Fisica General Burbano

738 EL NÚCLEO ATÓMICO
Fig. XXX-18.– Esquema de la cámara
de chispas.
Fig. XXX-19.– Esquema de la cámara
de niebla de expansión.
y se dice que el detector funciona como CÁMARA DE IONIZACIÓN. En estas condiciones, este dispositivo
es capaz de distinguir entre distintas partículas debido a su diferente poder ionizante ya que el
tamaño del pulso depende de la cantidad de carga recolectada por los electrodos.
De funcionamiento análogo a la cámara de ionización son los CONTADORES SEMICONDUCTORES,
constituidos por una unión PN en la que la partícula incidente provoca la formación de pares
electrón-hueco.
Al elevar más la tensión entre electrodos los iones producidos por la partícula en la cámara adquieren
energía suficiente para producir iones secundarios por choques, y éstos a su vez puede
provocar una nueva ionización, estableciéndose así un efecto de avalancha. Si la tensión tiene los
valores adecuados, el tamaño del pulso de tensión es proporcional al número de iones primarios y
el dispositivo funciona como un CONTADOR PROPORCIONAL, en el cual los pulsos tienen tamaños del
orden de 10 4 veces más grandes que los producidos en la cámara de ionización y precisan, por
tanto, de menor amplificación.
Una variante de este detector, introducida por el físico francés Georges Charpak en 1968,
consta de un gran número de hilos conductores paralelos situados entre dos placas metálicas conectadas
a potencial negativo respecto de los hilos y separadas un centímetro; de esta forma, cada
hilo constituye un contador proporcional individual. El CONTADOR PROPORCIONAL DE HILOS es hoy
uno de los más usados por la gran cantidad de información que proporciona y por la rapidez en
obtenerla que permite. La contribución de los detectores ideados por Charpak al desarrollo de la
física de las partículas le supuso la concesión del premio Nobel de Física de 1992.
Al seguir aumentando la tensión se alcanza una zona, zona Geiger, en que el tamaño del pulso
aumenta con la tensión, pero es independiente del número de iones primarios; en el CONTADOR
GEIGER-MÜLLER ese tamaño es lo suficientemente grande como para no precisar amplificación exterior.
Este contador no permite distinguir entre unas partículas cargadas y otras ya que su respuesta
es independiente del número inicial de iones (no se trata pues de un espectrómetro sino de
un detector de registro).
Los CONTADORES DE CENTELLEO se basan en la existencia de sustancias luminiscentes en las que,
al disipar en ellas su energía una partícula cargada, se produce la emisión de cortos impulsos luminosos
cuya intensidad depende de la energía cedida por la partícula. La luz producida es enfocada
sobre el cátodo de un tubo fotomultiplicador (cuestión XXIX-22) que transforma los impulsos luminosos
en pulsos de tensión; el dispositivo se completa con un amplificador y un contador electrónico.
Los CONTADORES CHERENKOV utilizan la radiación cherenkov originada cuando una partícula
cargada penetra en un medio con una velocidad mayor que la de la luz en él. Por un efecto de interferencias,
similar a la amplificación de sonido en el caso supersónico (cuestión XXVII-13), se
produce la emisión de radiación en una dirección que forma con la incidente un ángulo característico
que depende del índice de refracción del medio y de la velocidad de la partícula. Eligiendo
adecuadamente el material, en función de la velocidad aproximada de las partículas a detectar, se
obtiene radiación en la zona del espectro visible; ésta es focalizada sobre el cátodo de un tubo fotomultiplicador
cuya salida se amplifica y se envía a un contador electrónico.
DETECTORES DE TRAZA:
En cuanto a los detectores de traza, existen dos tipos: eléctricos (cámara de chispas y hodoscopio)
y no eléctricos (emulsiones nucleares, cámara de niebla y cámara de burbujas).
La CÁMARA DE CHISPAS es un recinto herméticamente cerrado, con helio o neón en su interior,
en el que hay además placas metálicas conectadas alternativamente a una pequeña diferencia de
potencial que mantiene todo el volumen entre placas libre de electrones (Fig. XXX-18). Cuando un
contador Geiger-Müller exterior detecta el paso de una partícula cargada, se provoca entre las placas
un corto impulso de alta tensión que origina, entre cada par de placas, una chispa en el lugar
por el que ha pasado la partícula. La fotografía de las chispas producidas revela la trayectoria de la
partícula.
En el HODOSCOPIO, entre los dos electrodos se colocan unos globos de cristal aislados ópticamente
unos de otros y rellenos de neón, en este caso no se produce chispa, sino que lo que se fotografía
es la luminiscencia que se produce en los globos, en los que el paso de la partícula y la
alta tensión establecida provocan la formación de una avalancha de iones.
Los detectores de traza no eléctricos son los más utilizados ya que en ellos es posible medir fácilmente
tanto la longitud de la traza como su grosor, y su curvatura si había un campo magnético
durante el paso de la partícula. De estos datos se pueden deducir la masa, el signo de la carga y la
energía de la partícula ionizante.
Las EMULSIONES NUCLEARES son emulsiones fotográficas de cristales de bromuro de plata disueltos
en gelatina. Una vez reveladas muestran una traza oscura de átomos de plata a lo largo de la
trayectoria seguida por la partícula. Normalmente se disponen una gran cantidad de ellas superpuestas.
La CÁMARA DE NIEBLA de expansión es un dispositivo ideado por H. A. Wilson, de estructura similar
a la de la figura XXX-19. Una partícula cargada en movimientos produce iones en el aire, los
cuales sirven de núcleos de condensación de vapor de agua, dejando las partículas eléctricas tras
MUESTRA PARA EXAMEN. PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN. COPYRIGHT EDITORIAL TÉBAR