LOS NEUTRINOS (Y LA MADRE QUE LOS FIZO)

Estas semanas, hasta los medios de información más refractarios a las noticias relacionadas con la ciencia se han hecho eco de la noticia del siglo (XXI): Einstein nos hizo comulgar con ruedas de molino, pues en verdad ¡hay algo que se desplaza a mayor velocidad que la luz!.

Naturalmente, la inmensa mayoría de estas informaciones se contentaron con ofrecer un pálido reflejo de la nota de prensa facilitada por el equipo de investigación del proyecto OPERA, logicamente, ferviente defensor de los resultados de su propio experimento y deseoso de mantener los fondos a él destinados (algunos de los investigadores del equipo se negaron a firmar las conclusiones ofrecidas a la prensa).

Sin embargo, dada la trascendencia de la noticia, nosotros somos partidarios de mantener una prudente reserva antes de caer víctimas de un entusiasmo por otra parte comprensible. Indudablemente, nuestros ávidos lectores arden en deseos que les ofrezcamos una información clara y veraz de tan notable noticia, así que lo intentaremos. Puede que algún concepto no se entienda muy bien, pero si os aprendéis la jerga, seguro que vuestros amigos fliparán con vosotros…

¿Qué (o quién) es un neutrino?
No hay más que disponer de un núcleo radiactivo y fijarse en uno de sus neutrones, que reside tranquilamente por allí (es decir, tiene un momento cero). Esperamos pacientemente a que se desintegre de forma natural y vemos que el neutrón se convierte en un protón y un electrón, que salen despedidos de la zona de desintegración. Si eres lo suficientemente meticuloso (cosa que sí era el señor Wolfgang Pauli), sumarás los momentos de ambas partículas y (oh, sorpresa) comprobarás que no suman cero. Dado que el momento se conserva, deducirás la necesidad de que exista otra partícula capaz de equilibrar la suma de momentos, mateniendo el total en cero. Esa es la tarea del neutrino, cuya existencia propuso Pauli en 1930 y demostraron Cowan y Reines en 1956. 

¿Cómo es un neutrino?
Son partículas muy esquivas, pues no tienen carga eléctrica (no quedan afectados por campos eléctricos ni magnéticos) y su masa es reducidísima (hasta 1998 se creía inexistente). Dado lo mínimo de su masa, es rarísimo que interactúen con algo: pasan como bólidos a través de los propios átomos sin afectarlos. Como suelen decir los divulgadores científicos, cuando acabes de leer este artículo, te habrán atravesado unos cuantos billones de neutrinos.

¿De donde salen los neutrinos?
Aparte de los que se producen de forma natural en los núcleos de los materiales radiactivos terrestres y en nuestras centrales nucleares, los neutrinos se generan masivamente en los procesos de fusión nuclear que tienen lugar en los núcleos de las estrellas, incluido, lógicamente, el Sol, que por su proximidad es nuestra alcachofa de ducha neutrínica.

¿Por qué estudiar el neutrino?
Primeramente se pensó que podía constituir la famosa materia oscura que domina el Universo. Sin embargo, tal idea se descartó al confirmarse el reducido valor de su masa. Hoy se estudia la transformación de un tipo de neutrino a otro (existen tres tipos de neutrinos: efectivamente, la cosa se complica) a fin de desentrañar la constitución más íntima de la materia y sus comportamientos relativistas. Comprender la estructura y funcionamiento de la materia es el primer paso para dominar sus transformaciones.

¿Qué es el experimento OPERA?
Es un experimento diseñado para estudiar el cambio de un neutrino de un tipo a otro mientras viaja. En el CERN (Ginebra) se genera un chorro de neutrinos de tipo muónico. Por si te aburres una tarde de domingo, esto se hace acelerando protones a 400 GeV/c y expulsándolos con una “patada” electromagnética hacia una diana de grafito generador de neutrinos, que se envían a 730 km (distancia que los afanosos muchachos recorren en unos 3 milisegundos) hasta el laboratorio subterráneo del Gran Sasso, en Italia. En su excursión subterránea, los neutrinos muónicos pueden pasar a tipo tau, de manera que OPERA está preparado para detectar estos neutrinos tipo tau, mediante choques ocasionales (muy ocasionales) con átomos de plomo, cosa que ocasiona la aparición de muones, fáciles de detectar (para un físico de partículas, claro). Entre las planchas de plomo se coloca película fotográfica, lugar donde quedan reflejados los trazos de los muones.

