Ir al contenido principal

Destacados

Semilla de vida. Parte 2.

 El gran despertar U n día como hoy, hace ciento treinta y tres años llegué a un mundo donde la belleza de la naturaleza había sido cambiada por la eficiencia de la máquina y donde el disfrute por lo natural intercambiado por lo sintético elemental. Aún así la civilización que recibí como herencia hizo de mi un hombre buscador de verdades ocultas. Un insoslayable precursor de la solidaridad entre todas las criaturas con derecho a una vida digna y llena de amor. Un incansable hacedor de realidades y sueños carentes del medio físico que los impulse al mundo real. Un observador empedernido y vehemente del mundo que llega a mis ojos cada instante y que provoca en mi cerebro las multicolores imágenes producto del aglutinamiento de millones de fotones que como niños escapan hacia la libertad de la acción y hacia la esclavitud del destino. Realmente me siento bien físicamente aún cuando la prótesis visual que reemplazo mis ojos hace veinticinco años atrás me produce un pulsante dolor de c

Neutrino: La partícula subatómica fantasma.

Al leer el breve título de este post, aproximadamente 1014 neutrinos atravesaron  sin obstáculos todo su cuerpo.
Hace aproximadamente un siglo, los físicos comenzaron a preocuparse por el extraño comportamiento de los electrones que escapan de los núcleos inestables durante la desintegración beta. Los datos experimentales han demostrado que la energía cinética de estas partículas varía en un rango bastante amplio. Al mismo tiempo, cada vez más motivos parecían creer que tales núcleos pierden energía discretamente y en las mismas porciones. Pero en este caso, cada tipo específico de desintegración beta parecería generar electrones de la misma energía, pero esto no sucedió. La comparación de los momentos angulares parecía similar, que, aparentemente, tampoco persistió.

En principio, esta anomalía puede explicarse por el incumplimiento de las leyes fundamentales de conservación, pero casi todos los físicos consideraron esto como un sacrificio excesivo. Wolfgang Pauli, un profesor de física teórica de treinta años pero ya reconocido en el Instituto Federal Suizo de Tecnología (ETH) en Zurich, salvó el día. Como "último recurso" (sus propias palabras) para salvar las leyes de conservación de la energía y el momento angular, Pauli admitió que las partículas de luz eléctricamente neutras con medio giro están ocultas dentro del núcleo. Propuso llamar a estos hipotéticos leptones neutrones. Según su hipótesis, son ellos quienes llevan consigo el resto de la energía perdida por el núcleo, por lo tanto, en cada acto de desintegración beta, la suma de las energías de esta partícula y el electrón debe ser constante.

Pauli entendió que su idea era muy vulnerable a las críticas. Lo informó por primera vez en una carta fechada el 4 de diciembre de 1930 dirigida a especialistas en radiactividad reunidos en Tubinga, enfatizando que no consideraba posible publicar su hipótesis en una revista científica. El carácter informal de este mensaje se expresa incluso en la dirección "¡Queridas damas y caballeros radiactivos!" Aunque reconoció que su suposición parecía "casi increíble", Pauli pidió a sus colegas que pensaran en cómo detectar una partícula hipotética en un experimento.

El neutrino ingresó a la física casi un año antes que el antielectrón Dirac y de una manera completamente diferente. Paul Dirac concluyó que hay un electrón con una carga positiva, tratando de encontrar una interpretación razonable de las soluciones paradójicas de su ecuación. Y el neutrino, como un supuesto puramente teórico, fue inventado por otro gran físico sin ninguna justificación matemática formal, en cierto sentido, solo por desesperación.

