EL CONTADOR GEIGER ☢️
En la historia de la ciencia, el nombre de algunos investigadores se ha eclipsado por su creación. Como Hans Geiger, cuyo contador de radiactividad es tan popular que parece una marca registrada. Sin embargo, la biografía de Geiger bien merece un HILO.
Johannes Wilhelm Geiger nació en 1882 en la localidad alemana de Neustadt an der Weinstrasse. En Erlangen comenzó a estudiar matemáticas y física en 1902. En 1906, tras doctorarse, se trasladó a Inglaterra, para proseguir sus estudios en el Instituto de Física de Manchester.
En 1907 llegó Ernest Rutheford (izquierda) al Instituto. El científico neozelandés, Premio Nobel de Química en 1908 y uno de los precursores la radiactividad, ofreció trabajar como asistente al aventajado estudiante alemán, que le sugirió incorporar a Ernest Marsden (derecha).
Rutherford diseñó un experimento que desarrollaron sus dos estudiantes y que ha pasado a la historia con el nombre de Rutherford-Geiger-Marsden: enviar un rayo de partículas alfa (núcleos de helio) contra una lámina de oro de 0,0004 mm rodeada por una pantalla de sulfuro de zinc.
Las partículas alfa colisionaban contra los átomos de la lámina de oro, veían alterada su trayectoria y chocaban con la pared de estaño. El experimento demostró que el átomo estaba formado por un núcleo compacto con una alta densidad de carga rodeado de una nube de electrones.
Geiger comenzó a trabajar en la medición de la radiación alfa. Hasta ese momento, se utilizaba la observación directa usando radón-222 como fuente de partículas que se dirigían a través de un tubo de vacío hacia una lámina que causaba su dispersión, observable forma de destellos.
Era un método fatigoso para los ojos. El propio Rutherford escribió en 1908: «Geiger es un diablo en la tarea de contar destellos, y podría estar haciéndolo una noche entera sin que eso afectara a su precisión. Yo me puse a maldecir y me retiré después de dos minutos».
La búsqueda de un sistema más fiable llevó a Geiger a desarrollar su primer contador que ayudó a identificar la partícula alfa como núcleo del átomo de helio. Rutherford y Geiger descubrieron así el núcleo del átomo en 1911, que ocupa un volumen muy reducido en su centro.
Consistía en un cilindro de metal que actuaba como cátodo, conteniendo un gas neutro atravesado por un cable como ánodo. Tras producir un intenso campo eléctrico entre el ánodo y el cátodo, las partículas alfa entraban en el tubo a través de una pequeña ventana de mica.
Las partículas alfa colisionaban con el gas, produciendo iones que colisionaban con otras moléculas produciendo más iones. Cada cascada de iones producida por una partícula alfa descargaba parcialmente el cilindro, produciendo un pulso de voltaje que permitía su medición.
En 1912 el resultado de su experimento apareció publicado por primera vez en un artículo de la Academia de Ciencias de Viena; ese mismo año, Geiger dejaría Manchester para aceptar un puesto en el Instituto Físico-Técnico Alemán, en Berlín.
Al estallar la I Guerra Mundial en 1914, Geiger dejó los laboratorios para alistarse en el ejército como oficial de artillería. Durante varios años en las trincheras, el frío y la humedad se cebaron con su salud, causándole un reumatismo crónico que acabaría acortándole la vida.
De vuelta de la guerra, Hans Geiger puso en marcha el laboratorio de radiactividad de Berlín, aceptó la oferta de director de Físicas Experimentales en la Universidad de Kiel, atraído por la independencia que del cargo y por ser su puerta de entrada en el mundo de la docencia.
El nuevo medidor de radiactividad creado por Hans Geiger (a) en 1928 fue conocido como contador Geiger-Müller, por la colaboración con Walther Müller (b), el primer estudiante de doctorado de Geiger. Era más pequeño que el modelo anterior y capaz de detectar alfa, beta y gamma.
El contador Geiger-Müller consistía en un cilindro de metal lleno de gas a baja presión (argón o helio) con una ventana de plástico o cerámica en un extremo. En el centro del tubo, un delgado cable de metal conectado a una fuente eléctrica que originaba un campo eléctrico.
Cuando la radiación entraba en el tubo, las moléculas de gas se dividían en iones y electrones, de carga negativa, atraídos por la carga positiva del cable, chocando en su trayectoria con más moléculas de gas y produciendo nuevas ionizaciones, que daban lugar a más electrones.
El resultado era un pulso eléctrico que podía medirse con un contador, o escucharse con un sonido de chisporroteo si se conectaba un altavoz. Una vez efectuada la medida, los iones y electrones se absorbían por el gas del tubo y el contador quedaba listo para una nueva medición.
La ventaja del nuevo contador era su facilidad de uso y su portabilidad, que permitía utilizarlo fuera del laboratorio, además de su capacidad para registrar cantidades mínimas de radiación.
La investigación sobre los rayos cósmicos la había iniciado en la Universidad de Tübingen, donde aceptó un puesto en 1929, y en 1936 se trasladaría a la Universidad Técnica de Berlín, donde añadiría a este campo de trabajo la radiactividad artificial y la fisión nuclear.
En 1929 la Real Sociedad de Londres le otorgó la Medalla Hughes “por su invención y desarrollo de métodos de conteo y partículas alfa y beta”, y en 1937, el Instituto de Física de Londres le concedió la Medalla Duddell.
Geiger no participó en la II Guerra Mundial por su maltrecha salud, aunque formó parte del Club de Uranio, el grupo de científicos trató de desarrollar la bomba atómica para Hitler. En una reunión dijo: «si existe la más mínima posibilidad de conseguirlo, hay que hacerlo».
Mientras muchos compatriotas emigraban de Alemania para continuar con investigación, Geiger permaneció en su país durante toda la guerra. A partir de cierto momento, la causa nazi y sus líneas de investigación científica estaban igualmente condenadas.
El reumatismo contraído en la I Guerra Mundial se le agudizó cuando finalizaba la segunda, postrándole en la cama en Babelsberg hasta la ocupación de ejército ruso en 1945, forzándole a trasladarse a Potsdam, donde murió tres meses después, el 25 de septiembre, a los 62 años.
La contribución de Geiger a la ciencia nuclear es inapelable, desarrollando un aparato para localizar y medir una energía invisible que genera miedo y desconfianza. La brillantez de este logro queda asociada a su nombre y contribuye a difuminar los momentos oscuros.
REFERENCIA
📖 Fernández de Bobadilla, F. (2017). Hans Geiger: el latido del átomo. Revista ALFA, 35. csn.es/documents/1018…
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