¿Cual es la movida?
Tras dedicarse a acumular datos desde 2008 y analizar los resultados obtenidos, la gente de OPERA ha afirmado que la velocidad medida en sus neutrinos es mayor que la luz (Nobel seguro, vamos): la máxima de Einstein fijando la velocidad de la luz como una barrera infranqueable e inmutable, ¡saltando por los aires! ¡Estamos a las puertas de una nueva física!

¿Va en serio?
Como dice un colega divulgador, lo que hay que saber sobre los resultados de OPERA son dos cosas:

    1. son enormemente interesantes de resultar correctos
    2. probablemente no son correctos

Aunque la gente del OPERA parece tener gran confianza en sus resultados (y ya han solicitado que otros investiagdores independientes los confirmen, posición que les honra), todo el asunto recuerda demasiado la barahunda que se formó hace años con la famosa “fusión fría”, que al final se quedó en nada.  Sin dudar del buen hacer de los científicos implicados, lo cierto es que el experimento resulta extremadamente complicado, incluyendo análisis por GPS, sincronización de relojes atómicos, coordinación de acciones a gran distancia, etc, de manera que pueden enmascararse fácilmente errores sistemáticos. Como el resultado contradice completamente a lo esperado, resulta mucho más prudente pensar en la existencia de algún problema en el ensayo (aunque todos cambiaríamos inmediatamente de opinión si otros experimentos independientes confirmasen los resultados de OPERA).

¿Es algo tan extraordinario?
A pesar de la resonancia mediática del “entierro de Einstein” llevado a cabo por algunos periodistas, disponemos de varias explicaciones en caso de que se confirmase que los neutrinos viajan a velocidades translumínicas.

    1. que los neutrinos violan la invarianza de Lorentz (que dice que todos los tipos de fotones viajan a la velocidad de la luz, y que ésta es la máxima velocidad que puede alcanzarse). O sea, que los neutrinos son más veloces que los fotones (dado lo poco que sabemos de los neutrinos, no es una idea descabellada).

    2. la granularidad del espacio-tiempo debida a la gravedad cuántica permitiría a las partículas casi desprovistas de masa (como los neutrinos) desplazarse por dimensiones extra del espacio. O sea, que toman un atajo espacio-temporal para llegar a los sitios y aparecen antes de lo que se esperaba.

    3. el proceso de cambio de tipo de neutrino conlleva un proceso cuántico desconocido que ocasionaría un salto por efecto túnel.

Y otras explicaciones más exóticas

¿Con qué nos quedamos?
Con que el tema es extremadamente interesante.

Con que no hay que quedarse con los grandes titulares de los medios.

Con que nuevos experimentos (quizá en el MINOS ( Main Injector Neutrino Oscillation Search), en la mina de Soudan (Minnesota), que recibe neutrinos disparados desde el Fermilab (Fermi National
Accelerator Laboratory), en Batavia, Illinois. O en el experimento japonés T2K (Tokai to Super-Kamiokande), que estudia neutrinos producidos por el JPARC (Japan Proton Accelerator Research
Complex) en Tokai, dirigidos hacia los detectores localizados en la mina de Kamioka.

Total: esperemos antes de lanzar campanas al vuelo.

Más info en :   http://blogs.discovermagazine.com/cosmicvariance/2011/09/23/faster-than-light-neutrinos/

Measurement of the neutrino velocity with the OPERA detector in the CNGS beam.

Xavier

EL CEL DEL MES - OCTUBRE

Generalidades
Esperamos que hayáis disfrutado de las dracónidas, la esperada lluvia de estrellas del pasado fin de semana. Pero si alguna razón ajena a vuestra voluntad os impidió asistir a ese espectáculo gratuito, no desesperéis: a finales de mes hay otra ducha de meteoros. Las oriónidas quizá no resulten tan espectaculares, pero tienen la ventaja de la ausencia lunar, que su radiante es fácilmente localizable y el valor sentimental añadido de que proceden de restos del cometa Halley. No está mal, ¿verdad?