La innovación lingüística de Pauli pronto cambió al destinatario: el análogo neutro del protón, descubierto en 1932 por James Chadwick, se llamaba neutrón. Pero la idea en sí resultó ser extremadamente fructífera. En 1933-1934, el italiano Enrico Fermi desarrolló una teoría matemática de la desintegración beta con la participación de una partícula, propuesta por Pauli, que Fermi denominó el neutrino. Al mismo tiempo, explicó su apariencia de una manera completamente nueva. Si Pauli creía que su partícula hipotética estaba presente en el núcleo en una forma intrínseca. Fermi sugirió que un neutrino nace simultáneamente con la transformación de uno de los neutrones intranucleares en un protón y un electrón. El protón permanece en la composición del núcleo hijo con el número atómico aumentado en uno, mientras que el electrón y el neutrino se emiten en el espacio circundante. Fermi postuló que la masa de un neutrino es cero (de donde se deduce que tiene la velocidad de la luz) y que los intermediarios en forma de partículas auxiliares no son necesarios para su aparición.

La teoría de Fermi describe otro tipo de desintegración beta, en la que se producen núcleos con números atómicos reducidos en uno. Ella explica esta descomposición por la transformación de un protón en un neutrón, acompañado por la liberación de un positrón y un neutrino. El antineutrino no se menciona directamente en su artículo, pero toda su lógica prescribe su existencia. Como el positrón es la antipartícula del electrón, es natural suponer que el neutrino también tiene una antipartícula. En general, se acepta que en la desintegración beta de los electrones surgen los antineutrinos, y en la desintegración de los positrones, los neutrinos (de acuerdo con la posición de la teoría de Dirac, según la cual las partículas y las antipartículas siempre nacen en pares). A principios de la década de 1950, se formuló un concepto que asigna el número 1 a cada leptón y el número -1 al antileptón. En ambos tipos de desintegración beta, estos números (también llamados cargas de leptones) se conservan: al principio no hay leptones en absoluto, y luego nacen un leptón y un antileptón (electrón y antineutrino o positrón y neutrino) y, por lo tanto, el número de leptones antes y después de la desintegración sigue siendo cero. 

Los neutrinos tienen un poder de penetración fenomenal. ¡Hans Bethe y Rudolph Peierls en el mismo 1934, usando la teoría de Fermi, calcularon que los neutrinos con energías del orden de varios MeV interactúan con la materia tan débilmente que pueden superar libremente una capa de hidrógeno líquido de mil años luz de espesor! Al enterarse de esto, Pauli, durante una visita a California Tech, dijo que había hecho algo terrible: ¡predijo la existencia de una partícula que no se pudo detectar en absoluto!

La predicción pesimista de Pauli fue refutada en 1955-1956, después de que los físicos estadounidenses liderados por Clyde Cowen y Frederick Reines confirmaron experimentalmente la existencia de neutrinos (por lo que en 1995 Reines recibió el Premio Nobel, que Cowan no vivió para ver).

La fuente de neutrinos para su experimento fue uno de los reactores del complejo nuclear del río Savannah en Carolina del Sur. Potentes flujos de antineutrinos (¡10 billones de partículas por cm2 por segundo!) Se generaron por desintegraciones beta de los núcleos de uranio y plutonio. Según la teoría de Fermi, cuando un antineutrino choca con un protón, genera un positrón y un neutrón (esta es la llamada desintegración beta inversa). Estas transformaciones se registraron usando un recipiente colgado con sensores y lleno con una solución acuosa de cloruro de cadmio. Casi todos los antineutrinos lo atravesaron sin obstáculos, pero en algunos casos interactuaron con núcleos de hidrógeno. Los positrones resultantes se aniquilaron con electrones, generando un par de cuantos gamma con energías del orden de 0,5 MeV. Los neutrones recién nacidos fueron absorbidos por los núcleos de cadmio, que emitían cuantos gamma de una frecuencia diferente. El registro a largo plazo de dicha radiación gamma permitió probar de manera confiable la realidad de los neutrinos, sobre lo cual los experimentadores notificaron a Pauli en junio de 1956 con un telegrama especial.

