Opinión

Los neutrinos y la física estelar

Una vez que Ernest Rutherford demostró en un famoso experimento bombardeando laminillas de oro con partículas alfa, que los átomos tienen una estructura planetaria con un núcleo pesado y cargado positivamente al centro orbitado por electrones, el reto fue encontrar qué había en el núcleo del átomo aparte de protones que son partículas pesadas y con carga eléctrica positiva.

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Por: Vicente Aboites

Una vez que Ernest Rutherford demostró en un famoso experimento bombardeando laminillas de oro con partículas alfa, que los átomos tienen una estructura planetaria con un núcleo pesado y cargado positivamente al centro orbitado por electrones, el reto fue encontrar qué había en el núcleo del átomo aparte de protones que son partículas pesadas y con carga eléctrica positiva.

El mismo Rutherford predijo en 1920 la existencia de neutrones o partículas con masa similar a la de los protones, pero sin carga eléctrica.

Posteriormente James Chadwick en 1932 detectó por primera vez a los famosos neutrones. A su vez, se supuso que los neutrones estaban formados por un protón y un electrón dando como resultado una partícula neutra y de masa casi idéntica a la del protón. Sin embargo, el físico Wolfgang Pauli mostró que los principios de conservación de energía y momento lineal exigían que los neutrones deberían de estar formados por un protón, un electrón y otra misteriosa partícula que llamó “neutrino”, que significa “pequeño neutrón” pues es una partícula con la peculiaridad de no tener masa, ni carga, ni sufrir interacciones fuertes. Las características de esta partícula hacían que fuera extremadamente difícil su detección pues ¿cómo se puede detectar un “ente” minúsculo que no tiene carga, ni masa ni sufre interacciones con otras partículas?

Durante mucho tiempo se consideró la existencia de esta partícula como algo meramente hipotético. De acuerdo a los cálculos realizados se requeriría de un bloque de plomo de un año luz de longitud, o aproximadamente 9.46 mil millones de kilómetros de largo, para detener a un neutrino. La más importante fuente de neutrinos que tenemos es nuestra estrella, el Sol.

Dos reacciones nucleares de fusión generan enormes cantidades de neutrinos en el Sol, los neutrinos producidos en una de estas reacciones ya habían sido detectados sin embargo los del segundo tipo fueron detectados apenas hace tres días el pasado 23 de junio en el experimento Borexino. Gioacchino Ranucci del Instituto Nacional Italiano de Física Nuclear afirma que “con este resultado hemos comprendido los dos procesos que hacen funcionar al Sol”.

En el Sol el hidrógeno se fusiona produciendo helio de dos maneras, una es la reacción protón-protón que es responsable de producir el noventa y nueve por ciento de la energía de las estrellas y la otra son reacciones relacionadas con el ciclo Carbono-Nitrógeno-Oxígeno (CNO). El experimento Borexino ya había detectado neutrinos de la reacción protón-protón desde el año 2014 pero no del ciclo CNO.

Finalmente, esto se logró y es un tremendo éxito científico considerando las enormes dificultades experimentales. Esto a pesar de que alrededor de setecientos millones de neutrinos producidos a través del ciclo CNO pasan por cada centímetro cuadrado de la Tierra cada segundo. Estos resultados permitirán conocer cuál es la cantidad de elementos, más pesados que el hidrógeno y el helio, que componen al Sol, esto se conoce como su metalicidad.

El ciclo CNO es aún más importante en estrellas más pesadas que el Sol y por tanto estos resultados pueden ayudar a comprender el comportamiento interno de ellas y su dinámica.

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