Físico logró observar por primera vez trazas subatómicas en el aula

Observar una partícula subatómica no es una experiencia sencilla para un aula. Sus dimensiones se encuentran en el orden de lo imperceptible para el ojo humano, aunque existen experiencias que permiten aproximarse a su estudio, incluso en laboratorios de primer nivel todavía no es posible observar directamente un átomo. Sin embargo, Lucas Ortigoza (30), un joven de Eldorado formado como técnico en la Epet 15 de Puerto Piray y graduado como profesor de Física en la Facultad de Ciencias Exactas, Químicas y Naturales de la Universidad Nacional de Misiones (Unam), encontró una manera de acercar ese universo invisible a los estudiantes.

A través de la recreación de una cámara de niebla, Ortigoza consiguió realizar la primera observación directa de trazas subatómicas en las aulas de la Unam. El dispositivo permite visualizar las trayectorias que dejan partículas que atraviesan una zona de vapor sobresaturado, haciendo visible durante unos instantes aquello que normalmente solo puede estudiarse mediante fórmulas, mediciones y representaciones.

El proyecto surgió precisamente de una preocupación vinculada con la enseñanza de la física y con las dificultades que existen para llevar determinadas experiencias al aula. “Tengo que remarcar siempre que la física es una ciencia que difícilmente se logra experimentar fuertemente dentro del aula. Una de las complejidades que siempre tenemos es cómo armar laboratorios o dispositivos que permitan hacer eso”, explicó.

En los primeros años de la secundaria, la experimentación resulta relativamente sencilla. A medida que se avanza hacia la física moderna, en cambio, las posibilidades se reducen considerablemente y aparecen fenómenos que resultan mucho más difíciles de reproducir con recursos accesibles.

La propuesta de Ortigoza buscó justamente atravesar esa barrera y demostrar que también es posible experimentar con fenómenos de la física moderna sin depender de equipamientos costosos. “Quisimos saber cómo podemos experimentar y mostrar de alguna forma estos fenómenos, no solamente ir al libro y escribir las fórmulas, la matemática detrás”, contó.

La cámara de niebla no es un invento reciente. Se trata de un dispositivo desarrollado a comienzos del siglo XX que permite hacer visibles las trazas que dejan las partículas al atravesar un medio adecuado. Replicarla, sin embargo, implica resolver una de sus principales dificultades, conseguir una temperatura suficientemente baja.

En experiencias convencionales se utiliza hielo seco para generar el frío necesario. El problema es que se trata de un recurso difícil de conseguir en la región y que, además, representa un costo elevado si se pretende utilizarlo de manera frecuente en una escuela o incluso en experiencias universitarias.

El desafío consistió entonces en encontrar una alternativa. Ortigoza recordó una experiencia de segundo año de la facultad, cuando un profesor había utilizado una pequeña placa cerámica que, al ser alimentada con una batería, enfriaba una de sus superficies. Ese recuerdo terminó convirtiéndose en una de las claves del proyecto.

“Teníamos una placa que no era muy grande y que como es algo comercial se conseguía a 10.000 pesos”, recordó que pensaron al recuperar aquella experiencia. A partir de allí comenzaron a investigar si esas placas termoeléctricas podían reemplazar al hielo seco y generar el descenso de temperatura necesario.

La cuestión no era solamente conseguir frío, sino mantenerlo. Para que la cámara funcione se necesita una diferencia importante entre la temperatura ambiente y la superficie donde se produce la condensación. Si el ambiente se encuentra a unos 25°, explicó Ortigoza, es necesario bajar por debajo de los -10° para conseguir las condiciones adecuadas.

El desarrollo no fue inmediato dado que durante unos cuatro meses probaron distintas alternativas y llegaron a quemar varias placas. El problema estaba relacionado con el propio funcionamiento del sistema, porque al generar una diferencia de temperatura también se produce un flujo de calor que debe ser disipado para evitar que la placa se destruya.

Conseguir un sistema de disipación adecuado fue otro de los obstáculos. Las alternativas comerciales que encontraron tenían costos demasiado elevados para el objetivo que perseguían, que era justamente desarrollar un dispositivo accesible para una escuela o para un docente. Después de varias pruebas, Ortigoza encontró la solución en un radiador utilizado habitualmente para enfriar computadoras.

“Fueron dos o tres experiencias que no resultaron bien hasta que encontré un modelo que sí lograba disipar perfectamente”, relató.

El momento decisivo llegó cuando logró montar la placa sobre el radiador y hacer funcionar el conjunto. “Cuando logré conseguir un modelo de radiador pequeño, logré colocar la placa encima que trabaje este radiador funcionando y logramos tener la primera medición que fueron -8°, cuando vi esa temperatura dije ‘Bueno, vamos por buen camino’”, contó.

A partir de ese primer resultado continuaron trabajando hasta conseguir un prototipo funcional que pudieron probar en tres oportunidades con resultados positivos. El costo total también terminó siendo una de las fortalezas del desarrollo.

Al realizar el recuento de los materiales utilizados, el equipo estimó una inversión cercana a los 200.000 pesos. “Hicimos una comparación rápida y es abismal la diferencia con uno medianamente comercial. Con este recurso con un proceso de fabricación bastante sencillo es accesible, ya que se convierte en un proyecto viable para su construcción. Como fue el primer prototipo funcional la idea es mejorarla estructuralmente, hacer un gabinete de plástico, de chapa, tipo gabinete de computadora para que sea más estético. Lo bueno es que solo necesitamos enchufarlo y eso funciona”, se alegró.

El prototipo todavía no cuenta con una competencia institucional dentro de la universidad y fue desarrollado como un hobby y como una iniciativa personal que fue sumando colaboradores a lo largo del camino. Entre los participantes directos se encuentra Matías Preaud Marmo, estudiante del Profesorado de Física. También recibió consejos de docentes y contó con la colaboración de Andrea Casa, ingeniera de la Comisión Nacional de Energía Atómica, además de otras personas que fueron aportando conocimientos y sugerencias.

El proyecto también podría adquirir en el futuro un marco institucional. En la Unam existen convocatorias periódicas para proyectos que pueden acceder a financiamiento, por lo que Ortigoza pretende preparar la propuesta para presentarla cuando se abra una instancia adecuada.

Su interés por construir dispositivos que permitan enseñar física a través de la experiencia también se vincula con su recorrido profesional. Actualmente es becario de la Comisión Nacional de Energía Atómica y, como técnico, tiene la posibilidad de acceder a los institutos de la institución y ampliar su formación. Está asignado a un área vinculada con combustibles, donde participa en tareas relacionadas con la actualización de laboratorios.

Durante el año pasado comenzó la Especialización en Energía en Reactores y Ciclo de Combustibles, que prevé finalizar durante este año.

Aunque ya se graduó como profesor de Física, Ortigoza todavía no ejerce formalmente como docente. Su vínculo con la carrera continúa a través de su tarea como coordinador de graduados, una función que le permite mantenerse cerca de sus compañeros, participar de charlas como invitado y continuar generando instancias en las que se incorporan nuevos dispositivos y experiencias.

“La facultad tiene esta posibilidad de generar instancias compartidas”, destacó, en referencia a esos espacios de intercambio que permiten que estudiantes, graduados y docentes continúen desarrollando propuestas.