Filatelia nuclear

Cuando explico el problema de fuerzas centrales en el curso de Mecánica Clásica siempre aprovecho para contarles a los chicos un poco sobre Rutherford. ¿Quién? ¿Mike Rutherford, el guitarrista de Genesis? No. Ernest Rutherford. El más grande físico experimental desde Faraday.

Empecemos por el experimento más famoso de colisión de partículas. No: no es el descubrimiento del bosón de Higgs en el LHC en 2012 (la partícula de Dios en la Máquina de Dios, como popularizaron de manera exageradamente marketinera desde Ginebra). El experimento más famoso fue mucho más modesto en hardware, pero sensacional en alcance: fue el descubrimiento del núcleo atómico, realizado cien años antes por Geiger, Marsden y Rutherford.

El experimento fue realizado en Manchester en 1909. Rutherford, neocelandés, venía de Canadá donde había realizado el sueño de los alquimistas: había transmutado un elemento químico en otro. También descubrió (y bautizó) el protón, y por estos trabajos ya había ganado el premio Nobel de Química en 1908. Pero no se durmió en los laureles, y fue la única persona que hizo sus mayores contribuciones después del Nobel. Hans Geiger era un postdoc alemán y Ernest Marsden un estudiante neocelandés. El experimento consistía en bombardear una chapita de oro con partículas alfa y mirar cómo se desviaban. El detector era una pantallita de sulfuro de zinc de 1 mm² que miraban por un microscopio. Cada partícula alfa que llegaba al detector producía un destello, que contaban a mano. Compárese esto con el detector del experimento ATLAS donde se descubrió el bosón de Higgs en el LHC: 46 metros de largo, 25 de ancho, 7000 toneladas y 3000 kilómetros de cables. Era más barata, la Física.

Geiger y Marsden contaban sus partículas alfa. La inmensa mayoría atravesaban el oro lo más panchas, desviándose más o menos. Pero quedaron pasmados al observar que algunas, poquitititas, se reflejaban en lugar de atravesarlo. A pesar de haber sugerido él mismo la observación, Rutherford quedó turulato: dijo que era como si uno tirara cañonazos de 15 pulgadas contra papel higiénico, y que algunos proyectiles rebotaran. Pasó un año entero. Un día Rutherford apareció feliz en el cuarto de Geiger: "Ya sé cómo son los átomos."

A Rutherford le llevó meses completar el cálculo (el que yo hago en clase en media hora, pero porque ya me sé el final), durante los cuales Geiger y Marsden mejoraron el experimento. Lo publicó en 1911. Geiger y Marsden usaron su nuevo aparato para medir el fenómeno con mucha precisión y les dio perfecto lo que predecía el cálculo. No había ninguna duda: los átomos de oro tenían casi toda su masa concentrada en un núcleo cargado positivamente. Habían descubierto la estructura del átomo.

El gran astrónomo Arthur Eddington dijo que era el descubrimiento más sensacional desde que Demócrito, dos mil años antes, había postulado la existencia de los átomos. Es increíble que no les hayan dado el premio Nobel. Yo creo que el Nobel anterior de Rutherford les jugó en contra. Durante 1912 los visitó en Manchester Niels Bohr, quien inspirado por el descubrimiento desarrolló y publicó inmediatamente su modelo atómico "cuantizado" (premio Nobel 1922), que desencadenó la revolución de la Física Cuántica y de toda nuestra actual civilización tecnológica.

Rutherford, curiosamente, no figura como autor de los trabajos de Geiger y Marsden. Era una persona extremadamente generosa. En 1919 se mudó a Cambridge, donde en su laboratorio se obtuvieron varios premios Nobel más, incluyendo el de Chadwick (1935) por el descubrimiento del neutrón en 1932, también una idea de Rutherford que quedó en el anonimato. Y lo mismo con el trabajo de John Cockcroft (Nobel 1951), descubridor de la fisión nuclear en 1932. Alentó también a Patrick Blackett en el desarrollo de la cámara de niebla, que lo llevaría a ganar el premio Nobel en 1948 y a descubrir la antimateria junto con Beppo Occhialini, también en 1932. Su estudiante favorito fue Pyotr Kapitsa (premio Nobel 1978), de quien al principio sospechaba porque venía de Rusia. Le dijo que no toleraría propaganda comunista en su Laboratorio. Kapitsa fundó un club muy exitoso, el Club Kapitsa, con el propósito de romper el hielo entre los estudiantes y los profesores británicos. Él y Rutherford terminaron siendo grandes amigos. Kapitsa le puso de sobrenombre Cocodrilo, un nombre que se hizo famoso (la foto muestra la entrada del laboratorio Cavendish en Cambridge, donde trabajaron). No sé si en NZ hay cocodrilos, pero para el ruso un cocodrilo y un neocelandés eran igualmente exóticos, y tal vez Rutherford le daba un poco de miedo.

Rutherford murió en 1937 a los 66 años de edad, a consecuencia de una hernia abdominal que se demoró en ser operada, porque Rutherford era Lord y no podía ser operado por un cirujano cualquiera de Cambridge. Cuando llegó un Lord Cirujano (¡uuuhhh!) de Londres, ya era tarde. Increíble.

Rutherford solía decir: La ciencia es, o Física, o coleccionar estampillas. Eran tiempos más simples, y menos políticamente correctos.