Los planetas
Mercurio solo se ve a fines de mes. El 27 puede buscarse unos 2 grados debajo de Venus, sobre el horizonte oeste y 15 minutos tras el ocaso. Los planetas seguirán juntos hasta mediados de noviembre.
Venus nos visita al atardecer, con su potente fulgor habitual, pero apenas a pocos grados sobre el horizonte oeste-sudoeste.
Marte puede observarse de madrugada, hacia el este, entre Cáncer y Leo, y con algo más de brillo que en meses pasados, aunque sigue con una discreta magnitud de 1,2.
Júpiter permanece visible toda la noche en Aries. Reluce con una potente magnitud -2,9 gracias a lo cual resulta inconfundible: mirad hacia el cielo y, donde veáis una especie de faro de tren que no se mueve, dirigid vuestro telescopio. Descubriréis al gigante del Sistema Solar, disfrutando de una visión similar a la de Galileo hace 400 años, con el disco blanco achatado cruzado con dos bandas oscuras y cuatro puntitos que van variando de posición cada noche en torno al planeta: son Io, Europa, Ganímedes y Calisto, las lunas galileanas. Con un ocular de 20-25mm veréis un disco diminuto y muy bien definido, discerniéndose las dos rayitas oscuras de nubes, así como las 4 lunas. Si la atmósfera está tranquila, subid aumentos y, con un buen ocular de 7-10mm veréis una bola luminosa mayor, con las dos franjas bien claras y, con suerte, la Gran Mancha Roja (que veréis gris). El momento de máximo acercamiento Tierra-Júpiter del año (la oposición) tendrá lugar durante la noche del 28 al 29, pero la imagen no cambiará demasiado respecto a días anteriores y posteriores. Entre el 11 y el 14, estará muy cerca de la Luna llena: buen momento para una foto artística.
Saturno ya vuelve! Aparece la última semana, sobre el este, antes del amanecer, con magnitud 0,8.
 
Otras cosas para ver
¡Las oriónidas!. El momento de mayor actividad se espera para la noche del 22. Tenemos la ventaja de que por entonces la Luna estará en una avanzada fase menguante, con lo que su brillo no nos molestará. Recordemos que las lluvias de estrellas se producen cuando, en nuestro viaje espacial, la nave que nos transporta (la Tierra) atraviesa la nube de restos abandonada por un cometa. Estos restos se inflaman debido al rozamiento con la atmósfera, generándose así los llamativos trazos luminosos que caracterizan a estos espectáculos celestes. El cometa que origina las oriónidas es el popular cometa Halley, cuyo regreso se espera dentro de 50 años. Para observar el máximo de meteoros, nos situaremos mirando hacia la conocida constelación de Orión (la constelación donde las Tres Marías forman el cinturón del cazador), y pasearemos la mirada un poco por encima de Betelgeuse (el hombro izquierdo de la figura, desde nuestro punto de vista): allí está el radiante, desde donde parecen proceder los meteoros.
Es buena época también para observar con prismáticos a las Pléyades, un precioso grupo de jóvenes estrellas. El 14 estarán muy cerca de la Luna llena.

Las fases lunares
Cuarto Creciente: día 4, a las 3 UT
Luna Llena: día 12, a las 2 UT
Cuarto Menguante: día 20, a las 4 UT
Luna Nueva: día 26, a las 20 UT
Àngels

A mi me daban dos

Si ya fue una sorpresa cuando nos confirmaron que en el centro de cada galaxia vivía un masivo agujero negro, que ahora se descubra que en el centro de NGC 3393 no hay un agujero negro, sino dos, ya es para dejarnos sin habla.