Cuando el grupo de Cowan y Reines completó su experimento, los físicos asumieron que todos los neutrinos eran iguales. Sin embargo, a fines de la década de 1950, los teóricos de la Unión Soviética, los Estados Unidos de América y Japón sugirieron que los neutrinos que acompañaban a la producción de muones eran diferentes de los electrones y positrones que acompañaban (esta idea se expresó por primera vez una década antes, pero luego se olvidó). Así surgió la hipótesis de un nuevo neutrino muónico (naturalmente, un antineutrino). En 1961-1962, se confirmó en el Laboratorio Nacional Brookhaven, y en 1988 Leon Lederman, Melvin Schwartz y Jack Steinberger recibieron el Premio Nobel por esto. Más tarde, los teóricos se dieron cuenta, y los experimentadores verificaron que el tercer leptón cargado más masivo, la partícula tau, también tiene su propio neutrino. Así que ahora la física trata con leptones neutros de tres tipos: estos son neutrinos electrónicos, muónicos y tau. Cada par de leptones corresponde a un par de quarks (en el mismo orden de inclusión): u-quark y d-quark, c-quark y s-quark, t-quark y b-quark.

Ojos sensibles
Los observatorios de neutrinos tienden a esconderse bajo tierra, bajo el agua o bajo el hielo. Las paredes de un kilómetro de largo y el techo cubren varias interferencias, pero incluso miles de kilómetros de roca no representan un obstáculo significativo para los neutrinos que penetran por completo. El observatorio japonés Super kamiokande se encuentra a una profundidad de 1000 m en la antigua mina de zinc motsumi, a 180 km de Tokio. El detector del observatorio es un "vidrio" de acero con 50,000 toneladas de agua ultra pura y un conjunto de casi 13,000 tubos fotomultiplicadores suprasensibles que siguen la radiación de Cherenkov de la desaceleración de los muones generados por los neutrinos en el agua.

La existencia de tres tipos de neutrinos explica los resultados paradójicos de determinar la densidad de flujo de los neutrinos que han llegado a la Tierra y nacen en reacciones termonucleares en el centro del Sol. Ray Davis y sus colegas instalaron el primer detector de neutrinos solares en una mina de oro en Dakota del Sur a una profundidad de un kilómetro y medio en la segunda mitad de la década de 1960. Los resultados de su trabajo resultaron ser inesperados: la densidad del flujo de neutrinos solares era al menos la mitad del valor correspondiente al modelo de procesos intrasolares (ya bien desarrollado y considerado bastante confiable). Con el tiempo, los observatorios de neutrinos en Italia, la URSS y Japón confirmaron los datos de los estadounidenses y, con diversos grados de persuasión, mostraron que la densidad del flujo de neutrinos solares es aproximadamente tres veces menor que la calculada. Cabe señalar que el método de detección utilizado por el grupo de Davis, basado en la conversión de neutrinos de cloro-37 a argón-37, fue propuesto por primera vez por el colega de Fermi, el físico italiano Bruno Pontecorvo, quien emigró a la URSS.

Intentaron interpretar los resultados obtenidos de varias maneras, pero al final triunfó la explicación propuesta hace más de 40 años por Pontecorvo y Vladimir Gribov. Según su hipótesis, los neutrinos electrónicos, nacidos en el interior del Sol, en su camino hacia la Tierra, cambian parcialmente su naturaleza y se convierten en neutrinos del tipo muón. Los detectores en cuestión no los registraron (o casi no los registraron), por lo que los resultados resultaron subestimados. Cuando resultó que hay tres neutrinos diferentes, quedó claro por qué los valores medidos eran tres veces menos de lo esperado.


El experimento Minos (Búsqueda de oscilaciones de neutrinos del inyector principal) está diseñado para observar las oscilaciones de neutrinos. En función de la diferencia en el número de neutrinos de muón detectados de dos detectores (uno en Fermilab, el otro a 720 km, en Minnesota), será posible concluir que hay oscilaciones.

