{"id":18332,"date":"2017-06-21T04:57:03","date_gmt":"2017-06-21T03:57:03","guid":{"rendered":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/?p=18332"},"modified":"2017-06-21T04:57:03","modified_gmt":"2017-06-21T03:57:03","slug":"la-desintegracion-de-un-neutron","status":"publish","type":"post","link":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/2017\/06\/21\/la-desintegracion-de-un-neutron\/","title":{"rendered":"La desintegraci\u00f3n de un Neutr\u00f3n"},"content":{"rendered":"

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La desintegraci\u00f3n Beta del neutr\u00f3n<\/a> est\u00e1 mediada por un Bos\u00f3n W-,que transforma uno de sus quarks<\/a>, y se desintegra en el par electr\u00f3n-antineutrino. Ahora leamos el reportaje de la Revista “Investigaci\u00f3n y Ciencia”, referido a la f\u00edsica de part\u00edculas y a unas mediciones efectuadas que no son coincidentes.<\/p>\n

“Dos t\u00e9cnicas de precisi\u00f3n arrojan valores distintos\u00a0para el tiempo que tardan los neutrones<\/a>\u00a0en desintegrarse. \u00bfSe trata de un error experimental,\u00a0o hay un misterio m\u00e1s profundo?<\/p>\n

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En s\u00edntesis<\/strong><\/p>\n

Los neutrones<\/a> libres no son estables: pasados unos 15 minutos, un neutr\u00f3n<\/a> se desintegra en un prot\u00f3n<\/a>, un electr\u00f3n<\/a> y un antineutrino. Conocer con exactitud su vida media es clave para abordar varias cuestiones en f\u00edsica y cosmolog\u00eda.<\/p>\n

\"{\\displaystyle<\/p>\n

Existen dos m\u00e9todos para determinar con precisi\u00f3n la vida media de esta part\u00edcula. El primero cuenta los neutrones<\/a> que quedan en un recipiente despu\u00e9s de cierto tiempo; el segundo cuenta los protones<\/a> generados en su desintegraci\u00f3n.<\/p>\n

Hace a\u00f1os que una y otra t\u00e9cnica arrojan valores considerablemente dispares. Se cree que la discrepancia obedece a errores sistem\u00e1ticos en alguno de los experimentos; sin embargo, hasta ahora nadie ha logrado dar con ellos.<\/p>\n

\"Neutr\u00f3n-Estructura<\/p>\n

Un neutr\u00f3n<\/a> est\u00e1 formado por dos quarks<\/a> dowm (abajo) y un quark<\/a> up (arriba), tiene una vida media de 14,761 minutos, es una part\u00edcula de la familia de los hadrones<\/a> en su vertiente bari\u00f3nica, interacci\u00f3n: con la Gravedad, la nuclear d\u00e9bil y la nuclear fuerte, su s\u00edmbolo es n, su antipart\u00edcula es el antineutr\u00f3n<\/a>, la teor\u00edzo Rutherford y la descubrio James Chadwick, su masa es de\u00a0 1,674\u00a0927\u00a029(28)\u00d710\u221227\u00a0<\/sup>K., la carga el\u00e9ctrica es cero, esp\u00edn<\/a> \u00bd. Se conoce cuando forma parte del \u00e1tomo por nucle\u00f3n<\/a>.<\/p>\n

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Por suerte para la vida en la Tierra, la mayor parte de la materia no es radiactiva. Aunque no solemos darle demasiada importancia, este hecho no deja de resultar sorprendente, ya que el neutr\u00f3n<\/a> (uno de los constituyentes, junto con el prot\u00f3n<\/a>, de los n\u00facleos at\u00f3micos) es propenso a desintegrarse. En el interior de un n\u00facleo t\u00edpico el neutr\u00f3n<\/a> puede vivir durante largo tiempo, pero, aislado, se desintegra en otras part\u00edculas en unos 15 minutos. Decimos \u00abunos 15 minutos\u00bb para ocultar nuestra ignorancia al respecto, ya que, hasta ahora, no hemos sido capaces de medir con exactitud la vida media de esta part\u00edcula.<\/p>\n

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Diagrama de\u00a0Segr\u00e8<\/a>. El color indica el\u00a0periodo de semidesintegraci\u00f3n<\/a>\u00a0de los is\u00f3topos radiactivos conocidos, tambi\u00e9n llamado\u00a0semivida<\/a>. Observe que un ligero exceso de neutrones<\/a> favorece la estabilidad en \u00e1tomos pesados.<\/p>\n<\/div>\n

