Detectores de partículas

Detectores de partículas, son instrumentos que detectan y hacen visibles las partículas fundamentales subatómicas. Su complejidad va, desde el contador Geiger portátil hasta cámaras de destellos o de burbujas con el tamaño de una habitación.
Uno de los más versátiles y utilizados es el contador Geiger. Fue desarrollado por el físico alemán Hans Geiger. El tubo contador está lleno de un gas o mezcla de gases a baja presión. Los electrodos son la delgada pared metálica del tubo y un alambre fino, generalmente de volframio, que se extiende longitudinalmente a lo largo del eje del tubo. Un fuerte campo eléctrico establecido entre los electrodos acelera los iones, que colisionan con átomos del gas liberando electrones y produciendo más iones. Si la tensión entre los electrodos se hace suficientemente grande, la corriente cada vez mayor producida por una única partícula desencadena una descarga a través del contador. El pulso causado por cada partícula se amplifica electrónicamente y hace funcionar un altavoz o un contador mecánico o electrónico.
Otro ejemplo de estos es el contador de centelleo se basa en la ionización producida por partículas cargadas que se desplazan a gran velocidad en determinados sólidos y líquidos transparentes, conocidos como materiales centelleantes. La ionización produce destellos de luz visible. Al colocar el material de centelleo delante de un tubo fotomultiplicador, los destellos de luz se convertían en pulsos eléctricos que podían amplificarse y registrarse electrónicamente.
En numerosos campos de la investigación actual, el contador de centelleo resulta superior a todos los demás dispositivos de detección. Algunos de su usos son en la detección de trazadores biológicos, en la prospección de minerales radiactivos y en la investigación de partículas elementales.
Los detectores que permiten a los investigadores observar las trazas que deja a su paso una partícula se denominan detectores de trazas. Las cámaras de destellos o de burbujas, igual que la cámara de niebla o las emulsiones nucleares son detectores de trazas. Las emulsiones nucleares se asemejan a emulsiones fotográficas, pero son más gruesas y menos sensibles a la luz. Al atravesar la emulsión, una partícula cargada ioniza los granos de plata a lo largo de su trayectoria. Estos granos adquieren un color negro cuando se revela la emulsión, y pueden estudiarse con un microscopio.
La cámara de burbujas, inventada en 1952 por el físico estadounidense Donald Glaser. Es una cámara de burbujas donde se mantiene un líquido bajo presión a una temperatura algo inferior a su punto de ebullición.
La presión se reduce justo antes de que las partículas subatómicas atraviesen la cámara. Esto rebaja el punto de ebullición, pero durante un instante el líquido no hierve a no ser que se introduzca alguna impureza o perturbación; las partículas de alta energía constituyen esta perturbación. A lo largo de las trayectorias de las partículas que pasan por el líquido se forman minúsculas burbujas. Si se toma una fotografía justo después de que las partículas hayan atravesado la cámara, las burbujas permiten visualizar las trayectorias de las partículas.
Los detectores que se están desarrollando en la actualidad para su utilización en los anillos de almacenamiento y los haces de partículas incidentes de los aceleradores de última generación son un tipo de cámara de burbujas conocida como cámara de proyección temporal. Estas cámaras pueden medir tridimensionalmente las trazas que dejan los haces incidentes, y cuentan con detectores complementarios para registrar otras partículas producidas en las colisiones de alta energía. En el CERN, por ejemplo, existen detectores de varios pisos de altura, formados a su vez por distintos tipos de detectores situados de forma concéntrica.

Trabajo realizado por Juan Carlos González C.