La naturaleza compleja de los neutrinos fue demostrada de manera más confiable por el personal del Observatorio Canadiense de Neutrinos Sudbury. Su detector era un contenedor de plexiglás instalado en una mina en funcionamiento (a una profundidad de 2 km) llena con mil toneladas de agua pesada. Este telescopio de neutrinos realizó la detección por dos métodos diferentes: uno solo registró neutrinos electrónicos, el otro, cualquiera. En la primavera de 2002, los experimentadores anunciaron que la segunda cifra era tres veces la primera. Esto significó que el número requerido de neutrinos de electrones nació en el Sol, pero en el camino a la Tierra, un tercio de ellos se convierte en neutrinos muónicos y otro tercio en neutrinos tau (este proceso se llama oscilación de neutrinos).

La presencia de oscilaciones es verdaderamente fundamental. Solo son posibles si los neutrinos en todas sus formas tienen una masa distinta de cero. Su valor aún no se ha medido con precisión; Lo más probable es que sean fracciones de un electrón-voltio, que es al menos un millón de veces menor que la masa de un electrón. Sin embargo, el hecho de que exista hace posible explicar la asimetría entre la materia y la antimateria.


Origen terrestre
Se buscan oscilaciones no solo en los flujos de neutrinos de origen extraterrestre, sino también en haces de neutrinos creados artificialmente. Tal experimento, el experimento Booster neutrino (boone), se ha estado ejecutando desde 2002 en Fermilab, donde se producen neutrinos usando un acelerador de protones de 8 GeV. El neutrino se genera en pulsos de 1,5 ms de duración cinco veces por segundo. El haz se dirige a un detector, un recipiente esférico con aceite mineral ultra puro que contiene 1520 fotomultiplicadores de electrones super sensibles, que detectan la interacción de los neutrinos con la materia a lo largo de un rastro característico: el cono de radiación Cherenkov. Tales eventos ocurren aproximadamente una vez cada 20 s (1 millón de eventos por año). Al analizar la posición de los tubos fotomultiplicadores que golpean la luz, los físicos pueden determinar la partícula resultante: un leptón (electrón, muón o tau) y, por lo tanto, el tipo de neutrino que lo generó. Al comparar el número inicial de neutrinos de un tipo con la cantidad restante después de pasar un cierto camino, se pueden sacar conclusiones sobre la presencia o ausencia de oscilaciones de neutrinos.


Anillos de luz
La luz que los fotomultiplicadores de electrones sensibles pueden ver es la radiación de Cherenkov. Se genera por la desaceleración de partículas generadas por la interacción de neutrinos con materia en un depósito esférico de 12 m de diámetro, lleno de 800 toneladas de petróleo. 

La historia sobre los neutrinos cósmicos será incompleta sin mencionar que además de los neutrinos de alta energía nacidos en el interior de las estrellas y durante las explosiones de supernovas, hay neutrinos de muy baja energía en el espacio que han sobrevivido desde la era del Big Bang. La densidad calculada de estas partículas de reliquia coincide con la densidad de los fotones de reliquia, pero aún es imposible detectarlos (no hay instrumentos).

En 1937, el físico teórico italiano fenomenalmente dotado Ettore Majorana, quien falleció temprano, publicó un artículo "Teoría simétrica del electrón y el positrón". De acuerdo con su teoría, las partículas y antipartículas eléctricamente neutras son completamente idénticas y, por lo tanto, no se pueden distinguir entre sí. Los neutrinos con estas propiedades juegan un papel clave en la teoría que explica la asimetría cósmica entre la materia y la antimateria.

