Los neutrones, diminutas partículas que junto con los protones forman las entrañas de casi cada átomo en el universo, se desintegran cuando están fuera del núcleo atómico. Durante décadas, los científicos predijeron, pero nunca se había logrado demostrar, que aproximadamente una de cada mil de esas desintegraciones produciría luz en forma de un fotón. Ahora, por primera vez, unos investigadores han observado en acción los fotones de esa "desintegración radiactiva".
(NC&T) El equipo, formado por especialistas de Estados Unidos y Gran Bretaña, ha presentado sus resultados, los cuales, además de ayudar a demostrar la teoría, aclaran también algunas complejidades de la llamada "fuerza débil". Ésta, la gravedad, la fuerza electromagnética y la fuerza nuclear fuerte, constituyen las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza.
Éste es el primer experimento que logra una detección definitiva de estos raros fotones. El siguiente paso será realizar mediciones más precisas de su energía, dirección y polarización. Esto abre la puerta a una nueva clase de experimentos que expliquen la fuerza débil y quizás obtengan indicios de una nueva rama de la física. Mientras se encuentran dentro del núcleo de un átomo, los neutrones y los protones están unidos entre sí, y sólo bajo ciertas condiciones se produce la desintegración de los neutrones. Cuando se encuentran fuera del átomo, la desintegración de los neutrones ocurre rápidamente, con una vida media de sólo 10 minutos. Cada desintegración produce un protón, un electrón y un antineutrino, y mucho más raramente, un fotón.
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(Esquemas de los resultados posibles de la desintegración de un neutrón.)
(Foto: Zina Deretsky, National Science Foundation) |
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Con el apoyo de la Fundación Nacional para la Ciencia (NSF) y el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST), los físicos prepararon su experimento para interactuar con un haz de neutrones fríos en el Centro para la Investigación de los Neutrones del NIST, en Gaithersburg, Maryland. Al observar los fotones de la desintegración radiactiva, los investigadores midieron cuidadosamente cuándo llegaban a un detector los productos de la desintegración. Si ésta ocurre, según la teoría, los fotones y los electrones llegarán al detector una fracción de segundo antes que los protones, más lentos. Los antineutrinos son demasiado escurridizos para ser detectados. El estudio reveló que hasta tres de cada mil desintegraciones producen fotones. La investigación fue dirigida por físicos de las universidades de Michigan, Maryland y Tulane, en colaboración con científicos del Laboratorio de Física del NIST, y la Universidad de Sussex en el Reino Unido. |
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