El surgimiento de la física moderna en San Luis Potosí
Nota: Las líneas que siguen fueron escritas como un reconocimiento y sencillo homenaje a Gustavo del Castillo, quien fuera el creador del Instituto de Física de la UASLP y el introductor de la física moderna en la institución. La obra de Gustavo del Castillo simboliza una de las más brillantes páginas de la historia de la cultura científica de San Luis Potosí.
El surgimiento de la física moderna en San Luis Potosí, a mediados del Siglo XX, fue consecuencia directa del ambiente científico que se respiraba en los centros de investigación del mundo. Los descubrimientos en física nuclear que se sucedían uno tras otro producían asombro y excitaban la imaginación de los físicos. Lo que se ha llegado a conocer como la física moderna estaba en pleno florecimiento. Los hallazgos hechos en los laboratorios de física, a principios del Siglo XX, planteaban enigmas que desafiaban las mentes más brillantes y cimbraban la maquinaria científica desde sus cimientos.
En 1900, el físico francés Becquerel de la Escuela Politécnica de Paris descubrió la radiactividad natural, un fenómeno que no se podía explicar en términos del conocimiento científico de su tempo. Este fenómeno era producido por ciertos minerales de uranio que emitían radiaciones con un poder de penetración que iba más allá de lo conocido hasta entonces. Este descubrimiento quedó marcado en la historia de la ciencia como el fin de la física clásica y el principio de la física moderna. Era el fin de una época que había perdurado por siglos y el nacimiento de una nueva física basada en nuevos principios. Por su obra, en 1903 Becquerel recibió el Premio Nobel de Física que compartió con los esposos Curie.
Los misterios puestos al descubierto por la radiactividad natural atrajeron la atención de los estudiosos del átomo, entre ellos los esposos Curie de la Sorbona. A través de intensas y laboriosas investigaciones se lograron descifrar las propiedades básicas de la radiactividad natural, lo que condujo a uno de los descubrimientos más sorprendentes y trascendentales de aquel tiempo: la transmutación de los elementos. La física moderna había mostrado que la materia no es estable, sino que puede experimentar transformaciones ya sea en forma natural o artificial.
Otro gran acontecimiento fue el descubrimiento del núcleo atómico, debido al eminente físico británico Rutherford de la Universidad de Cambridge. Este hallazgo indicaba que los átomos no eran estructuras tan simples como lo consideraba la física clásica, sino que tenían un pequeño núcleo central rodeado por electrones que giraban alrededor del núcleo. Así nació lo que se ha llegado a conocer como la física nuclear.
En forma paralela a las investigaciones nucleares, Einstein desarrolló la teoría de la relatividad. Sus revolucionarias ideas despojaron al universo del concepto de tiempo absoluto y lo sustituyeron por el tiempo relativo; en adelante la nueva realidad sostenía que el ritmo de avance del tiempo dependía del estado de movimiento de cada observador. Este hecho condujo directamente a un resultado que conmovió al mundo científico: la materia y la energía son dos aspectos de una misma realidad, es decir son equivalentes.
Tales eran algunos de los descubrimientos más destacados en los inicios de la física moderna cuando, el 5 de marzo de 1956, con una sencilla alocución, el Dr. Gustavo del Castillo inauguró el Instituto de Física de la UASLP. Cronológicamente, este instituto había sido el segundo en la república mexicana, después del Instituto de Física de la UNAM. Gustavo del Castillo era originario de San Luis Potosí. Había hecho estudios de química industrial en la UASLP, luego estudios de maestría en la Facultad de Ciencias de la UNAM y, finalmente, el doctorado en la Universidad de Purdue, EUA.
Cuando Gustavo del Castillo hacía su maestría, el físico mexicano más destacado era Manuel Sandoval Vallarta, estudiante y después profesor de física en el Massachusetts Institute of Technology. El área de investigación de Sandoval Vallarta era la radiación cósmica, una radiación misteriosa procedente del espacio exterior cuyo origen y naturaleza eran desconocidos. Sandoval Vallarta había alcanzado renombre universal cuando, en forma conjunta con el norteamericano Luis Álvarez, había encontrado que la radiación cósmica primaria (la proveniente de fuera de la atmósfera terrestre) consistía principalmente de partículas cargadas positivamente, sobre todo protones. El trabajo experimental lo habían realizado en la ciudad de México haciendo uso de un arreglo de contadores Geiger y estudiando la deflexión que experimenta la radiación cósmica por efecto del campo magnético terrestre.