“Si un neutrino tiene masa cero, la cuestión de si difiere de su antipartícula o si coincide con él no tiene sentido. Pero la presencia de masa significa que ambas opciones son posibles. En el primer caso, el neutrino se llama Dirac, en el segundo - Majorana. Y aún no se sabe cómo se ha dispuesto la naturaleza en este asunto ", dijo el profesor de física teórica de la Universidad Northwestern, Andre de Gouvea, en una entrevista. “Hasta ahora, los experimentos han demostrado que los números de leptones se conservan estrictamente en todas las reacciones nucleares. Si el neutrino es una partícula de Dirac, esta ley nunca debería violarse en absoluto. Pero para los neutrinos de Majorana, se puede observar solo aproximadamente y, por lo tanto, permitir violaciones. Los experimentadores incluso saben dónde buscarlos. Existe tal proceso intranuclear, doble desintegración beta: dos neutrones a la vez se convierten en protones, emitiendo un par de electrones y un par de antineutrinos. Estas transformaciones son extremadamente raras, pero suceden. Hoy en día, muchos lugares están tratando de detectar la desintegración beta doble sin neutrinos, un salto del núcleo dos posiciones a la derecha según la tabla periódica con la emisión de un solo electrón. Y si se encuentra, tendremos que acordar que el número de leptones puede no conservarse y que el neutrino debe considerarse una partícula de Majorana ".

En todos los experimentos, se observan neutrinos cuyo giro es opuesto al impulso, tales partículas se llaman zurdas. En un antineutrino, el giro se ve en la misma dirección que el impulso: estas son partículas diestras. Pero si el neutrino obedece la ecuación de Majorana, puede manifestarse en interacciones débiles y como una partícula con una orientación correcta. Es cierto que en el experimento no se encontraron tales variedades de neutrinos, pero esto no es fatal. Se puede suponer que debido a la gigantesca masa del orden de 1014-1016 GeV, nacieron solo en la composición de materia super caliente, que existió por primera vez momentos después de la inflación cosmológica. Siendo extremadamente inestables, se desintegraron casi instantáneamente y, debido al enfriamiento progresivo del universo, ya no surgieron.

Y aquí es donde comienza la diversión. Los neutrinos super masivos de Majorana, o simplemente majoranas, se convierten en bosones y leptones de Higgs. Dado que estas desintegraciones no conservan los números de leptones, pueden generar más electrones que los positrones. Del mismo modo, la cantidad de neutrinos ligeros recién nacidos no tiene que coincidir con la cantidad de antineutrinos. Como resultado, el Universo tiene un número de leptones distinto de cero, que prácticamente no cambia después de la descomposición completa de toda la majorana. Este proceso se llama leptogénesis.

Gran aniquilación
Según las teorías cosmológicas generalmente aceptadas, después de salir de la fase de expansión inflacionaria, el Universo (su edad era entonces de 10 a 34 s) contenía exactamente las mismas cantidades de materia y antimateria. Luego, tuvieron lugar procesos que lo liberaron por completo de la antimateria, pero retuvieron parte del problema. Así, se formó una población de protones, neutrones y electrones, que luego se convirtió en la materia prima para la fabricación de todos los átomos de nuestro mundo.

Actualmente, por cada 5 m3 de espacio exterior, hay un promedio de mil millones de cuantos de radiación electromagnética reliquia, un electrón y un protón, que consta de tres quarks. El número de neutrones es siete veces menor y no se producen en estado libre. Pero los positrones, antiprotones y antineutrones nacen al menos en algunos lugares, pero en cantidades tan pequeñas que pueden descuidarse a escala cosmológica. Pero éste no siempre fue el caso. Cuando la edad del universo se aproximaba a una millonésima de segundo, había aproximadamente 3 mil millones de anticuarios y 3 mil millones y 3 quarks por cada mil millones de cuantos. Entraron en la aniquilación, que "se comió" a todos los anti quarks, pero dejó viva una parte insignificante de los quarks que no encontraron anti-socios. Los quarks sobrevivientes se combinaron en protones y neutrones, que no tomaron más de cuatro a cinco microsegundos. Cuando la edad del universo alcanzó un segundo, los positrones, que estaban en el mismo desequilibrio insignificante con los electrones, se aniquilaron y desaparecieron. Así surgió el Universo, en el que la densidad de la antimateria prácticamente no difiere de cero.

