(Ilustración: El viento de la villa del oeste, por Ignacio Salazar)

Cleopatra, los kaones y el piano cósmico

Partículas cósmicas tan intrigantes como los kaones y los muones complican la imagen que se tiene del cosmos. 
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Octubre de 1946, George Rochester y Clifford Butler observan algo inusual en su cámara de niebla de la Universidad de Manchester. ¿Una conspiración galáctica en lo más caliente de la Guerra Fría? ¿Cortinas de humo tras la cortina de hierro? Nada de eso… sólo que dos rastros se desprendieron en dirección distinta por debajo de la placa de plomo, a pesar de que salieron del mismo punto, ¡como si surgieran de la nada! No se trataba de agentes soviéticos empequeñecidos ni de protones sacudidos por el gas, pues la ionización y las curvaturas que aparecían en los registros implicaban que por ahí habían pasado partículas de masas mucho menores. En los meses siguientes Rochester y Butler calcularon que dos partículas pueden ser, a su vez, resultado de una partícula neutra con una masa unas 800 veces la del electrón, algo muy diferente a todo lo que se había visto antes. En mayo del año siguiente fueron testigos de un suceso similar. Luego de calcular ángulo y energías, descartaron que esto pudiera ser causa de la dispersión de partículas ya conocidas. Lo que vieron fueron las primeras huellas del decaimiento de un nuevo invitado a la fiesta: el kaón.

Se trataba del primero de una serie de rayos cósmicos conocidos como “extraños”, ya que su vida media es mayor a lo esperado: un millón de billones de veces más. Aquí no importan las cifras espectaculares sino el grado de precisión que habían alcanzado los cazadores de partículas a mediados del siglo XX. Al igual que el pión, el kaón es producto de la interacción o fuerza fuerte, una de las cuatro fundamentales en el Universo según el Modelo Estándar. A diferencia de aquél, el kaón se transforma en otras partículas a través de dicha fuerza, la cual las hace interactuar. El pión no puede decaer en términos de la fuerza fuerte porque es la más ligera de las partículas sujetas a esta interacción. En cambio el kaón, más pesado, debería transformarse en piones, vía la interacción fuerte, todo en 10-23 segundos. Inimaginable.

Pero en los kaones y otras partículas algo parece interrumpir la interacción fuerte. Y esto es lo que, a primera vista, parece extraño. Lo bueno de estar dentro de la Ciudad Escéptica, el CERN, es que mi ignorancia puede aliviarse con relativa prontitud y sin tener que recurrir a una base de datos digital, sino a una analógico-digital, esto es: a un investigador humano que me habla, regaña, inquiere y sonríe. Para ilustrar la magnitud de tal pausa, Peter Jenni, decano de ATLAS, lo resumió así: “Es como si Cleopatra descendiera de su embarcación en el año 40 antes de nuestra era y aún hoy no hubiera tocado con sus divinos pies el agua del Nilo. Si fueras un kaón a su servicio, tampoco habrías recibido su regaño por ignorar lo que debes hacer en cuanto ella termine de pisar sobre mojado”.

Otras partículas cósmicas que han hecho la delicias de chicos y grandes son los muones. Durante la década de los cincuenta, los detectores revelaron la presencia de muchas más partículas provenientes del cosmos. Ninguna había sido pronosticada por las teorías en boga. Una de ellas, el muón, era tan inesperado que el físico Isidore Rabi exlamó: “Pero, ¡quién la mandó llamar!”. Si bien los ingredientes básicos de la materia común son los electrones, protones y neutrones, el cosmos está más bien hecho de muones. Son muy parecidos al electrón pero con una masa más pesada y tampoco son elementales, ya que provienen de los piones.

Como en una novela de ciencia ficción, núcleos atómicos del espacio sideral chocan con la atmósfera superior de la atribulada Tierra y producen una serie de amenazantes piones. Para alivio de los terrícolas, pronto estos invasores decaen y provocan una lluvia de muones negativos y positivos que bañan el planeta sin parar. El muón no es, sin embargo, una partícula estable. Los muones negativos decaen en un electrón, un neutrino y un antineutrino. En cambio los muones positivos se convierten en un positrón, un neutrino y un antineutrino. Esto sucede luego de que el muón ha estado en reposo ¡2.2 microsegundos! Pero cuando se halla en movimiento, al igual que todas las partículas en el universo conocido, experimenta el imperceptible retraso del tiempo que dicta la teoría de la relatividad einsteniana. La mayoría de los muones cósmicos decaen durante su vuelo a través de la atmósfera, pero aquellos que poseen mayor energía sobreviven lo suficiente para penetrar cientos de metros en nuestro planeta.

A un grupo de físicos de Puebla (BUAP) que estudia dichas partículas en ALICE se les ocurrió asignarles tonos, creando así series aleatorias provenientes del espacio exterior. Los niños (y no pocos adultos) manipulan los detectores del piano cósmico y crean su propia música sideral.

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