Mai multe informații

Pe 19 septembrie 1783, o oaie, o rață și un cocoș au călătorit pentru prima dată într-un balon cu aer cald numit Réveillon, care se pare că se traduce prin „cină festivă”. Au ajuns la o înălțime de aproape 500 de metri și au aterizat în siguranță, nu știu dacă în acea noapte lucrurile au fost mai rele pentru pasageri, având în vedere numele balonului. Să fie clar că poate mă gândesc puțin greșit, numele balonului era același cu cel al producătorului de tapet care a colaborat cu Joseph-Michel și Jacques-Étienne Montgolfier, frați, rezidenți în Paris, antreprenori specializați în tapet, și inventatori, printre altele, ai balonului cu aer cald.

Acest interes pentru inventarea de lucruri noi, folosind proprietățile fizice ale universului, cum ar fi faptul că un gaz fierbinte se dilată, își reduce densitatea și se poate ridica într-o masă de aer mai rece, câțiva ani mai târziu a dus la primele utilizări militare ale baloanelor (în principal pentru recunoașterea teritoriului inamic), utilitate care a ajuns chiar și până la Al Doilea Război Mondial. Dar nu vreau să mă concentrez pe acele utilizări violente pe care, din păcate, le dăm multor invenții, sau care chiar stimulează invenția umană, ci pe o altă aplicație a baloanelor cu aer cald, care a venit mai târziu și care demonstrează esența științei de bază, o cercetare care poate duce la descoperiri de neimaginat, chiar și schimbări de paradigmă, dar pe scări de timp destul de lungi, și implicând eforturi eterogene din partea multor oameni.

Înainte de a ajunge la istoria balonului, mă opresc la alte câteva lucrări interesante. În 1895, Wilhelm Conrad Roentgen a descoperit că o placă dintr-un material care devine fluorescent atunci când este scăldată de lumina solară avea același comportament după ce a fost lăsată într-o cameră unde se afla un tub prin care trecea un curent electric, chiar și fiind acoperită cu un carton. Era descoperirea razelor X, care traversau materialul opac, chiar și carnea mâinii soției lui Roentgen, unde la scurt timp după aceea și-a testat descoperirea.

Suntem singuri în univers?

Un an mai târziu, Antoine-Henri Becquerel a descoperit un material natural, o sare de uraniu, care avea un comportament similar, deși efectul său dispărea dacă se crea un câmp magnetic, lucru care nu se întâmpla cu razele X ale lui Roentgen. În ambele cazuri, se observau puterile anumitor materiale de a ioniza, adică de a lua electroni de la atomi prin intermediul unui anumit tip de radiație. Ionizarea (adică, suferirea efectului acelei radiații) este ceva relativ ușor pentru unele materiale, care apoi tind să capteze din nou electronii (să se recombine) și în proces emit lumină (fluorescență).

Theodore Wulf a fost, de asemenea, interesat de ionizare și a argumentat că, dacă unele materiale ionizează altele, pe măsură ce ne îndepărtăm de primele, ar trebui să măsurăm o ionizare mai mică. Aplicat atmosferei și știind că anumite săruri, așa cum am menționat anterior, care se găsesc în unele roci, sunt surse ionizante, „bunul simț” ar putea indica faptul că, dacă ne îndepărtăm de suprafața Pământului unde se află acele roci, ionizarea aerului ar trebui să scadă. Wulf s-a urcat în Turnul Eiffel în 1910 și a văzut că la 300 de metri deasupra orașului Paris, ionizarea era mai mică decât la nivelul solului, dar nu atât de mult pe cât prezisese, ar fi trebuit să scadă mult mai mult acolo sus. În fața unui astfel de lucru, un om de știință se gândește că calculele și predicțiile sale sunt greșite pentru că teoria este complet eronată, sau poate, mai probabil, teoria trebuie rafinată. Asta au datele (care descriu realitatea), trebuie să oblige la reevaluarea prejudecăților, nu este doar treaba oamenilor de știință.

Și ajungem la Victor Franz Hess, care a continuat să investigheze această problemă și a verificat că atmosfera are un anumit grad de ionizare care scade efectiv, dar numai până la o înălțime de aproximativ un kilometru, unde aerul practic nu prezintă ionizare. Dar apoi începe să crească! Cu un balon cu aer cald cu hidrogen (mult mai bun decât cu aer cald), echipat cu un aparat de măsură, un electroscop, care măsoară dacă ceva este încărcat electric, s-a ridicat la înălțimi de aproximativ cinci kilometri în 1911-1912 și a văzut că ionizarea aerului era de două ori mai mare decât cea măsurată la nivelul mării. A concluzionat că sursa de ionizare venea din spațiul exterior. În plus, a măsurat și ionizarea la acele înălțimi în timpul unei eclipse de soare și nu a văzut schimbări, așa că părea că Soarele nu avea nicio legătură cu problema.