Pero si al principio no hubo desequilibrio en partículas y antipartículas, ¿cómo surgió? Los físicos y cosmólogos han estado discutiendo sobre esto durante varias décadas, pero aún no han llegado a un consenso. Sin embargo, en los últimos años, se ha propuesto una teoría que parece ser más convincente que los modelos de la competencia. Como explicación, invoca transformaciones cuánticas que involucran neutrinos de muy alta energía.

Esto no termina ahí. La interacción entre los leptones de ultra alta energía que quedan después de la descomposición de la majorana puede conducir a la aparición de quarks y antiquarks que simplemente no existían antes. Esto ya es bariogénesis: la aparición de bariones, partículas que participan en interacciones fuertes. Hay escenarios plausibles en los que el desequilibrio de leptones y antileptones se convierte en un exceso de quarks sobre antiquarks, bariones sobre antibariones. Y luego ocurrió la Gran Aniquilación con todas sus consecuencias. Ahora la bariogénesis a través de la leptogénesis es la interpretación más popular de la deficiencia de antimateria en nuestro universo.

"Por supuesto, esto es solo una teoría", explica el profesor de Gouvea. - Ni siquiera sabemos si un neutrino puede considerarse una partícula de Majorana. Si esta hipótesis recibe confirmación experimental, entonces la posición del modelo de leptogénesis se fortalecerá significativamente ".

Hoy, el modelo con la participación de los neutrinos Majorana explica mejor el misterio del predominio absoluto de la materia sobre la antimateria en nuestro universo, dice la ex presidenta de la American Physical Society, física teórica Helen Quigg de la Universidad de Stanford. Ella señala que la producción de neutrinos durante la descomposición de la majorana permite explicar su masa insignificante; para esto se ha inventado una teoría muy hermosa, el llamado mecanismo de sube y baja. Sin embargo, el Dr. Quigg enfatizó que esta idea no puede ser probada por experimentos en el futuro previsible. Según ella, incluso es posible que este modelo siga siendo una hipótesis hermosa.

Conexión profunda
Los intentos de aprovechar la elusiva (o casi esquiva) partícula, el neutrino, comenzaron poco después de su descubrimiento experimental. Tanto los escritores de ciencia ficción como los científicos están discutiendo esta posibilidad.

Por primera vez, la posibilidad de transmitir información utilizando neutrinos fue expresada en 1967 por el físico Mechislav Subotovich en la revista científica polaca Postepy Techniki Jadrowej ("Pasos de la tecnología nuclear"). En el mismo año, se publicó la novela de Stanislav Lem "La voz del cielo", cuya trama se basa en la posibilidad de una conexión de neutrinos.

Un grupo de investigadores del Laboratorio de Investigación Naval, que publicó el artículo "Telecomunicaciones con haces de neutrinos" en Ciencia en 1977, persiguió objetivos más mundanos. Más precisamente, bajo el agua y específicamente, para proporcionar comunicación con submarinos nucleares en alerta. Es cierto que el nivel de tecnología en ese momento no permitía la implementación de dicho sistema en la práctica. Pero desde entonces esta idea ha aparecido regularmente en las páginas de revistas científicas, aunque las capacidades de los anillos modernos de almacenamiento de muones para generar haces de neutrinos son aún insuficientes para una comunicación confiable. Es posible que en el futuro, de esta manera, sea posible lograr velocidades de transferencia de información de 1 a 100 bits por segundo.

Se han discutido proyectos más exóticos en los últimos años. Por ejemplo, usar un haz de neutrinos enfocado para brillar a través del grosor de la Tierra en busca de bunkers con armas nucleares (e incluso desactivar sus reservas). Se argumenta que para completar la primera tarea, se requieren haces con energías de partículas de 10 TeV, y para la segunda, del orden de 1 PeV (1015 eV). Huelga decir que tanto la adquisición como la orientación de tales haces aún están mucho más allá de los límites de las tecnologías modernas.

