Caçadors de partícules: de la UPC a l’Agència Espacial
Cinc estudiants d’enginyeria de 19 anys participen en un programa de física de l’Agència Espacial Europea
Els muons són partícules elementals de la física una mica estranyes i paradoxals. Es creen a una altitud de 1.500 metres i duren dos microsegons, però se’n troben a nivell del mar. “Segons Einstein, com que viatgen a una velocitat propera a la de la llum, el seu temps es dilata. Aquesta és la raó per la qual hi ha muons –pocs, però n’hi ha– al nivell del mar”, explica donant una lliçó de física Gerard Pascual, uns dels cinc estudiants de la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) que fotografiarà muons a l’estratosfera gràcies a un programa de l’Agència Espacial Europea (ESA), amb el qual comprovaran la teoria de la relativitat especial d’Einstein del 1905 (anterior a la teoria de la relativitat que el va fer famós). De tots els experiments del programa europeu Rexus/Bexus, que permet a estudiants de grau, màster i doctorat de tot Europa dur a terme experiments en coets i globus estratosfèrics, l’equip català Cadmus seleccionat és l’únic espanyol i el més jove de tots els que hi participen (tenen 19 anys).
“A petita escala –apunta Guillem Megías– la demostració de la teoria general d’Einstein ja s’ha fet comprovant la presència de muons en dos punts diferents d’altitud, però no en un vol de globus d’heli que pot captar la trajectòria dels muons a cada metre d’ascensió”, afirma. Comprovar aquesta teoria és d’interès essencial perquè afecta directament el funcionament dels satèl·lits i, indirectament, el dels telèfons mòbils, entre altres dispositius.
El globus, que portarà a la góndola la cambra de boira i dues cà-
meres fotogràfiques, s’elevarà l’octubre que ve des de l’estació de Kiruna, la ciutat més septentrional de Suècia, on està localitzada la universitat aeroespacial sueca. Es buscarà un dia poc ventós perquè l’elevació sigui plàcida. Segons les previsions, trigarà menys de dues hores a arribar a l’estratosfera i a assolir una altitud de 30 quilòmetres. Passejarà uns metres en línia recta. A aquesta distància, baixarà abruptament, després que, des de l’estació de Kiruna, es tallin els cables que subjecten el globus a la cistella, calculant que aquesta i el seu preuat contingut amb les fotografies robades als muons no caigui a l’aigua d’un llac ni en territori rus. Així és com es recuperarà el disc dur amb les imatges. A banda de l’experiment Cadmus hi haurà set experiments més (pujaran dos globus d’heli).
“Durant l’ascensió haurem captat milers i milers d’imatges de muons a la nostra cambra de boira”, diu apassionat l’estudiant Adam Teixidó. La cambra de boira es forma amb alcohol sobresaturat escalfat a 30º que contrasta amb el fred del gel sec (-70º), cosa que provoca la condensació i una espècie de boira carregada amb ions positius (vegeu el gràfic). “Quan passa una partícula carregada negativament és atreta pels ions, deixant una traça, petits rajos visuals de forma intermitent. Això és el que captaran les dues càmeres, cedides per l’enginyer canadenc David Kronstein, capaces de disparar 21.000 imatges per segon.“Nosaltres fotografiarem tot el trajecte, tot i que no esperem trobar muons a partir de 15 km d’altura, que és quan els rajos còsmics xoquen contra l’atmosfera”.
Un cop recuperat el disc dur, l’equip de joves investigadors comprovarà, mitjançant algoritmes creats per a aquesta funció, la vida mitjana del muó i la compararan amb la seva esperança de vida a nivell clàssic i relativista.
Aquesta és una iniciativa impulsada sota un acord bilateral entre el Centre Aeroespacial Alemany (DLR) i el Consell Espacial Nacional Suec (SNSB), en col·laboració amb l’Agència Espacial Europea. Els estudiants de la UPC disposen, a més del patrocini de la start-up canadenca, d’ajuts de la UPC, el centre d’excel·lència CFIS i la Fundació Celex. I esperen recaptar fons per valor de 6.000 euros en una campanya de microfinançament que ja està en marxa. Quan hagin enllestit l’anàlisi de dades redactaran el resultat que faran arribar a l’agència europea i que publicaran en alguna revista d’àmbit científic.
Els estudiants, units per la passió per Einstein, formen un grup d’excel·lència que en el curs i mig que fa que estan a la universitat acumulen una trentena de matrícules d’honor entre tots. “Ens donen molta canya, els professors”, admeten. Acostumats a ser els bons estudiants del seu curs, s’han trobat en classes on la mitjana ha pujat sobtadament. “És veritat que estudiar a la universitat és molt més exigent, però l’entorn està molt motivat i aprens molt dels altres”, explica en Gerard.
Procedeixen de diferents instituts i han coincidit a la mateixa universitat –en diferents graus d’estudis–, però ja es tenien vistos d’abans. Tots cinc formen part del viver de vocacions científiques que impulsa la Fundació Catalunya-La Pedrera amb els programes especials per a adolescents amb interès per la ciència. La majoria han gaudit intensament de la investigació en biologia, bioquímica o física amb programes com Bojos per la Ciència o Joves i Ciència. Fer de tastaolletes per diferents disciplines els va fer dubtar de quins estudis havien de seguir després de batxillerat. “Ens vam decidir per la física, al final –explica en Guillem–, perquè t’ajuda a entendre els principis bàsics de la ciència”, i afegeix que l’enginyeria aporta, per la seva part, “l’aplicació tècnica”. També s’havien trobat a les olimpíades de matemàtiques organitzades per la Societat Catalana de Matemàtiques, així com en olimpíades de física i biologia.
Dos d’ells, Adam Teixidó i Roger Bahí, van ser seleccionats pel Centre de Formació Interdisciplinària Superior (CFIS), creat el 2003, que ofereix un pla intensiu que inclou dues titulacions oficials.
Dos globus d’heli pujaran a l’espai amb vuit experiments de joves europeus
Els alumnes de la UPC volen comprovar una de les antigues teories d’Albert Einstein