nos rodea, tanto lo que podemos ver como lo que no.Desde tiempos de la Antigua Grecia intentaron dar respuesta, explicando que todo lo que existe está formado por piezas diminutas e indivisibles llamadas átomos. Después, los científicos en el siglo XX pudieron descubrir que el átomo está formado por partículas aún más pequeñas que conocemos como electrones, protones y neutrones pensando que son las partes básicas de la materia; no obstante, la realidad es que también es mentira ya que pueden dividirse en partes aún más pequeñas.
Lo anterior se ha convertido en una teoría llamada el Modelo Estándar, la cual explica cómo interactúan entre sí los bloques básicos que conforman toda materia existente y están gobernados por cuatro fuerzas fundamentales que rigen al universo entero. Lamentablemente, aunque con gran cantidad de logros y exitosa descripción de los fenómenos que nos rodean, esta teoría solo describe el 4 % del universo conocido.
¡Manos a la obra!
Cuando deseamos saber qué hay dentro de un objeto —supongamos un juguete como cuando éramos niños—, lo más fácil para descubrir el misterio era abrir dicho objeto, pero ¿Qué pasaba cuando no teníamos las herramientas necesarias? Probablemente en un acto de desesperación la solución simplemente era destrozar el juguete para así liberarnos de la duda. Esta opción, es exactamente la idea básica para descubrir los misterios del universo. Después de todo, no existe un taladro que perfore átomos, desarmadores para separar protones de un núcleo, ni siquiera algún martillo que pueda dividir al electrón. De ahí la idea de desintegrar las partes más pequeñas e «inseparables» de la materia haciéndolas chocar unas contra otras a velocidades cercanas a la de la luz para poder revelar lo que esconden en su interior.
Para eso fue construido el gran colisionador de hadrones (LHC, Large Hadron Collider), instalaciones tan grandes que se encuentran entre dos países, Francia y Suiza. El experimento es un túnel circular con profundidades de hasta 175 m y 27 Km de circunferencia, para comparar el tamaño, la torre latinoamericana de México podría ser cubierta desde su base hasta más allá de su azotea y dentro de la circunferencia podrían caber poco más de 900 estadios azteca.
Al ser un recinto de investigación de grandes dimensiones, se necesitaba una forma de transportar, obtener y compartir información entre los miles de científicos y computadoras que conformaban el proyecto, el problema es que en los años 80 no existía una forma eficaz de conectar tantas computadoras, así que en 1989 un joven científico llamado Tim Berners-Lee dio una solución al inventar lo que hoy conocemos como el internet. Para 1993, se anunció de forma oficial que la web sería de dominio público, sin coste y abierta para todo el mundo.
Indudablemente fue un logro tecnológico extraordinario, pero no da solución a la necesidad de observar las partículas más pequeñas del universo. Cabe mencionar que no existe forma de ver un átomo, como una lupa o microscopio para ver bacterias. Al chocar núcleos de átomos con velocidades cercanas a la de la luz, solo podemos observar los rastros que dejan por su paso a través de la materia y de esta manera poder deducir sus propiedades, pero ¿Alguna vez te has preguntado cómo medir algo que no conoces, que no puedes ver y que no puedes sentir? Para esta tarea los científicos inventaron los detectores de partículas o detectores de radiación.
¿Sabías esto? ¡Te explicamos!
Usualmente, cuando se habla de radiación se asocia a efectos negativos, quizás algunos más optimistas podemos pensar en obtener superpoderes, pero ninguno es cierto. Ciertamente vivimos en un mundo radiactivo, siempre estamos expuestos a fuentes de radiación naturales como el sol y rayos cósmicos, los cuales son partículas muy pequeñas que viajan a través del universo y llegan a la tierra por todas direcciones, incluso son capaces de atravesarla completamente, se piensa que son originadas en explosiones de galaxias que tuvieron lugar miles de años luz atrás. También existen fuentes artificiales de radiación creadas por el hombre que pueden ser ionizantes o no ionizantes, por ejemplo, los rayos X, microondas, e incluso las ondas de radio.
Imagínate la siguiente situación: estás escuchando tu canción favorita por internet o haciendo alguna llamada importante con tu celular. Ahora piensa que por alguna extraña razón, cubres completamente con tu cuerpo el aparato, indudablemente la música seguirá sonando y la llamada continuará como si nada hubiera cambiado. La finalidad es hacer notar que el aparato debe obtener información del exterior para continuar funcionando y esa información solo puede llegar si atraviesa tu cuerpo. Por lo anterior, cuando pienses si la radiación es peligrosa también sabrás que unos cientos de rayos cósmicos y ondas creadas por el humano, te están atravesando en ese mismo instante sin que te des cuenta.
