RAYOS CÓSMICOS

Durante muchos años, los físicos habían estudiado los misteriosos rayos cósmicos procedentes del espacio, que fueron descubiertos por primera vez en 1911 por el físico austriaco Víctor Francis Hess gracias a unos globos lanzados a la parte superior de la atmósfera.

El instrumento era un electroscopio, formado por dos piezas de una delgada hoja de oro unida a una varilla metálica colocada en una estructura metálica provista de ventanas. Si la varilla metálica se carga con electricidad estática, las piezas de hoja de oro se separan. Idealmente, quedarían separadas para siempre, pero los iones de la atmósfera que lo rodea apartan lentamente la carga, por lo que las hojas gradualmente se vuelven una hacia la otra. La radiación energética (como la de los rayos X, los rayos gamma o flujos de partículas cargadas) producen los iones necesarios para dicha pérdida de carga. Aunque el electroscopio esté bien protegido, se produce una lenta pérdida, que indica la presencia de una radiación muy penetrante no relacionada de modo directo con la radiactividad.

Fue esta radiación penetrante, que aumentaba en intensidad, lo que percibió Hess al subir cada vez más alto en la atmósfera. El físico estadounidense Robert Andrews Millikan, que recogió una gran cantidad de información acerca de esta radiación (y que le dio el nombre de rayos cósmicos). Compton estudió las mediciones de la radiación cósmica en varias latitudes y descubrió que en realidad se curvaban con el campo magnético: era más débil cerca del ecuador magnético y más fuerte cerca de los polos, donde las líneas magnéticas de fuerza se hundían más en la Tierra. Las partículas cósmicas primarias, cuando entran en nuestra atmósfera llevan consigo unas energías fantásticamente elevadas. Cuando las partículas primarias chocan con átomos y moléculas en el aire, aplastan sus núcleos y producen toda clase de partículas secundarias. Es esta radiación secundaria (aún muy energética) la que detectamos cerca de la Tierra, pero los globos enviados a la atmósfera superior han registrado la radiación primaria.

Desde el descubrimiento de los rayos cósmicos, el mundo se viene preguntando de dónde proceden y cómo se forman. El concepto más simple es el de que en algún punto de la Galaxia, ya en nuestro Sol, ya en un astro más distante, se originan continuas reacciones nucleares, que disparan partículas cuya inmensa energía conocemos ya. En realidad, estallidos de rayos cósmicos leves se producen, poco más o menos, a años alternos (como se descubrió en 1942), en relación con las protuberancias solares. Y, ¿qué podemos decir de fuentes como las supernovas, pulsares y cuasares? Pero no se sabe de ninguna reacción nuclear que pueda producir nada semejante a esos miles de millones de BeV. La fuente energética que podemos concebir sería el aniquilamiento mutuo entre núcleos pesados de materia y antimateria, lo cual libraría a lo sumo 250 BeV.

Otra posibilidad consiste en suponer, como hiciera Fermi, que alguna fuerza existente en el espacio acelera las partículas cósmicas, las cuales pueden llegar al principio, con moderadas energías, procedentes de explosiones tales, como las de las supernovas, para ir acelerándose progresivamente a medida que cruzan por el espacio. La teoría más popular hoy es la de que son aceleradas por los campos magnéticos cósmicos, que actúan como gigantescos sincrotrones. En el espacio existen campos magnéticos, y se cree que nuestra Galaxia posee uno, si bien su intensidad debe de equivaler, como máximo, a 1/20.000 de la del campo magnético asociado a la Tierra.

Al proyectarse a través de ese campo, las partículas cósmicas experimentarían una lenta aceleración a lo largo de una trayectoria curva. A medida que ganasen energía, sus órbitas se irían ensanchando, hasta que las más energéticas se proyectarían fuera de la Galaxia. Muchas de esas partículas no lograrían escapar jamás siguiendo esta trayectoria (porque las colisiones con otras partículas o cuerpos mayores amortiguarían sus energías), pero algunas sí lo conseguirían. Desde luego, muchas de las partículas cósmicas energéticas que llegan hasta la Tierra pueden haber atravesado nuestra Galaxia después de haber sido despedidas de otras galaxias de la forma descrita.