La edad de oro del Cavendish

Habíamos dejado al Laboratorio Cavendish bajo la dirección de JJ Thomson, descubridor del electrón. En 1919 Ernest Rutherford (de quien ya hemos hablado) se hizo cargo de la dirección. Nacido en Nueva Zelanda, Rutherford fue uno de los físicos más extraordinarios del siglo XX. Llegó al Cavendish desde Manchester, donde junto a Geiger y Marsden habían logrado algo increíble: descubrieron la estructura de los átomos. Hoy parece una trivialidad, pero hace 100 años era un misterio milenario, que había intrigado a filósofos y científicos desde la Antigüedad. Rutherford era un profesor inmensamente generoso: ni siquiera aparece como autor en el paper de Geiger y Marsden. Me resulta increíble que no les hayan dado el Premio Nobel a los tres por semejante logro. Claro que Rutherford ya había ganado un Premio Nobel (de Química) por haber realizado la proeza que desvelaba a los alquimistas: había convertido un elemento químico en otro. Pero todo esto fue antes del Cavendish. 

En el pequeño museo del laboratorio hay unos aparatos increíbles de esa época. Está, por ejemplo, la cámara de niebla de Wilson, por la cual recibió el Premio Nobel de Física en 1927. La cámara de niebla permite visualizar la trayectoria de las partículas subatómicas que la atraviesan en forma de delicadas estelas de condensación (como las de los aviones, pero en miniatura). Con este instrumento Wilson hizo una enorme cantidad de descubrimientos sobre la física de las partículas subatómicas y la radiactividad, que en ese momento eran el sustento experimental de la física cuántica que se desarrollaba en paralelo (principalmente en Alemania y Dinamarca, si bien Dirac estaba también en Cambridge). De no haber sido por la cámara de Wilson, nada en esa época hubiera sido posible en física de partículas. El cartel junto al precario instrumento señala que William Bragg (director años después) estaba juntando instrumentos históricos para armar este museo, y le preguntó a Wilson si ésta era la original. Wilson contestó con su fuerte acento escocés: "Therr was neverr but the one". Su fabricación había costado £5 (unas 500 de hoy, lo que cuesta un Samsung Galaxy S20, ponele).

Rutherford le encargó a Patrick Blackett que mejorara la cámara de Wilson combinándola con un contador de Geiger, para tomar fotos cuando una partícula la atravesara. Esto desató una cantidad fenomenal de descubrimientos, en particular sobre rayos cósmicos. Junto a Beppo Occhialini descubrieron así la antimateria (el positrón fue la primera antipartícula que observaron), lo cual los llevó a ganar el Premio Nobel en 1948. Blackett fue el director de la tesis del joven americano Robert Oppenheimer, ahora de cinematográfica fama. No se llevaron bien, y Oppenheimer trató de asesinarlo con una manzana envenenada. Blackett pudo terminar como Turing, pero zafó porque no se comió la manzana. Oppenheimer prefería la física teórica, y ya se sabe la grieta que hay entre experimentales y teóricos, pero la verdad que no se justifica intentar matar al director, ¿no?

El descubrimiento del positrón fue en el "año milagroso" del Cavendish, 1932. Ese mismo año John Cockroft (a instancias de Rutherford) construyó el primer acelerador de partículas, con el cual descubrió la fisión nuclear, y James Chadwick (idem) lo usó para descubrir el neutrón. Ambos premios Nobel, obvio. Esta es la foto de los muchachos (¡y ya hay dos chicas!) del '32:

En la fila de adelante, el segundo desde la izquierda es Pyotr Kapitza, el estudiante favorito de Rutherford. Al principio no lo quiso, le resultaba sospechoso que viniera de la Unión Soviética. Le dijo que no toleraría propaganda comunista en su Laboratorio. Kapitza fundó un club muy exitoso, el Club Kapitza, con el propósito de romper el hielo entre los estudiantes y los profesores británicos. Y fue quien le puso de sobrenombre Cocodrilo, un nombre que se hizo famoso. Terminaron siendo grandes amigos. Un cocodrilo de piedra adorna el último edificio que se construyó en la zona del viejo laboratorio, antes de mudarse a la sede actual por sobrepoblación.