Pero no sin escritura, de manera que lo comentamos. Gracias a observaciones realizadas con la cámara ACIS-S del observatorio espacial Chandra, G. Fabbiano, Junfeng Wang, M. Elvis, G. Risaliti han determinado (ver su artículo publcado en Nature) que la mencionada galaxia espiral aloja dos núcleos galácticos activos, dos superagujeros negros de fuerte emisión debida a la acreción masiva de materia circundante.

Esta observación permite asumir que, aplicando el actual modelo de evolución galáctica, NGC 3393 es el resultado de la unión de dos galaxias independientes, aportando cada una de ellas su propia dote a la boda en forma de agujero negro.

Recordemos que el choque entre galaxias no es nada nuevo, y que su interacción mútua (debido a los enormes espacio vacíos entre sus estrellas, las galáxias no “chocan”, sino que se “funden”) está bien simulada con modelos por ordenador. Sin embargo, la novedad aportada por NGC 3393 es que se trata de una galaxia vecina a nosotros (160 millones de años-luz) y con sus núcleos activos muy cercanos (apenas 500 millones de años-luz), lo que indica que se hallan en pleno proceso de fusión. La perspectiva es dar lugar a un superagujero negro supermasivo, con un horizonte de sucesos muy ampliado. Todo un bombón para los cosmólogos y otros forofos del relativismo espacio-temporal!.

Xavier

Líquidos exóticos

Que los astrónomos son gente bastante rarita, es cosa de dominio público. Pero un par de noticias aparecidas esta semana nos han confirmado que pueden llegar a focalizar un interés casi morboso por los fluidos extraterrestres... ¡solo se necesita que sean lo bastante extraños!

Las noticias apuntadas se refieren a dos vecinos de nuestro Sistema Solar. En la primera, Alfred McEwen, del High Resolution Imaging Science Experiment (HiRISE), publicó el viernes pasado en Science un sesudo informe en el que culpabiliza a una presunta agua marciana (salada, para más señas) de la aparición cíclica y reiterada de unas extrañas franjas oscuras que parecen arañar algunas pendientes del Planeta Rojo al llegar el verano marciano, y que se esfuman con el frío invernal.

De confirmarse las ideas de McEwen (trabaja en la Universidad de Arizona, así que entiende de desiertos), estaríamos ante lo más cercano que hemos estado jamás de descubrir pruebas de la existencia de agua líquida en la superficie de Marte. Sabemos que hay agua congelada cerca de la superficie en muchas regiones de latitudes intermedias o altas, pero si estudios posteriores de estas recurrentes huellas de flujos aportan evidencia de agua salada, podrían ser los primeros lugares en los que se detecte agua líquida marciana.

Más info aquí


Y si lo del agua marciana no te sulibeya lo suficiente, seguro que lo del fluido joviano lo logra.

Todos sabemos (rápido, ¡a repaso!) que Júpiter está compuesto en un 90% por átomos de hidrógeno, con un 10% de helio y porcentajes mínimos de otros elementos. En las capas superiores del planeta, el hidrógeno es un gas similar al que conocemos en la Tierra, pero si nos sumergimos en las profundidades de la pesada atmósfera joviana, la inconcebiblemente intensa presión atmosférica convierte gradualmente a nuestro conocido gas en un líquido muy denso. Finalmente, la presión alcanza tales magnitudes que consigue arrancar los electrones de los átomos de hidrógeno y el líquido se vuelve tan conductor como el metal. La mágia de la física.

Según explica David Stevenson (físico planetario), “el hidrógeno líquido metálico tiene una viscosidad baja, como el agua, y es un buen conductor eléctrico y térmico. Y refleja la luz como si fuese un espejo; de modo que, si uno se sumergiese en él (ahora mismo proclamo que no sé nadar) no podría ver nada”.

Aunque este estado del hidrógeno nos es conocido (ha podido fabricarse en laboratorio, aunque en pequeñas cantidades y durante tiempo limitado), en el interior de Júpiter puedenhaber verdaderos océanos del mismo. Y la existencia de este material se confirma indirectamente: el líquido conductor, agitado por la rápida rotación joviana (días de 10 horas) se convierte en una poderosa dinamo. Y efectivametne, la potente magnetosfera de Júpiter es la más intensa del Sistema Solar, propiciando luminosísimas auroras que iluminan sus polos.

