Georges Charpak y el desarrollo de las cámaras proporcionales multihilos

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Geroges Charpak nació en el seno de una familia judía en la antigüa ciudad polaca de Dabrowica en el año 1924, pero cuando el pequeño tenía siete años la familia Charpak decidió emigrar a Paris. Durante la Segunda Guerra Mundial se unió a la resistencia francesa, pero cayó prisionero en el 43 y al año siguiente fue deportado a un campo de concentración nazi en Dachau, donde permaneció hasta que fue liberado en 1945. En 1948 se graduó como ingeniero de minas y empezó a trabajar para el Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS). Recibió su doctorado en Física Nuclear en el College de France (Paris) en 1954, trabajando en el laboratorio Frédéric Joliot-Curie, y en 1959 se unió al staff del CERN (centro europeo de investigación nuclear) en Ginebra. Ya en 1984 consiguió un puesto de professor Joliot-Curie en la Escuela de Estudios Avanzados en Física y Química de Paris y, desde 1985, es miembro de la Academia de Ciencias Francesa. Por fin, en 1992 recibió el Nobel de física “por el invento y desarrollo de detectores de partículas, en particular la cámara multicable”. Véamos en qué consiste y cuál es la importancia de este invento.

El señor Charpak en la actualidad

Como sabréis el estudio de las reacciones entre partículas elementales proporciona el conocimiento de sus propiedades y de las fuerzas que actúan entre ellas. Estas reacciones son a menudo complejas, a veces varios cientos de partículas pueden crearse en una sola colisión y para interpretarlas los científicos necesitan registrar la trayectoria de cada una de las partículas involucradas. Hasta 1970 el registro se realizaba muchas veces utilizando medios fotográficos. Las imágenes se analizaban después con la ayuda de dispositivos de medida especiales, un proceso lento y laborioso. Pero gracias a Charpak y al uso de su cámara proporcional multihilos los físicos de hoy día pueden utilizar computadoras para filtrar todo ese ruido.

El invento de Charpak consiste en utilizar un desarrollo anterior, el contador proporcinal, de un modo no convencional. El contador proporcional clásico, como las cámaras Geiger-Müller, consiste en un cable delgado situado en el centro de un tubo de un centímetro de diámetro rellenado con un gas especial. Entre el cable y las paredes del tubo se aplica una diferencia de potencial de varios kilovoltios. Cuando una partícula cargada atraviesa el tubo ioniza el gas, es decir, libera electrones de los átomos del gas que ahora son iones positivos. En el capo eléctrico los electrones se desplazan hacia el cable central, que funciona entonces como un ánodo. En las proximidades del cable el campo eléctrico es muy intenso y provoca una rápida aceleración de los electrones, que ahora tienen la energía suficiente para ionizar más átomos y liberar más electrones, que vuelven a ser acelerados. Esto es, se produce un auténtico fenómeno de avalancha de electrones e iones que produce una señal eléctrica en el cable y la posición de las partículas cargadas puede ser determinada con una precisión de alrededor de un centímetro, el diámetro del tubo.

Esquema de un contador Geiger

Pero formar arrays, superficies extensas cubiertas con esos tubos proporcionales, no era nada práctico, y además la resolución espacial que permitían no era la adecuada. El gran salto adelante ocurrió con la invención de las cámaras proporcionales multihilos. Estas cámaras están formadas por un gran número de cables muy finos dispuestos paralelamente sobre un plano situado entre dos placas paralelas (los cátodos) separadas unos pocos centímetros. Los cables que sirven de ánodos tienen un diámetro de unas décimas de milímetro y están separados entre sí por una distancia de unos pocos milímetros.

Esquema de una cámara proporcional multihilos

Fue en 1968 cuando Charpak comprendió que cada uno de estos cables funcionaría como un contador proporcional ofreciendo una resolución espacial de, por lo menos,un milímetro. Cada una de las líneas de cable podía recoger el paso de un alto número de partículas, del orden varios cientos por segundo, lo que por entonces suponía una tasa excepcionalmente alta. Pero es que además cada cable se podía conectar a un amplificador de señal (algo que sólo ha sido posible gracias a los avances en electrónica que permitieron el desarrollo de amplificadores compactos con muy bajos requerimientos de potencia) y conseguir así llevar las señales registradas y amplificadas a sistemas informáticos que permitieran tratarlas y almacenar una gran cantidad de datos.

Hoy día prácticamente cualquier experimento de física de partículas utiliza algún tipo de detector de traza desarrollado a partir de la idea original de Charpak. Por ejemplo, en el experimento que produjo el descubrimiento del quark c (la c es de charm, i.e., el quark con encanto o quark encantado, jaja) en 1974, éxito que fue reconocido con el Nobel de física para B. Richter y S. Ting, se utilizaron muchas de las nuevas cámaras proporcionales multihilos. Y lo mismo sucedió con el que daría lugar al descubrimiento de los bosones intermediarios (responsables de transmitir la interacción débil) en el CERN en 1983, llevándose esta vez el premio gordo C. Rubbia y S. Van der Meer.

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6 comentarios to “Georges Charpak y el desarrollo de las cámaras proporcionales multihilos”

  1. cognitus subigandum » Blog Archive » nous savons sur le LHC, et sur le CERN? Says:

    […] 1968 – Georges Chapack (Premio Nobel 1992) inventa la cámara proporcional multihilos. […]

  2. joseph Says:

    o0ookoioiughcrt5

  3. joseph Says:

    esta informacion esta brutal gracias!!!!

  4. liliana Says:

    gracias por esta informacion esta buenisima

  5. mauricio Says:

    Buenas tardes, deseo conocer mas información sobre el diseno para la construccion de una “cámara proporcional multihilos” gracias.

  6. alexis Says:

    esta muy buena la informacion pero me gustaria mas informacion sobre el diseño de la camara miltihlos

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