la frase del mes

"La física es como el sexo. Seguro que tiene una utilidad práctica, pero no es por eso que lo hacemos" Richard Feynman

Entre fantasmas

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Casi invisibles, entre nosotros y a través de nosotros, son difíciles de detectar, pero existen.

Los neutrinos burlan los sistemas de detección con una facilidad fantasmagórica. La posibilidad de que estas partículas elementales existieran nació de una incoherencia experimental en las desintegraciones nucleares. En otras palabras, no salían los cálculos. Pongamos un ejemplo: sea un núcleo de Z protones (carga positiva) y N neutrones (sin carga eléctrica). De repente, uno de esos neutrones se convierte en un protón escupiendo un electrón (si Feynman levantara la cabeza...). Resultado, el núcleo de Z protones y N neutrones se ha convertido en uno de Z+1 protones y N-1 protones y por añadidura un electrón exiliado, pululante por el universo. Hemos descrito aquí el proceso de desintegración beta menos. Si echamos cuentas, en el proceso básico de conversión

n -> p + e
la carga se conserva: carga neutra -> carga positiva + carga negativa

pero para cuadrar la teoría con la medida experimental de la energía de los electrones producidos* se hace necesario que la conversión del neutrón no resulte en sólo un protón y un electrón, sino en algo más: una partícula de masa ínfima que respete la conservación de la carga, es decir, neutra. Por razones obvias, se bautizó a esta partícula como neutrino.

¡¡¡ n -> p + e + neutrino !!!
carga neutra -> carga positiva + carga negativa + carga neutra

La hipótesis del neutrino, propuesta por Pauli en 1930, proporcionó una nueva misión a los físicos experimentales, la de su detección, que no iba a resultarles nada fácil, pues el neutrino es muy pequeño y ligero y no interacciona electromagnéticamente, lo que les permite viajar sin interaccionar, pasar desapercibidos, atravesar el vacío, nuestros detectores, nuestros cuerpos, el planeta entero, sin distinguir. Como fantasmas. ¿Cómo "cazarlos", entonces?

En 1950, el equipo de Reines y Cowan puso en marcha el proyecto Poltergeist para la caza de esta peculiar partícula, que se había ganado la fe de los científicos a pesar de su carácter enteléquico. Se les ocurrió constatar la existencia del neutrino indirectamente: no mediante su detección, sino mediante la detección de las partículas a las que daría lugar si protagonizara la reacción inversa a la arriba escrita, es decir:

p + neutrino -> n + e*
carga positiva + neutra -> neutra + carga positiva

en la que un neutrino reacciona con un protón nuclear para convertirlo en un neutrón y escupir un positrón (el e*, la antipartícula del electrón: un electrón cargado positivamente). La idea era aprovechar los neutrinos (teóricamente) provenientes de un reactor nuclear estable y esperar que la reacción tuviese lugar en un recinto monitorizado, un tanque de agua. Gran cantidad de neutrinos atravesaría contenedor y contenido sin interaccionar, pero quedaría probada su existencia si dicha reacción sucediera.

En tal caso, se generaría un positrón cuyo destino sería la aniquilación con un electrón del medio y consecuente emisión energética característica (antimateria+materia= energía detectable); y además un neutrón, a captar por una sustancia en suspensión que emitiría en consecuencia otra energía característica. Tanto la energía de la desintegración positrón-electrón como la de la desexcitación de la sustancia orgánica, imaginémoslas como rayos de luz -al fin y al cabo lo que son-, serían registradas por fotodetectores, ojos electrónicos, en las paredes del tanque de agua, con un aspecto parecido al de la imagen siguiente


yo también quiero mi cuarto decorado con fotodetectores

Expuesto de una manera muy sencilla: imaginaos observando un aljibe y que, de repente, os sorprende el destello de dos lucecitas en el agua, una roja y otra azul. Diríais, ha pasado un neutrino.

El "método del aljibe" dio resultado e inscribió sus nombres en la lista de los Nobel de Física, además de despejar toda duda sobre la existencia de las partículas fantasma, que hoy han de aparecer en cualquier tabla de partículas elementales que se precie, y ser la base conceptual de monumentales y bellísimos detectores de neutrinos modernos como el Ice Cube -en proyecto- y el Superkamiokande japonés.


los japos la tienen más grande que nadie

Os recomiendo el artículo que dedicó Fogonazos al Superkamiokande. Bellísimo. Escenario de ciencia ficción.

5 comentarios:

Fran dijo...

Una vez más me quito el sombrero, tema muy interesante y complejo el explicado arriba Jes.

Espero ansioso el post en el que expliques todas las partes del atomo habidas y por haber.

PD: Recuerdo la priemra vez que hablaron de los positrones en la carrera. El mundo se te derrumba.

J. Salvador (Jes) dijo...

Ok, ok...
no me haré de rogar mucho más...
;P

Anónimo dijo...

"...En ocaiones veo particulas fantasmas..."

Pikkolo

yadira dijo...

me gusta mucho tu blog ^_^

Roberto dijo...

Miles de millones de dolares perfectamente invertidos, no hay mejor inversion que en la ciencia.