Volubles

octubre 7, 2015

A propósito del nobel de física…

#HablemosDeCiencia

Imaginemos un lugar en el que solo existen “gorras” (tipo béisbol) de tres colores: rojas, blancas y negras. Existe también la regla inviolable de que para poder entrar a una cantina, las personas tienen que utilizar una gorra roja y para poder entrar a un templo tienen que utilizar una negra. Así, en la calle y en cualquier lugar – que no sea cantina ni templo – la gente puede ponerse la gorra del color que quiera. Suponemos que una vez puesta una gorra, la persona la utiliza todo el día – no es una regla ni ley, pero lo suponemos. Adicionalmente, la gente de ese mundo que estamos creando no tiene sentimientos (según nosotros).

Para llevar un control de los impuestos y de los pecados, le pedimos a los encargados de la cantina y del templo que nos digan cuántas personas visitan sus establecimientos cada día. Sin embargo, nosotros…

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Viendo el Sol desde una mina.

octubre 1, 2015

Si fuera necesario agradecer por la existencia de la vida en la Tierra, tendríamos sin duda que agradecer al Sol. De hecho vemos el Sol gracias al Sol, es decir, gracias a que produce luz que llega a nuestros ojos. Bueno, en realidad vemos la superficie solar, ya que la luz que se genera en las reacciones nucleares en el interior del Sol no llega directamente a nosotros. No podemos ver el centro del Sol, al menos no a través de la luz.

El Sol produce la energía que nos mantiene vivos a través de procesos nucleares en su interior. En esos procesos, elementos como el Hidrógeno, se transforman en otros más pesados liberando grandes cantidades de energía: parte en forma de luz (fotones) que es lo que hace que “brille”. Los fotones generados en el centro del Sol son reabsorbidos y reemitidos por el mismo material solar muchas veces antes de “alcanzar” la superficie y salir en nuestra dirección. Se puede estimar el tiempo promedio que tarda un fotón producido en el centro del Sol en “salir” y se obtiene que es alrededor de un millón de años. En realidad los fotones que nos llegan en este momento, y que permiten que leamos el periódico (entre otras cosas), salieron de la superficie del Sol hace unos ocho minutos, pero fueron producidos mucho tiempo antes.

Por lo tanto no podemos ver el interior del Sol, ¿o sí? Bueno, con nuestros ojos no. Para empezar, si utilizamos los ojos quemamos las retinas, así que no nos conviene. Pero ese no es el único problema, el otro más difícil de resolver es que para ver el interior del Sol necesitamos recibir fotones que salgan directamente de su interior. Como describimos antes, esto es imposible. Entonces, repitiendo, no podemos ver el interior con nuestros ojos. Nos conformamos con ver la superficie (y en fotografías porque no queremos quemar las retinas).

Somos necios. Queremos ver el interior y ni modo, tenemos que lograrlo. ¿Cómo le hacemos? La energía liberada por el Sol no sale únicamente como luz (fotones), también se liberan otras partículas: el Sol libera en sus reacciones nucleares inmensas cantidades de neutrinos. Los neutrinos tienen una masa muy muy muy, pero muy pequeña, y son eléctricamente neutros (¡por algo el creativo nombre de neutrinos!). Son partículas que prácticamente no interaccionan con nada. Al no interaccionar casi con nada, la gran mayoría de ellas salen del Sol sin ser molestadas por el material solar. A diferencia de los fotones que son absorbidos, reemitidos, reabsorbidos y luego re-reemitidos (y así por cientos de miles de años), los neutrinos salen directamente. El Sol es “transparente” para casi todos los neutrinos (habrá por ahí algunos cuantos que interacciones, pero en promedio casi ninguno). Esos neutrinos salen del Sol y algunos en justo la dirección adecuada para pasar por la Tierra, que por cierto, también es transparente para los neutrinos, y pasan a través del planeta (y de nosotros) sin interaccionar. Otra vez, habrá algunos que si interaccionen, pero la gran mayoría pasará sin que se enteren de que había un planeta en su camino. Para darnos una idea de cuántos neutrinos atraviesan la Tierra consideremos lo siguiente: cada segundo, por una superficie de un centímetro cuadrado (la superficie de una uña), pasan alrededor de cien mil millones de neutrinos producidos por el Sol.

¿Cómo sabemos todo eso? Pues aunque suene extraño e ilógico, lo sabemos gracias a que de repente, casi nunca, pero de repente, uno de esos neutrinos sí interacciona con material de la Tierra. Entonces diseñamos un laboratorio para tratar de ver el efecto de esas interacciones. ¿Cómo le hacemos? Muy sencillo. Necesitamos un tanque de algún material con el que el neutrino deberá interaccionar. Como casi no interaccionan, para tener al menos un poco probabilidad de suerte, necesitamos el tanque más grande posible. ¿Qué significa que interaccione? Significa que el neutrino, al pasar por el material contenido en nuestro tanque, chocará con alguno de los átomos de ese material y generará partículas cargadas (como electrones por ejemplo) que saldrán a una velocidad muy alta, mayor a la velocidad de la luz en ese medio (la luz en el agua, por ejemplo, viaja más lentamente que en el vacío). Cuando esto suceda, la partícula súper veloz emitirá una radiación (luz) muy específica que podremos ver con algún tipo de detector de luz (que obviamente tendremos que poner en las paredes de nuestro tanque). Así de sencillo. ¿Qué material utilizamos para llenar el tanque? Pues como necesitamos ver la luz que se generará de las posibles colisiones, utilizamos algo transparente. Agua. Ah, y para que no nos confundamos con colisiones de otras partículas que andan por ahí de metiches, construimos el laboratorio en el interior de una mina o una montaña, para que la misma Tierra sirva de filtro. Así, con suerte y con un tanque cilíndrico de 40 metros de diámetro en su base y 41 metros de altura, rellenado en sus paredes con 6000 detectores de luz, podremos ver unas decenas de neutrinos cada año. Si, decenas. Si, aunque cada segundo pasen cien mil millones por centímetro cuadrado. (¡Gracias por la corrección a fractalógico!)

Conclusión: para ver el Sol necesitamos buscar un tenue destello de luz dentro de un tanque de agua en el interior de una mina. Si esto no es bello, no sé qué podría serlo.