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El extraño caso de las erupciones solares
y los elementos radioactivos

Redacción
Cuando los investigadores encontraron un vínculo inusual entre las erupciones solares y la vida interna de los elementos radioactivos en la Tierra, se inició una investigación científica detectivesca que podría tener consecuencias en la seguridad de los astronautas durante sus caminatas espaciales y, tal vez, podría cuestionar algunos supuestos de la Física.
s un misterio que se presentó inesperadamente: la desintegración radioactiva de algunos elementos que se almacenan silenciosamente en laboratorios de la Tierra parece estar influenciada por las actividades dentro del Sol, situado a 150 millones de kilómetros de distancia. Pero, ¿esto es posible?

Investigadores de las universidades de Stanford y de Purdue, creen que sí. Sin embargo, la explicación que proponen de cómo ocurre el fenómeno, abre la puerta a un nuevo misterio.

Existe incluso una posibilidad remota de que este efecto inesperado sea provocado por una partícula desconocida emitida por el Sol. “Eso sería realmente notable”, dijo Peter Sturrock, profesor emérito de Física Aplicada en Stanford, y experto en el funcionamiento interno del Sol.

La historia comienza, en cierto sentido, en aulas de todo el mundo, donde a los estudiantes se les enseña que la velocidad de desintegración de un material radioactivo específico es constante. Este concepto es utilizado por ejemplo por los antropólogos, que utilizan la técnica del carbono-14 para datar objetos antiguos, o por los médicos para determinar la dosis adecuada de radioactividad que se debe administrar a un paciente con cáncer.
Números aleatorios
Pero esa suposición fue desafiada de una manera inesperada por un grupo de investigadores de la Universidad de Purdue, quienes en ese momento estaban más interesados en los números aleatorios que en la desintegración nuclear. (Los científicos utilizan largas cadenas de números aleatorios para una variedad de cálculos, pero son difíciles de producir, ya que el proceso utilizado para generar estos números influye en el resultado)

Efraín Fischbach, profesor de física en la Universidad de Purdue, estaba considerando utilizar a la velocidad de desintegración de varios isótopos, como una posible fuente de números aleatorios generados sin ningún tipo de intervención humana. (Una masa del material radioactivo cesio-137, por ejemplo, puede desintegrarse a un ritmo constante, pero los átomos individuales dentro de la masa se desintegrarán con un patrón impredecible, al azar. De este modo, el tiempo entre los chasquidos aleatorios de un contador Geiger colocado cerca de la masa de cesio, podría ser utilizado para generar números aleatorios)

Mientras los investigadores analizaban minuciosamente la información publicada sobre isótopos específicos, descubrieron discrepancias en las velocidades de desintegración medidas –algo raro por tratarse de supuestas constantes físicas.

Al revisar los datos recogidos en el Brookhaven National Laboratory (Long Island, EEUU) y en el Instituto Federal de Física y Técnica (Alemania), los investigadores se toparon con algo aun más sorprendente: la observación a largo plazo de la velocidad de desintegración del silicio-32 y del radio-226, parecía mostrar una pequeña variación estacional. La velocidad de desintegración era ligeramente más rápida en invierno que en verano.

¿Era real esta fluctuación, o era simplemente un problema técnico en el equipo usado para medir la desintegración, provocado por el cambio de las estaciones, con los correspondientes cambios de temperatura y humedad?

“Todo el mundo pensó que se debía a errores experimentales, porque a todos nos enseñaron que las velocidades de desintegración son constantes”, dijo Sturrock.
El Sol habla
El 13 de diciembre de 2006, el propio Sol proporcionó una pista crucial, cuando una erupción solar envió hacia la Tierra un flujo de partículas y radiación. El ingeniero nuclear de Purdue, Jere Jenkins, mientras realizaba mediciones de la velocidad de desintegración del manganeso-54, un isótopo de corta duración utilizado en diagnósticos médicos, se dio cuenta de que la velocidad caía ligeramente durante la erupción, un decrecimiento que se inició aproximadamente un día y medio antes de la erupción.

Si esta relación aparente entre las erupciones y las velocidades de desintegración resulta cierta, podría dar lugar a un método de predicción de las erupciones solares antes de su ocurrencia, lo cual podría ayudar a prevenir daños a los satélites y redes eléctricas, así como a salvar las vidas de los astronautas en el espacio.

