El extraño caso de las llamaradas solares y los elementos radiactivos

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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Comments (17)

  1. Yo la verdad es que lo veo un poco raro. Los neutrinos se forman en el núcleo del Sol, y salen disparados, no tendría nada que ver con las llamaradas solares (aunque quizás sí con una posible rotación del núcleo).

    Además están los RTG, los generadores de electricidad radiotérmicos usadas en las sondas espaciales más alejadas del Sol, como las Voyager y Pioneer, que se han alejado muchísimo de la Tierra, unas 100 AU. Si su desintegración radioactiva se hubiera frenado (más que por la propia edad), la producción de electricidad hubiera bajado y se habría sabido.

    Me da que es una veranoticia de la que no se volverá a saber nada.

  2. Son ya unas cuantas noticias y en poco tiempo las que ponen intrigantes interrogantes en las cabezas de los físicos.

    ¿No será un poco pronto (y presuntuoso) para buscar una teoría del todo?

  3. jurl

    Y eso que en física atómica ya estaba todo dicho xD

  4. Manuel Rubio

    Había alguien (si sabéis la cita correcta con el autor me gustaría saberla), que decía algo como “las leyes físicas enunciadas son correctas, a esperas de descubrir otras mejores”. Nunca está todo dicho en una materia, siempre se puede descubrir o dilucidar algo apoyándose en otras doctrinas nuevas que en principio no se asociaban a esa en concreto, pero que con su avance pueden generar un cambio notable e incluso simplificarla ;-)

  5. [...] El extraño caso de las llamaradas solares y los elementos radiactivos [...]

  6. Joan

    Una vez he leido esto. Me surge desde la curiosidad e ignorancia, la siguiente pregunta.

    Si estas particulas del Sol ya sean Neutrinos, u otras sin identificar ni catalogar. Influyen en la tasa de decaimiento de elementos radioactivos.

    ¿Hasta que punto pueden haber “falseado” o engañado a los cientificos, las dataciones del Carbono 14???.

    Es decir. ¿Estas particulas pueden haber influido de una manera mas o menos significativa, en todas la dataciones. Que se han hecho hasta ahora, con el C-14???
    ¿Y podrian obligar en un futuro (si se demuestra con mas pruebas su influencia) a replantear las fechas de muchos hallazgos arqueologicos???

    Por que si he captado, la esencia del articulo. En mi modesta opinion estas particulas, nos podrian haber “engañado”. En muchas estimaciones actuales.

    No se. Si alguien con mas conocimientos que yo, quiere ilustrarme. No estaria mal.

    Saludos.

    • jurl

      El artículo no da cifras, pero da a inferir que son variaciones enormemente pequeñas, que hasta hoy habían pasado desapercibidas por completo. Eso quiere decir que, precisamente, en técnicas como el carbono-14, las diferencias que pudiese haber con respecto a las cifras actualmente establecidas serían muy pequeñas (pues, seguramente hablaríamos de márgenes de error que estarían por debajo del día, es decir, seguramente irrelevantes, dado que esas medidas no tienen tanta precisión), donde la cosa si puede resultar más grave es a períodos de miles de millones de años, no tengo ni idea, pero por ejemplo si hablasen de partes por millón (seguramente que es menos), en el caso del período de semidesintegración del carbono-14 el error sería de *horas* en la datación, pero para el torio estaríamos hablando seguramente de cientos de miles de años.

    • Leviatán

      Todos los métodos de datación absoluta tienen márgenes de error y contemplan diversos métodos de corrección. En el caso concreto del C-14, éste método solo puede emplearse para dataciones de un máximo de 60.000 años, con un margen de error de entre 1 a 10 años.

  7. edgar

    eso mismo iva preguntar lo del C-14 :X
    gracias por la respuesta. pero pienso que a la larga si va afectar.

  8. pablo

    Justo la explicación para la anomalía de las pionner, menos potencia RTG, menos energía.(si el efecto acomulado en el tiempo resultace menor)

  9. El extraño caso de las llamaradas solares y los elementos radiactivos…

    Recientemente han descubierto que el periodo de descomposición de los isótopos radiactivos está relacionado con el sol, esto presenta el misterio de qué no se sabe cómo podría el sol comunicarse con esos isótopos……

  10. [...] El extraño caso de las llamaradas solares y los elementos radioactivos [...]

  11. Gerardo

    Estas noticias son buenas por que se rompe un poco con el muro creativo de los cientificos, se aceptan teorias o leyes ciegamente y no hay evolucion hasta que aparecen datos como estos.

    Espero que realmente haya algo nuevo y que se encuentre ese vacio en la teoria estandard de las particulas, que se sabe existe pero nadie ha encontrado el camino a resolverlo.

    Seria muy emocionante y beneficioso para el avance cientifico que se encuentre que la tasa de decaimiento no es una constante y que los neutrinos sirven para algo, tal vez resuelva aunque sea parcialmente el problema de los residuos radioactivos en las centrales nucleares

  12. Falta hacer un estudio serio y ver todos los factores que pueden influir en la tasa de emisión:
    -Dia/Noche
    -Gravedad de la luna, el sol y otros planetas
    -Presiones y temperaturas
    -Latitud/Longitud
    -Campos eléctricos y magnéticos
    ………………

    Yo apostaría por la gravedad.

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