Rayos cósmicos y los 4 Fantásticos

Hace poco he podido ver en DVD la peli de los 4F, pese a las advertencias en contra. Pero un friki está obligado a ver cualquier película basada en un cómic (sobre todo si es de superhéroes). Como ya había comentado Fernando (en un envío sobre Cara a Cara), lo primero ante lo que alcé las cejas fue ante la existencia de una nube de rayos cósmicos que sigue una órbita alrededor de la Tierra.

Venga, vale, es una película de superhéroes. Hay que creerse que los rayos cósmicos te pueden dar superpoderes, o que existen trajes de algo llamado "moléculas inestables" que adquieren los mismos poderes. Pero cuando se habla de algo que sí existe, como los rayos cósmicos, qué menos que hacerlo con un poco de propiedad.

¿Qué son los rayos cósmicos? Pues es un nombre genérico que se le da a todo tipo de partículas elementales de alta energía, y radiación gamma de alta frecuencia. La radiación gamma es radiación electromagnética, es decir, fotones, y por tanto difícilmente pueden formar una nube y orbitar alrededor de algo (recordemos que los fotones viajan a la velocidad de la luz).

¿Y el resto de partículas? Pues son en su mayoría protones y partículas alfa (núcleos de helio, es decir, dos protones y dos neutrones juntitos), con algunos electrones y neutrinos ocasionales. La energía de los rayos cósmicos formados por estas partículas, corresponde a la energía cinética de las mismas. Por definición, los rayos cósmicos tienen muy alta energía, lo que quiere decir que las partículas que lo forman viajan a gran velocidad.

¿Cómo de rápido viajan? Bueno, la energía de los rayos cósmicos oscila entre un margen enorme, de unos 14 órdenes de magnitud (es decir, los de más alta energía son tienen 100 billones de veces más energía que los de más baja). Los rayos cósmicos de más baja energía (y por tanto, los mas lentos), son precisamente los que provienen de nuestro sol, cuya energía oscila entre 10 KeV y lo 100 KeV. ¿Qué es eso de KeV? Cuando se habla de la energía de partículas elementales, se suele utilizar una unidad de energía llamada electronvoltio (eV) que equivale a unos 1,6 × 10^-19 julios.

Conociendo la energía cinética y la masa, podemos calcular la velocidad de cualquier partícula con la conocida ecuación E = (1/2) mv². Puesto que los rayos cósmicos son en su mayoría protones, vamos a empezar por ahí. La masa de un protón es de unos 1,67 × 10^-27 kg. La energía más baja de un rayo cósmico es de 10 KeV, que corresponde a unos 1,6 × 10^-15 julios. Eso me sale (si no me he equivocado con los cálculos) una velocidad de 1,38 × 10⁶ m/s, es decir 1.380 km/s. Esta velocidad supera con creces la velocidad de escape de la Tierra, que es de 11,2 km/s. Supera también la velocidad de escape del Sistema Solar (desde nuestro planeta) de 42,1 km/s, e incluso ¡la de la Via Láctea! (siempre desde nuestra posición) que es de unos 1.000 km/s. Obviamente, una partícula viajando a esa velocidad, nunca podrá orbitar en torno a la Tierra, ni a nuestro Sistema Solar.

¿Y las partículas alfa? Son más pesadas, por lo que para tener la misma energía cinética necesitan menos velocidad. Veamos, una partícula alfa está formada por dos protones y dos neutrones. Un neutron tiene aproximadamente la misma masa que un protón, por lo que una partícula alfa tiene 4 veces la masa de un protón. Puesto que la energía cinética es directamente proporcional a la masa y al cuadrado de la velocidad, si la masa es 4 veces mayor, la velocidad será 2 veces menor (2² = 4). Es decir, la velocidad de una partícula alfa de 10 KeV sería de unos 690 km/s, que si bien ya no supera la velocidad de escape de nuestra galaxia (desde el Sol), sigue siendo mucho mayor que la velocidad de escape del Sistema Solar (desde nuestro planeta). No digamos la de la Tierra.

Así pues, es imposble que exista algo parecido a rayos cósmicos que orbitan nuestro planeta, ya que la energía de dichas partículas deben ser más de 60 veces menor, y por definición, ya no serían rayos cósmicos. En este aspecto, el cómic original era más acertado, ya que los cuatro protagonistas reciben una dosis de rayos cósmicos simplemente porque el cohete espacial no estaba bien blindado contra ellos.