Utilizando el conocimiento
Uniendo la propiedad de estas partículas para atravesar la materia en su camino y la capacidad de los detectores de radiación para hacer visible lo invisible, se han logrado aplicaciones interesantes en diversos campos. Por ejemplo, se utilizaron rayos cósmicos para atravesar una de las pirámides de Egipto con el objeto de encontrar cámaras ocultas y pasadizos secretos, logrando tener una radiografía 3D de ella sin tener que tocar, dañar o perforar su estructura. Esta tecnología también es útil después de temblores, ya que permite revisar fracturas internas en construcciones donde podría ser peligroso el ingreso de personas.
Por otro lado, en 1977 la científica Marilena Bianchi con ayuda de los físicos Alan Jeavons y David Townsend, inventaron nuevos detectores de partículas y desarrollaron un software para reconstruir y transformar los datos en imágenes; realizaron la primera imagen de un ratón utilizando tomografía por emisión de positrones (PET, Positron-Emission Tomography). La idea ahora es que las partículas vayan desde adentro hacia afuera. Al ratón se le inyectaron positrones —la antimateria del electrón—, estas partículas chocan con electrones y crean un par de fotones en direcciones exactamente opuestas, al colocar detectores alrededor del ratón es posible señalar donde ocurrieron las aniquilaciones de positrones y así construir una imagen del interior del animal.
Este invento dio paso a un desarrollo constante en el área médica junto con la física de partículas. Actualmente se puede diferenciar tejido maligno de tejido benigno, podemos hacer escaneo del cuerpo ¡En tres dimensiones y a colores!, se inventó la terapia FLASH, radioterapia contra el cáncer, la cual se administra instantáneamente, en orden de milisegundos en lugar de minutos, ocasionando mucho menos efectos secundarios.
Incluso en el arte se utilizan los detectores de partículas con rayos X a diferentes longitudes de onda y «a color» donde cada color representa un material o pigmento para poder distinguir si una pieza es auténtica o no, sin siquiera tocarla. Esto ayudó a redescubrir una pintura perdida del pintor renacentista Raphael.
Ahora ¿Qué sigue?
Estos inventos han sido posibles gracias a contribuciones entre científicos, estudiantes, universidades y centros de investigación alrededor del mundo, creando avances tecnológicos que impactan en diferentes áreas de la sociedad. Seguramente utilizas un celular en tu vida cotidiana, pero ¿Sabías que la primera pantalla táctil capacitiva fue inventada gracias a estos experimentos? Lo más importante es darse cuenta del impacto que la ciencia ha tenido en la sociedad, aun cuando pienses que no tiene nada que ver con tu vida diaria, que no aplica a tu área de conocimiento o que por el hecho de estar a miles de kilómetros no afecta tu entorno. La ciencia y tecnología está en todo lo que nos rodea.
Descubrir las partículas elementales solo es un fin, durante el camino se deben resolver una inmensidad de obstáculos obteniendo avances científicos y tecnológicos que después son empleados como solución a problemas de la vida cotidiana. Quizá en otra ocasión podamos profundizar sobre cómo alcanzar la velocidad de la luz, enseñarte un método para que puedas ver el paso de rayos cósmicos en tu propia casa o explicarte cómo se utilizan las redes neuronales para descubrir nuevas partículas.
El conocimiento científico va más allá de hacer volcanes, experimentos con globos en la primaria y ferias para entretener a los asistentes, es un derecho casi obligado de la humanidad provocado por la necesidad de saber y solucionar problemas de manera eficiente. Finalmente, aunque no se ha resuelto el tema sobre partículas elementales y otros misterios del universo, quizás, tú lector, el día de mañana puedas ayudar a dar una respuesta y así plasmar tu nombre en letras de oro a través de la historia de la humanidad, a fin de cuentas, no existe un sector de la sociedad que no haya sido transformado por alguna invención surgida dentro de un laboratorio científico.
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Para Saber Más:
30 años de la World Wide Web: ¿Cuál fue la primera página web de la historia y para qué servía? (12 de marzo de 2019). BBC News Mundo. https://www.bbc.com/mundo/noticias-47524843#:~:text=La%20World%20Wide%20Web%20(la,que%20trabajaban%20en%20la%20instituci%C3%B3n
CERN, ©. 2. (s.f.). Transferencia de conocimiento, CERN. https://home.cern/news/news/knowledge-sharing
Scaliter, J. (05 de febrero de 2020). Tecnologías del día a día que nacieron en el CERN. National Geographic. https://www.nationalgeographic.com.es/ciencia/tecnologias-dia-a-dia-que-nacieron-cern_15165
Tonatiuh García Chávez. Estudiante del Programa de Doctorado en Ingeniería del Lenguaje y del Conocimiento. Benemérita Universidad Autónoma de Puebla.
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Arturo Fernández Téllez. Profesor-Investigador en la Facultad de Físico Matemáticas de la Benemérita Universidad Autónoma de Puebla.
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