sábado, 14 de enero de 2012

Todos los neutrinos son zurdos

Estudiando un poco más para completar mi entrada del 30 de setiembre; Paradojas neutrinoides”, me encontré la oración del título que usé para ésta, lo que me motivó a contarles algunas cosas más que aprendí, sobre estas interesantes partículas elementales; los neutrinos.
  • A los neutrinos no se les conoce una subestructura, igual que  al electrón y al fotón, a diferencia de otras partículas subatómicas como el  protón y el neutrón que están constituidas por quarks.
     
  • Los neutrinos no poseen carga eléctrica y por ese motivo no pueden afectar, ni ser afectados por un campo eléctrico o un campo magnético, como si le sucede a los electrones y a los protones. Tampoco pueden ionizar la materia que atraviesan, por lo que son indetectables con una simple cámara de ionización.
     
  • Los neutrinos son las más penetrantes de las partículas subatómicas, pues como vemos, solo reaccionan con la materia a través de la interacción débil. Así, pueden pasar tan cerca como 10-15 m de un electrón, protón, átomo ionizado, o un neutrón, que podemos decir, ninguna de las dos partículas se da cuenta de la presencia de la otra. Para ellos la interacción fuerte (nuclear)  y la interacción electromagnética, pasa inadvertida. Tenga presente que la fuerza débil, al igual que la gravedad no es una fuerza de contacto, como si lo es (a escala macroscópica) la fuerza normal y la de rozamiento.
    Además que, gran parte del volumen de la materia es vacío, ya que la distancia entre moléculas, átomos y aún en el núcleo es mucho mayor que el tamaño de los constituyentes mismos.

    Sin embargo a un rango de 10-17 metros (una millonésima del radio de un átomo de hidrógeno) la interacción débil puede ser tan fuerte como la electromagnética. Es en ese ámbito donde los neutrinos interactúan con la materia y  entonces, pueden detectarse aunque sea por efectos indirectos.

     
  • Los neutrinos son partículas elementales de materia, es decir, fermiones, como los quarks, electrones, muones y  tauónes, por lo que tienen masa, aunque muy poca. Entonces, en principio pueden ser afectados por el campo gravitatorio de una estrella, por ejemplo.

Se han encontrado tres tipos de neutrinos:
Cuyas masas estimadas son: menores que 0.0000022; 0.17; o 15.5 MeV/c2,  respectivamente (1 MeV/c2 = 1.79 x 10-30 kg).

Resumiendo, los neutrinos son partículas de materia (fermiones) con las siguientes propiedades: 
  • No tienen carga eléctrica. 
  • Tienen spin ½, esto es momento angular intrínseco = h/2π, donde h es la constante de Planck. 
  • Se atraen o repelen entre sí mediante el intercambio de bosones (W y Z).

Y ahora viene lo de zurdos:
El spin de una partícula elemental es uno de sus números cuánticos.
Está relacionado con el momento angular intrínseco de la partícula, pero no debemos asociarlo con una rotación como se haría en el ámbito de la mecánica newtoniana, pues precisamente es allí donde está una de las mayores diferencias entre ésta y la mecánica cuántica.
Sin embargo, solo como una referencia distante, pero quizás pedagógicamente de cierta utilidad, voy a comentar el significado clásico del momento angular.
El producto de la masa de una partícula y su velocidad  (p = mv), es una cantidad vectorial llamada momento lineal, o cantidad de movimiento.

Suponga que estudiamos un cuerpo como un trompo, que gira alrededor de un eje fijo. Se denomina momento angular del trompo a la suma vectorial de los momentos angulares de cada una de las partículas que lo constituyen,  [L = Σ (ri  × pi)], donde ri es la distancia de la partícula respectiva al eje, y pi su cantidad de movimiento.

En este ejemplo sencillo, el momento angular del trompo tiene la misma dirección que el eje de rotación (regla de la mano derecha).
Pues bien, se ha encontrado que si cualquiera de los tres tipos de  neutrinos citados arriba, viene directamente hacia usted, su spin podemos imaginarlo (solo para efectos didácticos)  rotando de igual manera que las agujas de un reloj, -de derecha a izquierda- y el vector que lo representa (s) estará en dirección opuesta al vector momento lineal (p). 
Por ese motivo decimos que su helicidad es negativa, esto es son zurdos.





¡Pero también hay derechos!
Bueno, no hay peor cuña que la del mismo palo.
¿Se acuerda de la antimateria?
De manera similar al positrón que es la antipartícula del electrón, cada uno de los tres neutrinos tiene su antineutrino y la diferencia entre unos y otros es justamente la dirección de su spin.
Los antineutrinos tienen el vector (s) en la misma dirección de su vector (p), su helicidad es positiva, esto es, son derechos.

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