Los científicos están un paso más cerca de comprender la luz solar.
Un monumental experimento enterrado en las profundidades de las
montañas de Italia ha proporcionado a los físicos de Princeton una
comprensión más clara del corazón del Sol – y de una misteriosa clase
de partículas subatómicas que nacen allí.
Los investigadores, trabajando como parte de un equipo de
colaboración internacional en el Laboratorio Nacional subterráneo del
Gran Sasso cerca de L’Aquila, Italia, han realizado las primeras
observaciones reales de neutrinos solares de baja energía, que son
partículas fundamentales creadas por las reacciones nucleares que manan
en vastos números del núcleo del Sol.
“Nuestras observaciones esencialmente confirman que comprendemos
cómo brilla el Sol”, dijo Frank Calaprice, profesor de física e
investigador principal del equipo de Princeton. “Los físicos han tenido
teorías sobre las reacciones nucleares en el interior del Sol durante
años, pero las observaciones directas han permanecido esquivas. Ahora
comprendemos estas reacciones mucho mejor”.
Las precisas medidas de los científicos sobre la energía de los
neutrinos proporcionan una prueba buscada desde hace tiempo de la
teoría sobre cómo se producen estos neutrinos.
En estrellas del tamaño del Sol, la mayor parte de la energía solar
se produce mediante una compleja cadena de reacciones nucleares que
convierten en hidrógeno en helio. Comenzando con los protones del
núcleo de hidrógeno, la cadena toma distintas vías para finalizar con
la creación de un núcleo de helio y la producción de la luz solar.
Los pasos a lo largo de dos de estas rutas requieren la presencia
del elemento berilio, y los físicos han teorizado que estos pasos son
los responsables de crear aproximadamente el 10 por ciento de los
neutrinos del Sol. Pero las limitaciones tecnológicas han hecho que la
teoría haya sido difícil de comprobar hasta ahora.
El detector gigante Borexino del laboratorio de Gran Sasso, situado
más de un kilómetro bajo la superficie de la Tierra, superando estas
limitaciones, permite al equipo observar los neutrinos de baja energía,
que interactúan extremadamente poco con otras formas de la materia. Los
científicos han deseado una forma de detectarlos, debido a que surgen
prácticamente sin cambios de su camino a través del interior del sol a
la Tierra – ofreciendo una visión sin manchas del proceso que los
forjó. La mayoría de partículas que surgen del Sol les lleva tanto
tiempo escapar del interior que cambian drásticamente antes de que los
científicos puedan estudiarlas, por lo que ha sido difícil probar cómo
crea el Sol su energía. Los neutrinos proporcionan una clave debido a
que escapan antes de que tengan tiempo de cambiar.
“Los hallazgos demuestran que la comprensión científica de la cadena
de procesos nucleares que hacen que brille el sol es esencialmente
correcta, al menos la parte de la cadena que involucra los procesos de
berilio”, dijo Calaprice. “La reacción no genera un gran porcentaje de
la energía del Sol, pero confirmar que lo comprendemos nos hace estar
más seguros de que conocemos cómo funcionan otros procesos que crean la
luz solar”.
Los resultados tratan también otra antigua cuestión. Los detectores
altamente sensibles han confirmado las teorías sobre por qué los
experimentos anteriores habían encontrado menos neutrinos solares de
los esperados en altas energías, un problema que proviene de la extraña
capacidad de las partículas para oscilar de una forma a otra conforme
viajan a través del espacio. Aunque el Sol sólo produce neutrinos
electrón, estos pueden cambiar a neutrinos tau o muón, que se han
mostrado más difíciles de detectar.
Observar los neutrinos de alta energía puede ayudar a los
científicos a comprender otros efectos predichos para la oscilación de
neutrinos que aún no han sido comprobados.
“Este experimento es un avance importante hacia la comprensión
detallada de la física de los neutrinos usando neutrinos del Sol”, dijo
el físico Morgan Wascko, co-portavoz del experimento de neutrinos
SciBooNE en el Laboratorio Acelerador Nacional Fermi. “Usar estas
partículas para observar el Sol es importante debido a que nos dan una
gran información sobre la forma en que funciona el universo, dado que
está repleto de estrellas”.
El equipo completo de investigación del experimento de Borexino, que
incluye a más de 100 científicos de muchas instituciones mundiales,
publicará sus hallazgos en una próxima edición de la revista científica
Physics Letters B. Os colegas de Princeton de Calaprice
incluyen a Cristiano Galbiati, profesor asistente de física y a Jay
Benziger, profesor de ingeniería química.
Este experimento fue patrocinada por la Fundación Nacional de Ciencia.
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