SECCIÓN CIENCIAS BÁSICAS : FÍSICA DE PARTÍCULAS 1
Autor : Sebastian David Dejoy Benavides
El sol es la estrella que mantiene toda forma de vida en la tierra : desde las formas mas simples como el Paramecio ( 1 sola célula ) hasta las mas complejas como el ser humano . Hace poco mas de 4 siglos que Johannes Kepler escribió sus tres famosas leyes del movimiento planetario alrededor del sol en un tiempo en el que la física se enfocaba principalmente en la astronomía ( macroscópicamente por supuesto, todo se fundamentaba en la "observación-explicación matemática " mas no en la "predicción matemática - observación demostrativa" como en la actualidad (física cuántica)), luego vendrían muchas mas leyes ( Newton,Maxwell, Electromagnetismo,Planck,Einstein ...) y es en la física de Planck ,Einstein y Born en la que basaré este articulo .
Figura 1. Las leyes de Kepler
Fuente www.explora.ucv.cl
La física de partículas "encajona" o clasifica las distintas partículas que existen en el universo de acuerdo a si son energía-materia o si son fuerza ( físicamente se diferencian dependiendo si pueden o no corresponder a un mismo estado cuántico osea si tienen los mismos números cuánticos : spin ,momento angular orbital.... ) , hay unas que se encargan de "transportar" las 4 fuerzas de la naturaleza ( Electromagnética , Nuclear débil Nuclear fuerte , Gravitacional) llamados bosones , un ejemplo es el fotón el cual se encarga de transportar la fuerza electromagnética .Por otro lado tenemos otro grupo : los Fermiones divididos a su vez en Quarks y Leptones los cuales se diferencian respecto a si pueden o no estar solos ,los Quarks deben convivir de dos o más mientras los leptones tranquilamente trabajan "solitos" , ejemplos el electrón clasificado como leptón al igual que el protón.
Figura 2. Los estados estados cuánticos pueden depender de varios números cuánticos , aquí algunos .
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Figura 3.Cuadro explicativo del modelo estándar.
Fuente:worlderlenmeyer.blogspot.com
Nuestro sol produce neutrinos debido a que es una maquina de hacer luz y calor debido a la quema de combustible , el hidrógeno es su gasolina principal y el residuo de esta combustión es el helio , muchos cientos de millones de años después cuando se le haya acabado el hidrógeno el sol tendrá que agotar su helio y dejara como residuo "metales" pesados como el hierro .Mas exactamente cadenas de protónes se fusionan para transformarse en neutrones ,en el proceso se libera energía (la cual es producida por la aniquilación de un electrón(-) con un positrón (+) a esto le llaman rayos gamma) ademas se liberan partículas llamadas neutrinos (letras v de la figura).Cabe resaltar que estrellas mas grandes que el sol se comportan bajo cadenas CNO las cuales terminan en la misma finalidad que la protón-protón. Al final de la figura 3 (abajo) tenemos un isótopo (distinto numero de neutrones ) del helio : el helio 4 (2 neutrones + 2 protones)
Figura 3.Cadena protón-protón
Fuente:worlderlenmeyer.blogspot.com
En la actualidad se usan centrales nucleares las cuales aplican el principio de fisión (contrario al que les acabo de mostrar ) en donde se separan elementos pesados como el Uranio y se aprovecha la energía "gratis " que sale de la reacción que por cierto es muy grande , no tiene comparación con la hidráulica o la solar,si hubiera tecnología suficiente para recrear las condiciones del sol de alta temperatura y de plasma podríamos hacer uso de la fusión la cual como vemos en el ejemplo del sol podría darnos cientos de miles de años de energía (increíble) ,pero aun no la hay. Próximamente haré un post hablando de las centrales nucleares.
Volviendo con el tema de los neutrinos , estas partículas salen MUY FÁCILMENTE del sol debido a que viajan a la velocidad de la luz : 3 x 10 a la 5 km/seg a diferencia de los rayos gamma que duran cientos de millones de años en salir del sol .Como consecuencia llegan enormes cantidades de estas partículas a toda la superficie alrededor del sol como nuestra tierra , la pregunta es ¿por que no los vemos ?, sucede que detectar neutrinos ha sido de alguna manera bastante difícil incluso , han pasado muchos años en los cuales los detectores de neutrinos como las cámaras de burbujas han apuntado valores muy distantes a los predichos por la física de partículas y esto se debe a que estos habían sido históricamente considerados como sin masa , y realmente luego de unos años se comprobó que al contrario : tienen una masa muy pequeña .Otra gran sorpresa que se llevaron los buscadores de neutrinos es que el modelo estándar predice ("parece una biblia") que los neutrinos electrónicos (como se les conoce a los que salen de la cadena protón-protón) no pueden cambiar de tipo y la ÚNICA solución a la que se llego al problema de la cantidad es que
cuando llegan a la tierra han cambiado de tipo ,de esta manera hubo que ampliar la tabla de leptones a 3 neutrinos (electrónicos ,tauónicos y muónicos como en la figura 3) cada uno de estos tipos con un valor masa máximo distinto . Gracias a la evolución de la tecnología hoy podemos decir aproximadamente una cota superior ( un máximo) probable de masa del neutrino , este número ha salido producto de distintos medidores los cuales siempre apuntan a valores distintos :
Masa Neutrino Tauónico < 190 Kev
Masa Neutrino Muónico <18.2 Mev
Recordemos que: 
, como electrón -voltios(ev) es carga de electrón por voltios entonces :V =w/q si despejo w tengo energía (julios ) , por con energía encontramos masa , y es que encontrar energia con una imagen es mucho mas facil que encontrar masa.
, como electrón -voltios(ev) es carga de electrón por voltios entonces :V =w/q si despejo w tengo energía (julios ) , por con energía encontramos masa , y es que encontrar energia con una imagen es mucho mas facil que encontrar masa.
Por cierto el proceso de detección actual de neutrinos evoluciono de la idea patentada del químico y físico Raymond Davis la cual consiste en colocar recipientes de cloro-37 que en presencia de neutrinos reacciona formando argón -37 y liberando un electrón. Mejor dicho si hay un núcleo de argón hay un neutrino.
En la actualidad se utilizan "fotomultiplicadores" que amplifican las señales de radiación de Cherenkov (radiación producida por traspasar la velocidad de la luz en dicho medio, y tranquilo que como el medio es el aire la velocidad de la luz allí es menor a la del vació ) ,estos fotomultiplicadores tienen un tubo que en caso de que los atraviese un neutrino captan su radiación de Ch. ,claro que captar neutrinos depende de procesos caóticos porque habrán billones de ellos que no entran a los tubos por lo tanto no habrá una precisión suficiente para dar un numero exacto.
Figura 4.Tubos fotomultiplicadores en el detector Super-Kamiokande, Japón.
Fuente:http://eltamiz.com/2007/07/05/el-detector-de-neutrinos-super-kamiokande/
En conclusión :
La conclusión a la que se llego fue que algunos neutrinos electrónicos producidos por la cadena protón protón se transforman en neutrinos muónicos en la superficie del sol , luego algunos se transforman en neutrinos Tauónicos. Un reciente estudio realizado en los laboratorios Fermi que puedes consultar aquí :http://sociedad.elpais.com/sociedad/2011/06/24/actualidad/1308866407_850215.html , demostró las características "oscilatorias " .
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