Usando Cassini para probar la variación del índice de decaimiento radiactivo

Cassini
Impresión artística de Cassini orbitando Saturno (NASA)

En un artículo anterior, exploré la posibilidad de que la variación en los índices de decaimiento radiactivo pueda sincronizarse con las variaciones orbitales de la Tierra en su distancia al Sol. Naturalmente, esto sería un grandísimo hallazgo, cuestionando posiblemente la ley fundamental de que los índices de decaimiento nuclear son constantes, sin importar dónde está ese material en el universo. Una de las conclusiones de la investigación original del índice de decaimiento sugería que debería universo una muestra de un radioisótopo a una misión interplanetaria muy alejada de la órbita de la Tierra. Haciendo esto, la relación entre los índices de decaimiento y la distancia desde el Sol deberían ser obvias, y podrían comprobarse las variaciones en los índices de decaimiento terrestre.

Pero espera un minuto, vamos a pensar sobre esto. ¿No hemos enviado ya material radiactivo a bordo de misiones interplanetarias? ¿Qué hay del plutonio que usamos en sondas interplanetarias como Voyager, Pioneer, Galileo o Cassini? El plutonio es bastante radiactivo, ¿no es así?

El índice de decaimiento del isótopo radiactivo 32Si parece correlacionarse con la distancia al Sol (Jenkins et al. 2008)

El artículo titulado “Evidence for Correlations Between Nuclear Decay Rates and Earth-Sun Distance (Pruebas de correlación entre los índices de decaimiento nuclear y la distancia Tierra-Sol)” por Jenkins et al. (2008) estudió el vínculo entre los índices de decaimiento nuclear de varios isótopos radiactivos y silicios independientes. Los datos de decaimiento se acumularon a lo largo de muchos años y surgió un extraño patrón; los índices de decaimiento radiactivo fluctuaron con las variaciones anuales de la distancia de la Tierra al Sol (a lo largo de la órbita terrestre de 365 días, nuestro planeta fluctúa aproximadamente de las 0,98 UA a las 1,02 UA del Sol).

Para mi, el mayor hallazgo de este estudio no es que el índice de decaimiento de una muestra fluctuara a la par que la órbita de la Tierra, era que distintas muestras independientes de distintos tipos de radioisótopos, generando tanto radiación α como β estaba correlacionadas. Verdaderamente un descubrimiento novedoso. Lo único que se necesitaba era otra prueba para ver si esta relación del índice de decaimiento se extendía más allá de las muestras terrestres. Un estudio siguiente sugerido por Jenkins et al es: “Medir las muestras radiactivas llevadas a bordo de naves enviadas a otros planetas [las cuales] serían muy útiles dado que la distancia Tierra-Sol variaría en un rango mucho mayor”. – Jenkins et al (2008)

Bueno, ¿No sería genial si pudiésemos poner una muestra de material radiactivo en una nave y enviarla lejos del Sol para ver cómo la distancia heliocéntrica afecta a los índices de decaimiento de la muestra…? ¿Estás pensando lo mismo que yo?

Uno de los Generadores Termoeléctricos de Radioisótopos de Cassini. Un impensado laboratorio físico (NASA)

Efectivamente, las misiones espaciales ya usan materiales radiactivos para proporcionar energía que mantenga vivos a nuestros intrépidos exploradores robóticos cuando la energía solar se hace demasiado débil para que los paneles solares sean prácticos. ¿Existe alguna forma en que podamos obtener los datos de índices de decaimiento a largo plazo de misiones interplanetarias tales como Cassini?

Peter Cooper del Laboratorio del Acelerador Nacional Fermi en Batavia, Illinois, acaba de publicar un artículo investigando los índices de decaimiento del combustible del RTG, el plutonio 238. Cassini porta tres RTGs, cada uno con un peso de 7,7 kg. El 238>Pu es un emisor de α con una vida media de 87,7 años, un radioisótopo ideal para las misiones espaciales a largo plazo.

Como curiosidad, otra misión interplanetaria a gran distancia, la misión New Horizons a Plutón, llegará al planeta enano y explorará el Cinturón de Kuiper para 2015 – que es casi una década de viaje espacial. New Horizons también porta un RTG, actualmente generando 300W de potencia para la nave; para el momento en que alcance Plutón generará 200W tras el decaimiento gradual del 238Pu dentro del RTG. Es interesante apuntar que New Horizons usa uno de los RTGs sobrantes de Cassini para toda la energía que necesita.

Cooper adquirió los datos de emisión de energía del RTG de Cassini gracias a los científicos del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en California y generó un gráfico junto con la distancia de Cassini al Sol a lo largo de un periodo de dos años. En el lanzamiento, los tres RTGs de Cassini generaban aproximadamente 13kW de calor, que se convertían en 878W de energía eléctrica. Dos años más tarde, la nave estaba recibiendo aproximadamente 815W de energía eléctrica. Esta reducción en la emisión de energía se debía al decaimiento radiactivo del isótopo 238Pu. Por tanto, al emisión de energía está relacionada con el índice de decaimiento del material en el interior de los RTGs. De existir alguna relación entre los índices de decaimiento y la distancia heliocéntrica, debería hacerse evidente alguna variación entre los índices de decaimiento de energía durante el viaje de Cassini.

El decaimiento de la energía del RTG de Cassini a lo largo de dos años desde su lanzamiento. Diamantes azules: energía RTG. Línea roja: Distancia heliocéntrica (Cooper, 2008)

Desde su lanzamiento, Cassini completó dos ayudas gravitatorias alrededor de Venus y una alrededor de la Tierra antes de ser enviada hacia Júpiter en su camino a Saturno. Cooper analizó por tanto las variaciones de energía del RTG a lo largo de un rango de distancias heliocéntricas de 0,7 UA (en Venus) a 1,7 UA (en Marte), buscando variaciones.

Entonces, ¿hubo alguna relación entre el índice de decaimiento del plutonio y la distancia heliocéntrica?

En una palabra: No.

Parece que no existe variación en la emisión de energía del plutonio (y por tanto decaimiento) entre las 0,6 UA y las 1,7 UA, con la distancia al Sol.

¿Cómo pueden explicarse las variaciones del índice de decaimiento terrestre (como se informa en Jenkins et al.) si las muestras radiactivas a bordo de Cassini no experimentaron tales variaciones (como informa Cooper)? Tal vez no es la distancia al Sol lo que influye en los índices de decaimiento. ¿Podrían las variaciones ambientales (tales como los cambios estacionales de presión y temperatura en el aire) ser los culpables? ¿O podría la posición orbital (y no la distancia heliocéntrica) ser lo que influye en los cambios terrestres en los índices de decaimiento? Por ahora, parece, no hay una opinión clara…

Artículo en Arxiv


Autor: Ian O’Neill
Fecha Original: 26 de septiembre de 2008
Enlace Original

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