#9H. Radiación Atrapada -- Historia
El atrapado de partículas por un campo magnético fue
estudiado por primera vez por Kristian Birkeland en Noruega, comenzando
alrededor del año 1895. Birkeland apuntó haces de electrones
(llamados en aquellos tiempos "rayos catódicos") hacia una esfera
imantada o "terrella" situada dentro de una cámara de vacío
y observó que parecían canalizarse hacia los polos magnéticos.
Requirió la ayuda de su antiguo profesor, el renombrado matemático
francés Henri Poincaré, para examinar su movimiento. Poincaré
logró resolver el problema del movimiento de partículas cargadas
cerca de un polo magnético aislado, mostrando que se movían
en espiral alrededor de las líneas del campo y que eran repelidas
por las regiones con un campo fuerte.
Cálculos de StoermerUn campo magnético aislado es una abstracción matemática. Un problema más realista, de más interés para Birkeland, era el movimiento de la partícula cerca de una barra magnética o "dipolo", que se aproximaba mejor al campo de la Tierra o de su terrella. Sugirió su problema a un amigo, el matemático Carl Stoermer, que le dedicó una gran parte de su carrera. Stoemer nunca encontró una solución completa, una fórmula que predijera el movimiento de la partícula en todo momento, al igual que la fórmula para el movimiento de un único planeta alrededor de un sol aislado. De hecho, no existe en términos matemáticos convencionales, debido a que el movimiento es complicado (en términos actuales, un "movimiento caótico", un área iniciada por Poincaré). Pero mostró que grandes familias de órbitas permanecerían atrapadas eternamente.Las órbitas Stoermer concernían más a las partículas con más altas energías. En general no se asemejaban a espirales ordenadas debido a que cubrían grandes secciones del campo magnético y en el curso de cada excursión alrededor del campo, la intensidad y la dirección del campo no permanece igual, sino que varía apreciablemente. Después, cuando se descubrieron los rayos cósmicos, se concluyó que la teoría de Stoermer se aplicaba muy bien a su movimiento: pero no resolvía el misterio de la aurora polar, como esperaba Stoermer. En esos tiempos los científicos se preguntaban si las partículas atrapadas eran las causantes de las misteriosa "corriente de anillo" responsable de las tormentas magnéticas, pero era difícil imaginar un proceso que crease suficientes iones o electrones de la energía de los rayos cósmicos para mantenerlos. Solo en 1957 S. Fred Singer (U. de Maryland) propuso que la corriente de anillo podía ser transportada por partículas de mucha menor energía, inyectadas de alguna forma en las órbitas atrapadas durante las tormentas magnéticas. Al año siguiente se descubrió el cinturón de radiación -- que existía siempre, no solo durante las tormentas -- y paulatinamente se fueron desvelando los detalles. Entretanto, en los años 1950, comienzan los esfuerzos para
confinar el plasma en campos magnéticos en el laboratorio para producir
la fusión nuclear controlada, y en el proceso se desarrolló
y amplió grandemente las teoría de las partículas
atrapadas.
Propuso a la US Air Force en octubre de 1957, como un gran experimento, lanzar cohetes con pequeñas bombas atómicas y detonarlas en el espacio. Las bombas atómicas producen gran cantidad de electrones energéticos y Christofilos esperaba que esos electrones fuesen atrapados en el campo magnético como un cinturón de radiación artificial. Ese proyecto, dirigido en secreto y denominado en clave Argus,
recibió un gran empuje cuando los Explorers 1 y 3 de Van Allen descubrieron
el cinturón de radiación natural y fue llevado a cabo sobre
el Atlántico Sur en agosto y septiembre de 1958. Se explotaron tres
bombas fuera de la atmósfera sobre una región desierta del
océano y el público solo se enteró de eso durante
el año siguiente, cuando se publicaron muchos estudios científicos
relacionados.
|
|
|||
Lectura adicional:
|
|
Próxima Etapa: #10. Movimiento de la Radiación Atrapada
Author and Curator: Dr. David P. Stern
Ultima actualización 10 de Noviembre de 2004, traducir 21 December 2000
|
