Conferencia virtual: Neutrinos

Por medio del Instituto de Investigación de Ciencias de la Tierra y Astronomía, se llevó a cabo la conferencia dictada por el destacado Dr. Julián Félix Valdéz, quien abordó la intrigante existencia de las partículas llamadas neutrinos y su comportamiento.


La conferencia inició con palabras de bienvenida del Ing. Edgar Castro, Director del Instituto de Investigación de Ciencias de la Tierra y Astronomía, donde presentó y destacó la importancia de esta conferencia, para entender qué son las partículas de los neutrinos.

Seguidamente presentó al conferencista, el Dr. Julián Félix Valdéz, Director del Laboratorio Internacional de Partículas Elementales de la Universidad de Guanajuato , México.

El profesional cuenta con un Bachelor Degree en Matemática y Física, posee una Maestría en Science and Physics, de la National Polytechnic Institute, y cuenta con un PHD en Física.

Entre algunos de los temas que se abordaron en esta conferencia estuvieron:

· Postulado de Neutrinos
· El neutrino es una evidencia experimental
· Y no es un tipo de neutrino, son dos tipos
· Y no son dos, son tres tipos de neutrinos
· La colaboración MINERvA
· La colaboración DUNE

Los neutrinos

El Dr. Julián Félix Valdéz, presentó el tema explicando que los neutrinos son las partículas más enigmáticas del universo, después de los fotones, y quizás sean las partículas más abundantes en el cosmos.

No sabemos qué papel juegan en el cosmos, actualmente se estudian con mucha intensidad por la comunidad de físicos, y los grandes laboratorios internacionales como Fermilab”.

El neutrino es un postulado

En su momento el neutrino fue un postulado, dijo el conferencista, también explicó que personajes como Lise Meitner, Otto Hahn en 1911 y Jean Danysz en 1913, estudiaron el decaimiento radiactivo beta, de los núcleos atómicos. Siendo este es el inicio de la física atómica y nuclear.

Los científicos notaron que cuando una partícula como un electrón sale de un núcleo atómico, la distribución de la energía no era una línea verde. El físico predecía que la energía que salía de este electrón de los núcleos debería ser solamente un valor fijo” explicó el profesional.

Así mismo, agregó: “En los resultados experimentales, se observaba toda una distribución de energías y no solamente como un valor fijo de la energía. Esto de valor fijo era que los físicos tenían ya experiencia en el decaimiento alfa de las partículas, en los ciclos atómicos”.

El Dr. Julián Félix Valdéz explicó que las partículas Alfa, si salen con una partícula bien definida de los núcleos, sin embargo, este no fue el caso de los electrones, cuando un electrón sale de los núcleos no sale con una energía fija.

Jame Chadwick, confirmó este resultado experimental en 1914, para explicar esta discrepancia, también, N. Bohr, propuso que la energía no se conserva a nivel atómico, y sólo se conserva estadísticamente. Es una propuesta que no prosperó, y que no corresponde con la observación.

Otra de las propuestas presentadas por el conferencista fue la de W. Pauli, físico austriaco, quien propuso en 1930, que otra partícula era expelida junto con el electrón en la desintegración nuclear.

Es así, que la llamó neutrón; no tiene relación directa con la partícula que actualmente llamamos neutrón. W. Pauli, propuso que su neutrón debería de tener estas propiedades físicas:

· Masa casi nula, si no es que cero.
· Carga eléctrica cero.
· Espin, momento intrínseco. ½.
· Interacción con la materia ordinaria casi nula.

En secuencia a la presentación, el siguiente científico presentado Enrico Fermi, en 1931, llamó al neutrón de Pauli simplemente neutrino, que significa pequeño neutro, en la raíz italiana, como bambino a camioncino.

Fermi propuso que los neutrinos (antineutrinos) y los electrones (positrones) son creados al momento de ser expelidos en el decaimiento beta de los núcleos atómicos”.

Los científicos no se convencen si no tienen evidencias experimentales u observacionales. Dijo el conferencista así también comentó que el neutrino fue indagado cerca de 1930 propuesto por Pauli.

Es por ello que hasta en 1956, los físicos Reines y Cowan propusieron usar una bomba nuclear para crear neutrinos. Finalmente, ambos científicos propusieron usar una central nuclear para obtener neutrinos.