Sin embargo, aunque la existencia del extraño líquido de Júpiter está bastante bien evidenciada, no conocemos el modo en que se estructura el interior del planeta gigante. Y esa es la misión de la nave espacial Juno, lanzada el viernes pasado. Más info aquí

Así que ya lo sabéis: ¡Be hydrogen, my friend!

Xavier

Catástrofe sideral

Bueno, al menos lo es para los teóricos habitantes de mundos cercanos a lo que era la anónima estrella que acaba de convertirse en la supernova PTF 11kly. 

 

Según informan desde Berkeley, el explosivo acontecimiento fue descubierto hace pocos días con el telescopio Samuel Oschin de 1,2 metros situado en el observatorio Mount Palomar, y se ha localizado en la fotogénica Galaxia del Molinillo (M101 para los puristas).

M101 está apenas a 21 millones de años-luz de la Tierra, cosa que convierte a la nueva nova (valga la redundancia) en el acontecimiento de este tipo más cercano en décadas. Eso ha provocado que, en todo el mundo, gran cantidad de telescopios de todo tamaño se hayan orientado hacia esa zona del cielo. 

 

Según las primeras estimaciones, PTF 11kly es una supernova de Tipo Ia, de manera que debería evolucionar en las próximas semanas hasta alcanzar una magnitud de alrededor de 10, cosa que permitiría localizarla con telescopios relativamente modestos.

¡Ánimo, observadores!  Desde luego, no será una supernova como la que vio Kepler, pero algo es algo...

Xavier

¡Más madera!

Seguro que días atrás oísteis hablar de la sonda DAWN, la nave espacial norteamericana que ha entrado en órbita alrededor del asteroide Vesta (fue noticia hasta en los periódicos). Hay, sin embargo, un aspecto técnico sobre el cual no se ha incidido demasiado: la propulsión de la nave.

Aunque ya se había usado antes, la DAWN es la misión más importante (y exitosa) en que se ha empleado un motor iónico. ¿A que suena a ciencia ficción?: “motor iónico” ¡qué cool!

Efectivamente, DAWN ha usado propulsión iónica para acercarse a Vesta una vez abandonado su cohete de despegue tipo Delta. Y volverá a usar este motor para, en su momento, abandonar el asteroide y propulsarse hacia su siguiente objetivo: Ceres. Los motores iónicos ofrecen un empuje mucho menor que los motores-cohete químicos, pero su gestión del combustible es extraordinariamente eficiente, cosa que les permite mantenerse en funcionamiento mucho más tiempo.

Esquemáticamente, un impulsor de iones emplea la energía, obtenida con grandes paneles solares, para ionizar el combustible (xenón), acelerándolo mediante un potente campo eléctrico establecido entre dos rejillas. Una vez obtenida la aceleración, se inyectan electrones en el chorro ionizado para mantener el plasma eléctricamente neutro. Toda esta parrafada queda perfectamente ilustrada con el gráfico que incluimos, gentileza de la NASA.

Si os ha picado el gusanillo del motor iónico, tened paciencia, que a mi me ha pasado lo mismo: en cuanto sepa más, os lo explico.

Xavier.

Buscando una Perséida

El pasado fin de semana, millones de nativos de este planeta se arriesgaron a descoyuntarse el cuello mirando con fruición hacia arriba, con la esperanza de descubrir el ténue rastro luminoso que delata la inmersión de un resto del cometa Swift-Tuttle en la atmósfera terrestre. Sin embargo, unos pocos tuvieron que mirar… ¡hacia abajo!

Como, por ejemplo, el astronauta Ron Garan, que tomó esta impactante fotografía el 13 de agosto desde la Estación Espacial Internacional (ISS), a 380 km por encima de nuestras cabezas, en una posición indudablemente más cómoda que la que tuvimos que adoptar el común de mortales.

¿Vísteis alguna Perséida, a pesar de la agresiva luminosidad lunar? No desesperéis: el año próximo acudirán puntualmente, una vez más, a su cita veraniega.

Xavier