Robert Andrews Millikan în 1925 a confirmat originea extraterestră a radiației și a numit-o „raze cosmice”. Mi se pare curios că, deși el este cel care a inventat acest nume, în realitate a susținut că razele cosmice erau fotoni energetici, de unde și folosirea cuvântului raze, care ar trebui să provină din crearea continuă de atomi în spațiu, necesară pentru a evita cunoscuta „moarte termică a universului”, care ar trebui să se întâmple atunci când temperatura universului se omogenizează, crescând entropia până la maxim. Știu că multor cititori le place chestia asta cu entropia, săgeata timpului, legile termodinamicii, etc., dar pentru a vorbi despre asta ar fi nevoie de mai multe articole, le vom face deja. Relevant aici este că viziunea despre natura razelor cosmice pe care o avea Millikan nu era corectă (complicată și imaginativă da). În realitate, sunt în principal particule încărcate, așa cum a susținut un alt mare fizician, Arthur Compton, acum ceva mai puțin de 100 de ani, ceea ce se află în spatele acelor raze cosmice.

Și după toată această istorie istorică (îmi place că englezii au două cuvinte diferite pe care noi le traducem prin istorie, citiți relatare istorică dacă preferați), ajungem la astrofizică. Într-adevăr, spațiul exterior este plin de raze cosmice. Ele își au originea în stele ca a noastră, în spațiul interstelar, în găuri negre mici sau mari din galaxii apropiate sau îndepărtate existente la marginile spațiu-timpului.

Raze cosmice, astăzi numite și astroparticule cu mai mult succes din punct de vedere fizic, sunt în principal nuclee de atomi, fără electroni și, prin urmare, încărcate electric. Aproape tot ce ne vine din exterior este, de fapt, nuclee de hidrogen, sau ceea ce este același lucru, protoni; reprezintă 90% din astroparticule. Un alt 9% sunt atomi de heliu (2 protoni și 2 neutroni, care se numesc particule α -alfa-) și restul sunt nuclee de elemente mai grele. O parte foarte mică din astroparticulele care ne ajung sunt, de fapt, antimaterie, mai ales pozitroni (antimateria electronilor) și antiprotoni. Căutăm de câțiva ani anti-particule alfa care să ne ajungă din spațiul exterior, fără succes până acum.

Vitezele acestor raze cosmice sunt impresionante, apropiate de viteza luminii în multe cazuri, așa că poartă o cantitate mare de energie pe care o eliberează atunci când se ciocnesc cu atomii care se găsesc în straturile superioare ale atmosferei. Măsurătorile indică faptul că ne ajunge, în fiecare secundă și pe metru pătrat, echivalentul a 1000 de protoni sau, mai detaliat, un proton cu o energie cinetică de 1000 de ori mai mare decât echivalentul în energie al masei sale. Cea mai energetică rază cosmică măsurată, care a fost numită „Oh-My-God particle”, „particula vai, Doamne”, a fost interpretată ca un singur proton cu energia cinetică echivalentă cu o minge de golf lovită cu putere.

Cu acele energii sau mai mici, tipic este o rază cosmică de trilioane de ori mai puțin energetică, în acele ciocniri cu materialul din atmosfera noastră se rup atomi, se ionizează alții și se creează particule noi, cum ar fi neutrinii, pionii și muonii. Și aceștia din urmă, muonii, care sunt foarte nesociabili și nu interacționează cu materia (aproape), ajung foarte ușor până la suprafața terestră. Se calculează că un muon pe secundă ne traversează capul. Acești muoni sunt responsabili de o mare parte din ionizarea aerului la nivelul solului, care nu se datorează doar materialului radioactiv prezent în rocile terestre. Curios că presupunerea inițială a teoriei care explica ionizarea atmosferică era de fapt destul de incorectă, dar a dus la descoperirea razelor cosmice, universul surprinde întotdeauna.

«Vid Cosmic» este o secțiune în care este prezentată cunoașterea noastră despre univers într-un mod calitativ și cantitativ. Se urmărește explicarea importanței înțelegerii cosmosului nu numai din punct de vedere științific, ci și filozofic, social și economic. Numele „vid cosmic” face referire la faptul că universul este și este, în cea mai mare parte, gol, cu mai puțin de un atom pe metru cub, în ciuda faptului că în mediul nostru, paradoxal, există cvintilioane de atomi pe metru cub, ceea ce invită la o reflecție asupra existenței noastre și a prezenței vieții în univers. Secțiunea este integrată de Pablo G. Pérez González, cercetător la Centrul de Astrobiologie, și Eva Villaver, subdirector al Institutului de Astrofizică din Insulele Canare.