tomografía de muones

La corteza helada de Tritón es como una puerta cerrada a un sótano donde, tras la pared, chapotea el agua. No podemos abrirla, pero podemos pegar el oído y escuchar el eco de los pasos: cómo el campo magnético de Neptuno resuena en el interior de la luna, cómo tiembla el hielo por impactos lejanos.

Los rayos gamma son la luz más energética del universo. Pero una parte de ellos, de energía intermedia, permaneció invisible durante mucho tiempo: los instrumentos no podían captarlos, y en el cielo quedaba un vacío. Los científicos lo llaman el 'hueco del MeV', por la unidad de energía que transportan estos rayos.

La luz que no llega a la cámara deja igualmente su huella en ella. Así funciona el nuevo método de fotografía: se ilumina el objeto con un color y la imagen se compone a partir de otro. En el cristal, las ondas de luz se mezclan y la información sobre lo invisible se transfiere al rayo visible. En el experimento se utilizó un cristal de tiogalato de plata.

Un contenedor marítimo es una caja fuerte de acero del tamaño de una habitación, repleta de mercancías. Escanearla con rayos X es difícil: las paredes gruesas y la carga densa atenúan los rayos. En su ayuda vienen los muones, partículas que nacen en lo alto del cielo y caen constantemente sobre la Tierra.

La Luna es una esfera sin aire hecha de un denso escombro rocoso llamado regolito. Cuando partículas rápidas del espacio chocan contra ella, en el suelo nacen muones, parientes inestables de los electrones, pero doscientas veces más pesados. La mayoría vuela hacia abajo y se apaga en la profundidad.

En una pequeña placa de Petri hay una gota de líquido del tamaño de la cabeza de un alfiler. Un tomógrafo convencional ni siquiera la percibiría: la señal es demasiado débil. Pero si acercamos a la gota un diminuto sensor de campo magnético, la imagen cambia.

Cada segundo, unas cien partículas invisibles atraviesan tu cuerpo: los muones. Nacen en lo alto del cielo cuando los rayos cósmicos chocan con los átomos del aire y caen sobre la Tierra como lluvia. Estas partículas son tan penetrantes que pueden atravesar un edificio de varios pisos, pero al encontrar materia densa, como plomo o uranio, se desvían ligeramente.

Cuando se necesita ver el cerebro por dentro, normalmente se coloca a la persona en un tubo estrecho de resonancia magnética o se irradia con rayos X. Ambos métodos son caros, voluminosos y no siempre están disponibles.

Al principio, instantes después del Big Bang, el universo estaba organizado de forma ridículamente simétrica: había tantas partículas como antipartículas. Pero ocurrió un desequilibrio, diminuto como un grano de arena extra en un kilo de azúcar, y todo el mundo que conocemos —estrellas, planetas, personas— surgió de ese excedente.

Cuando las primeras estrellas se encendieron, su luz ultravioleta comenzó a arrancar electrones de los átomos de hidrógeno. El universo pasó de ser una niebla neutra a convertirse en un plasma transparente.

Cada galaxia flota en una nube invisible de gas, como una fruta en almíbar. Ese gas es el remanente del material de construcción con el que se formaron las estrellas, y se repone constantemente con nuevas porciones del espacio intergaláctico. Verlo directamente es casi imposible: es demasiado tenue y frío.

Una diminuta estrella de oro se derrite bajo el haz de un microscopio electrónico y sus puntas se redondean lentamente. Antes, ese proceso solo podía verse en fotogramas tomados con largas pausas, y el propio haz de electrones llegaba a modificar la muestra.

Durante una tormenta, el cielo funciona como una gigantesca batería: en la nube se acumula carga eléctrica y el rayo la descarga. Esa carga es invisible, pero la detectan las partículas cósmicas: los muones, que llueven constantemente sobre la Tierra desde el espacio.

En las profundidades de la tierra, en una antigua mina de oro en Australia, se encuentra un laboratorio donde el silencio solo se ve interrumpido por raros destellos de luz. Estos destellos son huellas de partículas cósmicas que logran atravesar cientos de metros de roca. Ocho paneles de plástico, parecidos a grandes láminas luminosas, capturan estas partículas.

En las colisiones de núcleos pesados se genera una bola de fuego compuesta por miles de partículas. Entre ellas se encuentran los piones y los kaones, dos tipos de partículas ligeras muy similares entre sí. Para entender qué ocurre en esa bola de fuego, los físicos necesitan saber con exactitud cuántas partículas de cada tipo han salido.

Hay una tormenta lejana y el contador Geiger ya chasquea más a menudo. Así nos lo recuerdan los rayos cósmicos: un flujo de partículas cargadas procedentes de las profundidades del espacio.

La luz cuántica no es solo un flujo de partículas, sino un intrincado patrón de espacio y tiempo. Un fotón individual puede estar estirado, comprimido, disperso en diferentes direcciones.

La aguja de un microscopio de efecto túnel se cierne sobre la superficie a una distancia menor que el diámetro de un átomo. Normalmente, explora el relieve como un dedo sobre una página en braille. Ahora, esa misma aguja ha aprendido a escuchar cómo tiembla una membrana del tamaño de una uña.

En la década de 1930, Fritz Zwicky, al observar el cúmulo de Coma, notó velocidades anómalamente altas en las galaxias: su movimiento indicaba la presencia de una enorme masa oculta que mantenía unido gravitacionalmente al sistema.