Kapitza ganó el Premio Nobel de Física en 1978 por sus inventos y descubrimientos en el campo de la física de bajas temperaturas. Tal vez los más importantes sean este aparato (1934), que permitía licuar grandes cantidades de helio, con el cual descubrió el sorprendente fenómeno de la superfluidez: el helio súper frío no se deja contener en el recipiente donde se lo pone, fluye sin resistencia, se trepa por las paredes, se escapa de donde lo pongas. 

Tras la lamentable muerte de Rutherford en 1937 lo reemplazó William Bragg, Premio Nobel 1915 junto a su hijo Lawrence, y amigo de Rutherford de toda la vida. Bragg padre había empezado a estudiar la física de los rayos X en Australia muchos años antes de llegar a Cambridge, pero su descubrimiento crucial fue que se podían usar para analizar la estructura cristalina de las substancias sólidas. Como un microscopio para revelar las posiciones de los átomos. Este trabajo lo hizo mientras trabajaba en Leeds, junto a su hijo que era estudiante en Cambridge. En el museo está el espectrógrafo de rayos X que le mandó a Lawrence, y la plaquita de mica que usaron en sus primeros experimentos:

Esas manchitas borrosas en la placa de rayos X revelan la estructura cristalina. Años después, la misma técnica sería la clave para que James Watson y Francis Crick, ambos del Cavendish, descubrieran la estructura en doble hélice del ADN. La espectrografía había sido hecha por Rosalind Franklin, del Imperial College de Londres (a quien no reconocieron el crédito de las imágenes). Watson y Crick construyeron un modelo de metal de la molécula, porque era muy difícil de imaginársela sin las técnicas informáticas y de video que tenemos ahora. En el museo hay una copia, la original está en el Museo de Ciencias de Londres.

En el Cavendish se hizo también mucha astrofísica, principalmente usando los sucesivos instrumentos en el Observatorio Mullard, en un campito en las afueras de Cambridge. Todos radiotelescopios, con lo que llueve acá no se me ocurre que se pueda hacer mucha astronomía óptica. No sé cómo se las arreglaba Eddington, por ejemplo, de quien hablaremos otro día. Aquí se hizo el primer mapa del fondo cósmico de microondas, por ejemplo, y se compilaron los sucesivos Catálogos de Cambridge (3C, 4C y 5C son iniciales que aparecen en la designación de muchos objetos astronómicos emisores de radio). Aquí nació también la radioastronomía de apertura sintética usando el movimiento de la Tierra (con el One-Mile Telescope), técnica que ahora usa el Event Horizon Telescope para lograr la asombrosa resolución que está permitiendo explorar los agujeros negros supermasivos y sus chorros de energía. Pero el descubrimiento más famoso es el que hicieron Jocelyn Bell y Antony Hewish el 6 de agosto de 1967 a las 19:20 horas: los púlsares, estrellas de neutrones que giran a la velocidad de una licuadora. Hewish recibió el Premio Nobel en 1974 y Bell... nada. ¡Oia! No todos eran generosos como Rutherford, que ni te salía en el paper.

La cinta de registro original está en la Biblioteca Central, todavía no fui a visitarla. Pero en el museo hay un montón de aparatos de radio raros, que muestran el progreso de la tecnología. Como este receptor de un radiotelescopio de 175 MHz, completamente analógico. Al lado (parcialmente tapado por el cartel) se ve uno de estado sólido mucho más moderno.

Bueno, basta. El Laboratorio Cavendish se mudó en la década de 1970 a su sede actual, varios edificios en West Cambridge que llevan los nombres de miembros famosos de su historia. En el edificio Bragg es donde está el museo.

Se encuentra en construcción, muy avanzado, Cavendish III, donación de la familia de Ray Dolby (sí, el del audio; estudió en el Cavendish). Es inmenso, lo que se ve en la foto es como una cuarta parte. Habrá que volver cuando esté terminado.