Resolver este \u00abrompecabezas de la vida media del neutr\u00f3n<\/a>\u00bb no solo supone una cuesti\u00f3n de orgullo para nuestro gremio, el de los f\u00edsicos experimentales, sino que resulta tambi\u00e9n vital para comprender mejor las leyes f\u00edsicas. La desintegraci\u00f3n del neutr\u00f3n<\/a> constituye uno de los procesos m\u00e1s sencillos en los que interviene la interacci\u00f3n d\u00e9bil, una de las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza. Para entenderla por completo, hemos de saber cu\u00e1nto tarda un neutr\u00f3n<\/a> aislado en desintegrarse. Por otro lado, la vida media del neutr\u00f3n<\/a> condicion\u00f3 c\u00f3mo se formaron los elementos qu\u00edmicos m\u00e1s ligeros despu\u00e9s de la gran explosi\u00f3n que dio origen a nuestro universo. A los cosm\u00f3logos les gustar\u00eda poder calcular las abundancias esperadas de los distintos elementos y contrastarlas con los datos obtenidos por los astrof\u00edsicos. Un acuerdo apuntalar\u00eda nuestras teor\u00edas cosmol\u00f3gicas, mientras que una discrepancia indicar\u00eda la existencia de fen\u00f3menos f\u00edsicos a\u00fan por descubrir. Pero, para poder llevar a cabo dicha comparaci\u00f3n, hemos de conocer con exactitud cu\u00e1nto vive un neutr\u00f3n<\/a> antes de desintegrarse.<\/p>\n

\"Dibujo20130128<\/p>\n

Hace m\u00e1s de diez a\u00f1os, dos grupos experimentales, uno en Francia y otro en EE.UU., intentaron medir con precisi\u00f3n la vida media del neutr\u00f3n<\/a>. Uno de nosotros (Geltenbort) pertenec\u00eda al primer equipo, mientras que el otro (Greene) trabajaba en el segundo. Con sorpresa y cierta inquietud, comprobamos que nuestros resultados difer\u00edan de manera considerable. Algunos te\u00f3ricos sugirieron que la discrepancia podr\u00eda deberse a fen\u00f3menos f\u00edsicos ex\u00f3ticos, como que parte de los neutrones<\/a> se hubiesen desintegrado en part\u00edculas nunca antes observadas. Nosotros, sin embargo, achacamos la diferencia a una raz\u00f3n mucho m\u00e1s mundana: uno de los grupos \u2014o ambos\u2014 ten\u00eda que haber cometido alg\u00fan error o sobre-estimado la precisi\u00f3n de sus resultados.<\/p>\n

Hace poco, el equipo estadounidense complet\u00f3 un largo y concienzudo proyecto para estudiar la principal fuente de error que afectaba a sus mediciones. Lejos de zanjar la cuesti\u00f3n, sus esfuerzos solo confirmaron los resultados previos. Al mismo tiempo, otros investigadores verificaron los resultados del grupo de Geltenbort. Esta discrepancia nos ha dejado m\u00e1s perplejos de\u00a0lo que ya est\u00e1bamos, pero no hemos abandonado. Por el momento, ambos equipos y otros f\u00edsicos experimentales seguimos buscando una respuesta.<\/p>\n

CRONOMETRAR NEUTRONES<\/strong><\/p>\n

\"Dibujo20130128<\/p>\n

El neutr\u00f3n<\/a> y el prot\u00f3n<\/a> forman los n\u00facleos de los \u00e1tomos; el prot\u00f3n<\/a> es estable (su vida media es superior a 10\u00b3\u00b2 a\u00f1os, seg\u00fan PDG 2012), pero el neutr\u00f3n<\/a> es inestable (v\u00eda la interacci\u00f3n electrod\u00e9bil se desintegra en un prot\u00f3n<\/a>) y aislado su vida media es de solo 880,1 \u00b1 1,1 segundos (14 minutos y 40,1 segundos)<\/p>\n

En teor\u00eda, determinar la vida media del neutr\u00f3n<\/a> es sencillo. Entendemos bien la f\u00edsica del proceso y disponemos de las herramientas adecuadas para estudiarlo. Sabemos que, siempre que una part\u00edcula pueda desintegrarse en otras de menor masa, acabar\u00e1 haci\u00e9ndolo si en el proceso se conservan ciertas propiedades, como la carga el\u00e9ctrica o el esp\u00edn<\/a>. En la llamada desintegraci\u00f3n beta<\/a>, un neutr\u00f3n<\/a> se transforma en un prot\u00f3n<\/a>, un electr\u00f3n<\/a> y un antineutrino. Las masas de estas tres part\u00edculas suman algo menos que la masa del neutr\u00f3n<\/a>, pero la carga y el esp\u00edn<\/a> totales permanecen id\u00e9nticos. Entre las cantidades conservadas se incluye la suma de masa y energ\u00eda, por lo que las tres part\u00edculas finales incorporan esa peque\u00f1a diferencia de masa en forma de energ\u00eda cin\u00e9tica.”<\/p>\n

Nota: El art\u00edculo me ha sido enviado por Don Jos\u00e9 G\u00f3mez, un contertulio y visitante de \u00e9sta p\u00e1gina que, con buen criterio, apunta que en cuanto a esas diferencias, las pruebas deben ser repetidas en distintos lugares y, si es posible, por distintos cient\u00edficos tambi\u00e9n, ya que, en f\u00edsica de part\u00edcula, los resultados de un experimento, debe coincidir sin fisuras.<\/p>\n

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