El extraño caso de las llamaradas solares y los elementos radiactivos

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Llamarada solarEs un misterio que se presentó inesperadamente: El decaimiento radiactivo de algunos elementos depositados tranquilamente en los laboratorios de la Tierra, parece estar influenciado por las actividades internas del Sol, a 150 millones de kilómetros de distancia.

¿Es esto posible?

Investigadores de Stanford y de la Universidad de Purdue creen que sí. Pero su explicación de cómo sucede abre la puerta a un nuevo misterio.

Incluso hay una posibilidad de que este efecto inesperado sea causado por una partícula previamente desconocida emitida por el sol. “Eso sería realmente notable”, dice Peter Sturrock, profesor emérito de Stanford de Física Aplicada y experto en el funcionamiento interno del sol.

La historia comienza, en cierto sentido, en las aulas de todo el mundo, donde a los estudiantes se les enseña que la tasa de decaimiento de un material radiactivo específico es una constante. Este concepto es usado, por ejemplo, cuando los antropólogos usan el Carbono-14 para datar antiguos artefactos y cuando los médicos determinan la dosis adecuada de radiactividad para tratar el cáncer en un paciente.

Números aleatorios

Pero esta suposición fue desafiada de manera inesperada por un grupo de investigadores de la Universidad de Purdue que, en ese momento, estaban más interesados en los números aleatorios que en el decaimiento nuclear. (Los científicos usan largas cadenas de números al azar para una variedad de cálculos, pero son difíciles de producir, ya que el proceso utilizado para producir los números tiene una influencia en el resultado.)

Efraín Fischbach, profesor de física en Purdue, estaba estudiando la tasa de decaimiento radiactivo de diversos isótopos como una posible fuente de números aleatorios generados sin ninguna intervención humana. (Una masa de material radiactivo Cesio-137, por ejemplo, puede decaer a un ritmo constante total, pero los átomos individuales dentro de la masa se desintegran en un patrón impredecible y aleatorio. Así, la cadencia de las señales aleatorias de un contador Geiger colocado cerca del Cesio podría utilizarse para generar números aleatorios.)

Conforme los investigadores estudiaban datos publicados sobre isótopos específicos, se encontraban con discrepancias en las tasas de decaimiento medidas – algo extraño para supuestas constantes físicas.

Comprobando los datos recogidos en el Laboratorio Nacional Brookhaven en Long Island, y en el Instituto Federal Físico y Tecnológico de Alemania, se encontraron con algo incluso más sorprendente: la observación a largo plazo de la tasa de decaimiento del Silicio-32 y del Radio-226 parecía mostrar una pequeña variación estacional. La tasa de decaimiento fue incluso ligeramente más rápida en invierno que en verano.

¿Era real la fluctuación, o era simplemente un problema técnico en el equipo utilizado para medir el decaimiento, inducido por el cambio de estaciones, con los subsiguientes cambios en la temperatura y la humedad?

“Todo el mundo pensó que tenía que deberse a errores experimentales, porque a todos se nos ha enseñado que las tasas de decaimiento son constantes”, dijo Sturrock.

El Sol habla

El 13 de diciembre 2006 el propio Sol proporcionó una pista crucial, cuando una erupción solar envió una corriente de partículas y radiación hacia la Tierra. Mientras medía la tasa de decaimiento del Manganeso-54, un isótopo de corta vida utilizado en el diagnóstico médico, el ingeniero nuclear Jere Jenkins, de Purdue, se dio cuenta de que la tasa se reducía ligeramente durante la erupción, una disminución que se inició alrededor de un día y medio antes de la llamarada solar.

Si esta aparente relación entre las llamaradas solares y las tasas de decaimiento resultase cierta, podría dar lugar a un método de predicción de las erupciones solares antes de su aparición, lo que podría ayudar a evitar daños a los satélites y redes eléctricas, así como a salvar la vida de los astronautas en el espacio.

