Lo que no se puede ver a simple vista

MINÚSCULAS partículas de polvo flotan en el aire sin ser vistas. Pero cuando entra un rayo de sol por la ventana, lo que hasta entonces había sido invisible se hace de pronto visible. El rayo de luz permite que el ojo humano perciba las partículas.

Pensemos un poco en la luz visible, la que a nuestros ojos parece blanca o incolora. ¿Qué sucede si la luz del sol atraviesa una serie de gotitas de agua desde el ángulo preciso? El agua hace las veces de prisma, y contemplamos un arco iris de hermosos colores.

En realidad, los objetos que nos rodean reflejan luz de diversas longitudes de onda que nuestros ojos perciben como colores. Por ejemplo, la hierba verde no emite en sí luz verde, sino que absorbe todas las longitudes de onda de la luz visible con la excepción de la correspondiente al verde. Esta es la que refleja, y por ello la hierba aparece a nuestros ojos de color verde.

Instrumentos inventados para aumentar el alcance de la vista

En los últimos años, mucho de lo que era invisible a simple vista se ha podido ver con la ayuda de diversos inventos modernos. Si miramos al microscopio una gota de agua, aparentemente inerte, descubriremos que está llena de organismos en movimiento. Y un cabello, cuya textura parece lisa y uniforme a simple vista, bajo el microscopio presenta una textura áspera e irregular. Hay microscopios potentísimos capaces de ampliar los objetos un millón de veces, lo que pudiera compararse a agrandar un sello de correos al tamaño de un país pequeño.

Hoy día, con la ayuda de microscopios aún más potentes, los investigadores obtienen imágenes topográficas de superficies a una escala atómica. Pueden ver lo que hasta hace poco estaba más allá del alcance de la vista humana.

Por otro lado, si levantamos los ojos al cielo por la noche, veremos estrellas. ¿Cuántas? Solo unos miles, como mucho. Pero con la invención del telescopio hace casi cuatrocientos años, el hombre empezó a ver muchas más. En la década de los veinte del siglo XX, un potente telescopio instalado en el Observatorio de Mount Wilson reveló que hay otras galaxias además de la nuestra y que estas también se componen de muchísimas estrellas. Hoy, utilizando complicados medios artificiales de exploración del universo, los científicos calculan que existen decenas de miles de millones de galaxias, muchas de ellas con cientos de miles de millones de estrellas.

Algo asombroso que se ha descubierto gracias a los telescopios es que los miles de millones de estrellas de la Vía Láctea, que parecen estar tan cerca unas de otras, en realidad se encuentran separadas por distancias tan inmensas que escapan a nuestra comprensión. Igualmente, los potentes microscopios han ayudado a ver que objetos que parecen sólidos en realidad están formados por átomos compuestos mayormente de espacio vacío.

 Lo infinitamente pequeño

La partícula más diminuta que puede verse con un microscopio óptico consta de más de diez mil millones de átomos. Sin embargo, en 1897 se descubrió que el átomo tiene, a su vez, minúsculas partículas en órbita llamadas electrones. Con el tiempo se vio que el núcleo del átomo, alrededor del cual describen su órbita los electrones, está compuesto de unas partículas más grandes que el electrón: los neutrones y los protones. Las 88 clases de átomos que existen en estado natural en nuestro planeta, llamadas elementos, son básicamente del mismo tamaño, pero su peso varía porque cada elemento tiene un número progresivamente mayor de estas tres partículas fundamentales.

Los electrones —en el caso del átomo de hidrógeno, hay solamente un electrón— giran en el espacio alrededor del núcleo miles de millones de veces cada millonésima de segundo, lo que da forma al átomo y le hace actuar como si fuera sólido. Se necesitarían casi 1.840 electrones para igualar la masa de un protón o un neutrón. Y estas dos últimas partículas, a su vez, son unas cien mil veces más pequeñas que el átomo en sí.

Para hacerse una idea de lo vacío que está un átomo, trate de visualizar el núcleo de un átomo de hidrógeno en relación con el electrón que gira alrededor de él. Si dicho núcleo, formado por un solo protón, fuese del tamaño de una pelota de tenis, el electrón describiría su órbita a unos 3 kilómetros de distancia.

Un informe sobre la celebración del centenario del descubrimiento del electrón dijo: “Pocas personas vacilan en cuanto a celebrar algo que nadie ha visto, que no tiene tamaño apreciable y sin embargo tiene peso medible, carga eléctrica, y gira como un trompo. [...] Hoy día nadie cuestiona la idea de que ciertas cosas que nunca podemos ver existen”.

Partículas aún más diminutas

Los aceleradores de partículas, capaces de lanzar partículas de materia unas contra otras, ofrecen actualmente a los científicos una vislumbre de lo que hay en el núcleo del átomo. De ahí que se publiquen artículos con términos extraños como positrones, fotones, mesones, quarks y gluones, por mencionar solo algunos. Todas esas partículas son invisibles, aun bajo los microscopios más potentes. Pero con la ayuda de cámaras de niebla, cámaras de burbujas y contadores de centelleo, se observan rastros de su existencia.

Ahora los investigadores ven lo que antes era invisible. Al hacerlo, están comprendiendo la trascendencia de lo que a su entender son las cuatro fuerzas fundamentales: la gravedad, la atracción electromagnética, y dos fuerzas subnucleares llamadas fuerza débil (interacción débil) y fuerza fuerte (interacción fuerte). Algunos científicos están buscando lo que ha recibido el nombre de “teoría del todo”, y esperan que esta proporcione una explicación comprensible del universo, desde lo inmensamente grande hasta lo infinitamente pequeño.

¿Qué han descubierto quienes han visto lo que no se puede percibir a simple vista? ¿Y a qué conclusiones han llegado muchos ante tales descubrimientos? En los siguientes artículos se contestan estas preguntas.

[Ilustraciones de la página 3]

Imágenes de átomos de níquel (arriba) y de platino

[Reconocimiento]

Cortesía de IBM Corporation, Research Division, Almaden Research Center