El físico teórico de Fermilab Stephen Park, a pedido de PM, habló sobre varias tecnologías de neutrinos muy fantásticas: “Si queremos contactar a las civilizaciones del otro lado de nuestra galaxia, solo los rayos de neutrinos pueden brindarnos esta oportunidad. Existen aplicaciones en la Tierra: con la ayuda de un teléfono de neutrinos, sería posible transmitir mensajes de EE. UU. Y Europa a China, Japón y Australia 15-20 milisegundos más rápido que a través de canales convencionales, directamente a través del grosor de la Tierra, y no a través de cables o comunicaciones por satélite. Los corredores financieros, si tuvieran esa conexión a su disposición exclusiva, ¡podrían ganar mucho dinero! "

Aunque hasta hace poco parecía increíble que los neutrinos pudieran encontrar un uso práctico, ahora esta idea ya no se ve tan fantástica. A finales del siglo XX, aparecieron detectores que miden, con una precisión del 1,5%, la densidad de poderosos flujos de neutrinos con energías de partículas del orden de varios MeV. Los núcleos de combustible generalmente están hechos de una mezcla de uranio-235 y uranio-238, que emiten neutrones y antineutrinos durante las reacciones en cadena de fisión. Los núcleos de uranio-238 absorben neutrones y se convierten en núcleos de plutonio-239, que, a su vez, también entran en una reacción en cadena y nuevamente se convierten en fuentes de antineutrinos. Dado que la tasa de producción de antineutrinos por diferentes isótopos no es la misma, la tasa a la que se generan estas partículas cambiará con el tiempo. El monitoreo continuo de la densidad del flujo de neutrinos permite juzgar el modo de funcionamiento del reactor y la concentración de varios isótopos en su núcleo activo.

Uno de los posibles diseños de la Fábrica de Neutrinos es una cascada de aceleradores que aceleran los protones a energías del orden de varios GeV y los dirigen a un objetivo de mercurio para producir piones, que luego se descomponen en muones. Se aceleran con la ayuda de otra cascada de aceleradores hasta energías de decenas de GeV y se dirigen a anillos de almacenamiento, donde se obtienen haces de neutrinos colimados durante la descomposición del muón.


Los físicos del Laboratorio Nacional de Livermore y del Laboratorio Sandia han desarrollado tres prototipos de detectores compactos de antineutrinos. Fueron probados en la Estación de Generación Nuclear de San Onofre (SONGS), una planta de energía nuclear del sur de California. Estos contadores registraron la reacción de la desintegración beta inversa, con la ayuda de la cual el grupo de Cowan y Reines confirmó experimentalmente la hipótesis de Pauli.

El primer detector SONGS1 entró en funcionamiento a fines de 2003. Estaba lleno de una sustancia con una alta concentración de hidrógeno, a la que se agregó gadolinio, que cumple el mismo papel que el cadmio en el experimento de Cowan y Reines. Los positrones generados por la desintegración beta inversa se aniquilaron con electrones, y los neutrones acompañantes fueron absorbidos por el gadolinio. Estas reacciones implicaron explosiones emparejadas de rayos gamma. Estos flashes se generaron a intervalos de 30 microsegundos y se registraron utilizando fotomultiplicadores. De los 1017 antineutrinos que perforaron el detector todos los días, solo 4000 colisionaron con los protones líquidos centelleantes, y solo 400 de ellos dejaron "firmas" confiables. Los detectores SONGS2 y SONGS3 instalados en 2007 también contenían gadolinio, pero el primero usaba un centelleador de polímero sólido, y el segundo usaba agua ultrapura. En el verano de 2008, los detectores fueron desmantelados y los científicos comenzaron a analizar los resultados. En la actualidad, los creadores de estas instalaciones, junto con el personal de la Universidad de Chicago, están desarrollando la próxima generación de contadores de neutrinos basados ​​en argón y germanio. Se planea instalar dos de estos detectores este año.


Escritor de Letras.




Comentarios

Entradas populares