Inspirado en la obra y la fama de Sandoval Vallarta, Gustavo del Castillo decidió orientar su trabajo de investigación hacia el estudio de la radiación cósmica. Para lograr su objetivo, obtuvo una beca del INIC (Instituto Nacional de la Investigación Científica) que le permitió hacer estudios de doctorado en la Universidad de Purdue, EUA, bajo la dirección del Dr. Chang, un experto en el estudio de reacciones nucleares producidas por la radiación cósmica. El Dr. Chang había sido colaborador de Rutherford en la Universidad de Cambridge, Inglaterra. En Purdue, Gustavo fue asignado a un grupo que trabajaba en el diseño y construcción de una cámara de niebla. Allí la participación de Gustavo fue decisiva en la construcción y puesta a punto de la cámara. En la década de 1950, la cámara de niebla era el instrumento más versátil y poderoso para detectar, registrar y medir la energía de partículas producidas por la radiación cósmica al interaccionar con la atmósfera terrestre. Uno de los logros más espectaculares de la cámara de niebla había ocurrido en 1932 cuando C.D. Anderson, trabajando en el California Institute of Technology, descubrió el positrón, cuya existencia había sido predicha cuatro años antes por Dirac.
En el tiempo en que Gustavo hacía su doctorado, se sospechaba la existencia de una diversidad de partículas de masa intermedia entre la masa del electrón y la del protón, a las que se les dio el nombre de mesones; es decir, debían existir otros tipos de partículas cuya existencia debía ser demostrada experimentalmente. Se comprende, por lo tanto, que la física de partículas era un área de investigación sumamente atractiva para los físicos. En consecuencia, fue razonable que Gustavo del Castillo escogiera la física de partículas como el área de trabajo para el recién inaugurado Instituto de Física, fijándose como objetivo inmediato la detección, caracterización y estudio de mesones.
A mediados de la década de 1950, tuve la fortuna de empezar a tratar a Gustavo del Castillo. Él estaba a punto de terminar su doctorado y yo la licenciatura en la Universidad de Purdue. A través de pláticas informales, empezamos a hablar de la posibilidad de fundar una escuela y un instituto de física en la Universidad de San Luis Potosí.
Terminado su doctorado en 1954, Gustavo se regresó a México, donde empezó a trabajar en la ciudad de México como investigador del INIC. De acuerdo con su formación académica en la Universidad de Purdue, se dedicó en cuerpo y alma al diseño y construcción de un mecanismo electrónico para automatizar el control de una cámara de niebla. En forma paralela, iniciaba los trámites burocráticos en la Universidad Autónoma de San Luis Potosí para poner en marcha la escuela y el instituto de física, tarea que se vio coronada el 1 de diciembre de 1955, cuando el Consejo Directivo de la Universidad expidió el decreto de creación de ambas instituciones.
Yo terminé mis estudios de licenciatura en la Universidad de Purdue en enero de 1956, y luego me reincorporé a la UASLP para apoyar a Gustavo en los trabajos para poner en marcha la Escuela de Física y el Instituto de Física. A tono con el ambiente científico de su tiempo, el Dr. del Castillo escogió la física nuclear como área inicial de investigación para el flamante Instituto de Física, en particular la producción de mesones debida a la radiación cósmica. Esto requería el diseño y construcción de una cámara de niebla. Se pensaba que en condiciones favorables sería posible detectar partículas subatómicas aún no descubiertas, entre ellas los llamados mesones. En aquel tiempo, los mesones eran partículas extrañas, misteriosas, cuyas propiedades eran poco conocidas, y las cámaras de niebla eran los instrumentos ideales para descifrar sus misterios.
Una vez inaugurado el Instituto de Física, Gustavo del Castillo se dedicó a la construcción de la cámara de niebla que había sido la obsesión de su vida. En su versión inicial, la cámara quedó terminada a principios de 1958, cuando se empezaron a visualizar trayectorias de partículas que eran producto de la radiación cósmica secundaria, principalmente partículas alfa y beta, y otras de origen desconocido.
La cámara de niebla era una obra maestra de la ciencia y la tecnología mexicanas, un verdadero autómata que funcionaba incansablemente, día y noche, tomando fotografías de la trayectoria de partículas. El complicado mecanismo electromecánico era accionado cuando una partícula cósmica de alta energía atravesaba la cámara de niebla. Bajo condiciones favorables de iluminación, sincronización y calibración del equipo, en las fotografías quedaban registradas las trayectorias de las partículas en la forma de estelas de vapor de agua. Gustavo del Castillo había logrado la hazaña de construir un instrumento único en México, de un incalculable valor científico.
Reflexionando sobre aquellos días de intensa actividad creativa, se aprecia la verdadera dimensión del trabajo de Gustavo. Fue una obra monumental que merece un reconocimiento especial. La detección de las primeras partículas nucleares de alta energía de origen cósmico significó para el Instituto de Física la entrada franca al enigmático mundo de la física moderna.
Candelario Pérez Rosales
31 Diciembre 2013