Las anomalías en la velocidad de desintegración que Jenkins observó durante la mitad de la noche en Indiana –lo que significa que ‘algo’ producido por el Sol atravesó la Tierra para llegar a los detectores de Jenkins. ¿Qué es lo que las erupciones podrían estar arrojando, que sea capaz de producir tal efecto?

Jenkins y Fischbach supusieron que los responsables de esta leve disminución de la velocidad de desintegración eran probablemente los neutrinos solares, las famosas partículas casi sin masa que pueden desplazarse casi a la velocidad de la luz, a través del mundo físico (los seres humanos, las rocas, los océanos, los planetas, etc) y prácticamente sin interaccionar con nada.

Luego, en una serie de artículos publicados en ‘Astroparticle Physics, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research and Space Science Reviews’, Jenkins, Fischbach y sus colegas demostraron que era altamente improbable que las variaciones observadas en las velocidades de desintegración se debieran a influencias ambientales sobre los sistemas de detección.
Razón para sospechar
Sus descubrimientos vinieron a reforzaron la idea según la cual las extrañas oscilaciones en las velocidades de desintegración fueron causadas por neutrinos procedentes del Sol. Las oscilaciones parecen estar en sincronía con la órbita elíptica de la Tierra. Las velocidades de desintegración oscilarían a medida que la Tierra se acerca (donde estaría expuesta a más neutrinos) o se aleja del Sol.

Así que había una buena razón para sospechar del Sol, ¿pero podría ser probado?

Aparece en esta historia Peter Sturrock, profesor emérito de Física Aplicada en Stanford, y experto en el funcionamiento interno del Sol. Durante una visita al National Solar Observatory (Arizona), a Sturrock le entregaron copias de los artículos aparecidos en revistas científicas escritos por los investigadores de Purdue.

Sturrock sabía por experiencia que la intensidad de la lluvia de neutrinos que el Sol envía continuamente hacia la Tierra, varía de forma regular a medida que el propio Sol gira y muestra una cara diferente, como una versión más lenta de la luz giratoria de un móvil policial. Su consejo a Purdue: Busquen evidencias de que los cambios en la desintegración radioactiva en la Tierra varían 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 desintegración del laboratorio de Brookhaven, los investigadores encontraron un patrón recurrente de 33 días. Fue un poco sorpresivo, dado que la mayoría de las observaciones solares muestran un patrón de aproximadamente 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 lentamente que la superficie que vemos. “Puede parecer anti-intuitivo, pero parece como si el núcleo rotara más lentamente que el resto del Sol”, dijo Sturrock.

Todas las pruebas apuntan hacia una conclusión: el Sol se está “comunicando” con los isótopos radiactivos en la Tierra, dijo Fischbach.

Pero hay una importante pregunta que permanece sin respuesta. Nadie sabe cómo los neutrinos podrían interactuar con los materiales radiactivos para cambiar sus velocidades de desintegración.

“No tiene sentido de acuerdo a las ideas convencionales”, dijo Fischbach. Jenkins enigmáticamente 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”, coincide Sturrock. “Los teóricos están comenzando a decir, ‘¿Qué está pasando?’ Pero eso es a lo que apunta la evidencia. Es un desafío para los físicos y también para los que están relacionados al Sol”.

Si la partícula del misterio no es un neutrino, “Tendría que ser algo que no conocemos, una partícula desconocida que también es emitida por el Sol y que tiene este efecto, lo que sería aún más notable”, concluyó Sturrock.
 
Espectacular erupción solar ocurrida el 7 de junio de 2011, capturada en video por
las cámaras del Solar Dynamics Observatory (SDO), en 304 Angstrom. (NASA/SDO)
Otro video del mismo evento obtenido por el SDO (longitudes de onda 211, 193 y 171),
en el que se incluye un gráfico del satélite GOES-15 con las mediciones en rayos-x
de la erupción solar. (NASA/SDO/GOES)
 
Fuente: Chantal Jolagh, Universidad de Stanford.
 
Mendoza, Argentina, 10 de Mayo de 2012.
 
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