Resultó que lo que se obtuvieron fueron antineutrinos, sin embargo, no importo porque ambos tienen características parecidas, por lo que Reines y Cowan, crean toda la tecnología para hacer la detección de neutrinos.
Detector de antineutrino de Neines y Cowan

En la industria nuclear es muy común utilizar foto detectores, en la medicina también se utilizan fotodetectores, todo esto tiene una aplicación en muchas partes de la industria y de la tecnología.

La física tiene muchas aplicaciones y tiene un mercado muy grande a nivel mundial, incluso de los productos que uno obtiene a través de los conocimientos de la física”.

Los resultados de Reines y Cowan fueron los siguientes:

Propiedades de neutrinos

· Masa mucho menor a 1/500 la masa del electrón, si es que no es cero.
· Carga eléctrica cero.
· Momento magnético mucho menor que 10 (-9) Magnetón de Bohr.
· Sección transversal de interacción en la reacción antineutrino + p — antielectrón + neutrón a 3 MeV igual a 10(-43) cm2.
· El antineutrino no es idéntico al neutrino.
· El neutrino es una evidencia experimental.

La historia no termina con Reines y Cowan sigue su camino, Raymond Davis Jr. Estudió los neutrinos solares, junto con John N. Bahcall, constructor del modelo estándar del sol.

Parte de lo que también presentó el Dr. Julián Félix Valdéz, sobre Davis, fue el resultado más celebrado, en el que se detecta solamente 1/3 del número de neutrinos que deberían de llegar a la superficie de la tierra provenientes del sol.

Detección de dos tipos de neutrinos

El conferencista presentó que la partícula moun, producida en los rayos cósmicos, de la familia del electrón, decae en un electrón y en un neutrino, con un tiempo de vida media de 2.2 x 10(-6) s.

Esto fue descubierto en los rayos cósmicos por Carl D. Anderson y Seth Neddermeyer en el Caltech en 1936.

Por razones de simetría, se atrevió que debería de existir un tercer neutrino, el asociado al tau. La colaboración de DONUT, construida a lo largo de los años 1990, reportó la detección en el año 2000. DONUT por sus siglas significa: (Direct Observation of the Un tau, E872).

Otros neutrinos

Los neutrinos reliquias. Los neutrinos que se crearon en los primeros estados del universo. Están por aquí, son de muy baja energía. Forman el Cosmic Neutrino Backgroud, de temperatura de -2 K. Son estériles.

En 1957 Bruno Pontecorvo sugirió que los neutrinos podrían cambiar de estado, es decir oscilar.

De esta forma, la deficiencia de los neutrinos provenientes del sol, podrían ser porque estos cambian de sabor (estado cuántico) a medida que avanzan en el espacio. A esto se le llama oscilación de neutrinos.

Colaboración MINERvA

Dentro de esta colaboración se contó con la colaboración de diversas Universidades e institutos, también participaron 65 físicos, 8 países, 21 instituciones, estudiantes y profesores.

Este fue un experimento diseñado para estudiar las interacciones neutrinos (antineutrino) nucleón, en diferentes blancos. C, Pb, Fe, CH, H2O, He. “Este experimento no tiene precedente en la precisión y en el detalle con que se estudian las interacciones, y en la variedad de blancos” agregó el conferencista.

Casi al final de su conferencia, el Dr. Julián Félix Valdéz, explicó que en el 2012 la colaboración MINERvA publicó los resultados de la transmisión de mensajes usando neutrinos.

La palabra NEUTRINO fue digitalizada en el haz de neutrinos, enviada a través de 1035 metros, incluyendo 200 metros de roca, y decodificada en el detector MINERvA.

Como parte de lo que fue su exposición, el experto listó los puntos más destacados de su charla, entre ellos:

· La ciencia, en particular la física, se basa en observaciones
· La ciencia básica es el cimiento de toda tecnología.
· Los neutrinos son una realidad en el Universo.
· Hay tres clases de neutrinos.
· Los neutrinos oscilan.
· Es posible usar los neutrinos para enviar mensajes.
· Los neutrinos son las partículas más enigmáticas del universo.

La actividad concluyó con la ronda de preguntas por los espectadores, quienes con interés intervinieron con interrogantes sobre las cualidades de los neutrinos.

Por: MSc. Cesar Martínez, Área de Comunicación Digital

| 5 octubre, 2020 |