XXXI. UN EXPERIMENTO CUIDADOSO

EN el volumen 48 del número correspondiente al 17 de mayo de 1982 del Physical Review Letters —revista norteamericana donde se presentan los más nuevos descubrimientos en física y en la cual ansían publicar todos los físicos que trabajan en Estados Unidos—, Blas Cabrera informa sobre los primeros resultados de un detector superconductor para monopolos magnéticos en movimiento. Dado lo acucioso y bien planeado que es este experimento, vale la pena describirlo con detalle. Así aprendemos cómo se hace bien el trabajo experimental en física.

Como ya dijimos, se trata de medir el cambio en el flujo magnético en un anillo superconductor. En el experimento se construyó una pequeña bobina de cuatro vueltas, con un diámetro de cinco centímetros y se le colocó de tal manera que su eje estuviera vertical. La bobina se conectó a un precioso aparato llamado SQUID por sus siglas en inglés: Superconducting quantum interference device, construido por una compañía de alta tecnología de San Diego, California. El paso de un monopolo de Dirac alteraría ocho veces el flujo magnético fundamental c/2e. Un factor 4 viene del número de vueltas en la bobina y un factor 2 del hecho que el monopolo 4m es igual a 2 (hc/2e). Tanto la bobina como parte del SQUID se colocaron dentro de un cilindro de un metro de largo y 20 cm de diámetro. Este cilindro se hacía también superconductor para blindar a la pequeña bobina del campo magnético exterior. Todavía más: todo el sistema se metía dentro de otro cilindro, fabricado con un material llamado metal m, lo que mejora el blindaje. Como se ve, el experimento requiere de muchos cuidados.

Luego se calibró el detector y se midió su sensitividad con tres métodos diferentes. Los tres procedimientos dieron el mismo resultado. Se estimó también lo que ocurriría si el monopolo golpeara al SQUID o cruzara por el cilindro superconductor. Se dejó, finalmente, correr el experimento, registrando flujos como los que se ven en la Figura 27 durante 151 días. En la figura son evidentes los disturbios causados por el cambio de nitrógeno líquido, cada día, o por el recambio semanal del helio líquido. Finalmente, el 14 de febrero de 1982, hubo un cambio brusco en el flujo, el detector respondió con un flujo exactamente igual a 8 ( c/2e), como si hubiera pasado por ahí un monopolo de Dirac. La famosa gráfica de Cabrera se ha mostrado ya, en la Figura 2. Con una pequeña incertidumbre, Blas Cabrera dice cautelosamente: este evento, el más grande que se ha registrado, es consistente con el paso de una carga de Dirac.

Figura 27. Grabaciones del flujo magnético en el experimento de Cabrera, obtenidas en tres días diferentes. Se observan las fluctuaciones al tiempo del recambio de los líquidos refrigerantes, como el nitrógeno o el helio líquidos.

Cuando se encuentra algo tan impresionante como lo hallado por Cabrera y tan buscado por muchos otros físicos del mundo, más vale ser cauteloso e imaginar todas las posibles fuentes de error. He aquí las que se le han ocurrido al nieto de don Blas:

1) Las fluctuaciones en el voltaje de la línea, que se produjeron adrede al cortar la alimentación eléctrica y crear los correspondientes transistorios, no produjeron respuesta del detector.

2) La interferencia por radiofrecuencia, causada por las escobillas de un motor de un reactor de pelo, no produjo tampoco señal alguna, aun cuando operara en la vecindad del aparato.

3) Los cambios en campos magnéticos externos se atenúan exponencialmente; la contaminación ferromagnética se hace mínima, al haber usado técnicas de montaje extremadamente limpias; esa baja contaminación fue comprobada con las medidas de un magnetómetro, hechas dentro del blindaje.

4) La corriente crítica en la bobina, que destruiría sus propiedades superconductoras, es l0⁸ veces mayor que la producida por el supuesto paso del monopolo.

5) Se generaron golpes mecánicos al aparato, golpeándolo con el mango de un desarmador. En dos de veinticinco ocasiones, el flujo llegó a ser tres cuartas partes de lo esperado con la carga de Dirac; sin embargo, hubo inestabilidades durante la hora siguiente al golpe.

6) No hubo sismo alguno el 14 de febrero de 1982.

7) Un rayo cósmico muy energético que cruzara el alambre subiría la temperatura localmente por menos de un centésimo de Kelvin. Este cambio no basta para destruir la superconductividad, pues para ello se requiere un cambio de 5 Kelvin.

Luego de todo lo anterior, ahí queda el solo evento observado por Cabrera, que quizá haya sido el paso del monopolo magnético de Dirac.