La tasa de decaimiento de las aberraciones que Jenkins indica tuvieron lugar durante la mitad de la noche en Indiana, lo que significa que algo producido por el Sol habría recorrido todo el camino hasta la Tierra para llegar a los detectores de Jenkins. ¿Qué podría enviar la llamarada que tuviera tal efecto?

Jenkins y Fischbach supusieron que los culpables de estas alteraciones en la tasa de decaimiento fueron probablemente los neutrinos solares, las partículas casi sin masa famosas por volar casi a la velocidad de la luz a través del mundo físico – humanos, rocas, océanos o planetas – virtualmente sin interaccionar con nada.

Entonces, en una serie de artículos publicados en Astroparticle Physics, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research y Space Science Reviews, Jenkins, Fischbach y sus colegas demostraron que las variaciones observadas en los ritmos de decaimiento eran altamente improbable que procedieran de influencias ambientales en los sistemas de detección.

Motivo de sospecha

Sus hallazgos refuerzan el argumento de que las extrañas oscilaciones en las tasas de decaimiento fueron causadas por neutrinos procedentes del Sol. Los cambios parecían estar sincronizados con la órbita elíptica de la Tierra, con las tasas de decaimiento oscilando a medida que la Tierra se acercaba más cerca del Sol (donde estaría expuesta a más neutrinos) y luego se alejaba.

Así que había buenas razones para sospechar del sol, pero ¿podría ser demostrado?

Aparece entonces Peter Sturrock, profesor emérito de Física Aplicada de Stanford y experto en el funcionamiento interno del Sol. Durante una visita al Observatorio Solar Nacional en Arizona, a Sturrock le fueron entregadas copias de los artículos de revistas científicas escritas por los investigadores de Purdue.

Sturrock sabía por su larga experiencia que la intensidad de la lluvia de neutrinos que el Sol envía continuamente hacia la Tierra varía en forma regular hasta que el Sol se gira y muestra una cara diferente, como una versión más lenta de la luz giratoria en un vehículo policial. Su consejo a Purdue: Busque evidencias de que los cambios en el decaimiento radiactivo en la Tierra varía con la rotación del sol. “Eso es lo que sugerí. Y eso es lo que hemos hecho”.

Una sorpresa

Volviendo a echar otro vistazo a los datos de decaimiento del laboratorio de Brookhaven, los investigadores encontraron un patrón recurrente de 33 días. Fue un poco una sorpresa, dado que la mayoría de las observaciones solares presentan un patrón de unos 28 días – la velocidad de rotación de la superficie del Sol.

¿La explicación? El núcleo del Sol – donde las reacciones nucleares producen neutrinos – aparentemente gira más despacio que la superficie que vemos. “Puede parecer contrario a la intuición, pero parece como si el núcleo girara más lentamente que el resto del Sol”, dijo Sturrock.

Todas las pruebas apuntan hacia la conclusión de que el Sol está “comunicándose” con los isótopos radiactivos en la Tierra, dijo Fischbach.

Pero hay una importante cuestión que permanece sin respuesta. Nadie sabe cómo los neutrinos podrían interactuar con materiales radiactivos para cambiar su velocidad de desintegración.

“No tiene sentido de acuerdo a las ideas convencionales”, dijo Fischbach. Jenkins fantásticamente agregó: “Lo que estamos sugiriendo es que algo que realmente no interactúa con nada está cambiando algo que no se puede cambiar”.

“Es un efecto que todavía nadie entiende”, concuerda Sturrock. “Los teóricos están empezando a decir: ‘¿Qué está pasando?’ Pero eso es lo que apunta la evidencia. Es un desafío para los físicos y también un reto para la comunidad solar”.

Si la misteriosa partícula no es un neutrino, “Tendría que ser algo que no conocemos, una partícula desconocida que también es emitida por el Sol y tiene este efecto, lo que sería aún más notable”, dijo Sturrock.


Autor: Dan Stober
Fecha Original: 23 de agosto de 2010
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