Un equipo internacional de investigadores ha tomado la medida más precisa del mundo de la vida útil de los neutrones, lo que puede ayudar a responder preguntas sobre el universo temprano.
Un equipo de físicos dirigido por investigadores de la Universidad de Indiana en Bloomington ha anunciado la medición más precisa del mundo de la vida útil de los neutrones. Los resultados del equipo, que incluye a científicos de más de 10 laboratorios y universidades nacionales en los Estados Unidos y en el extranjero, representan una mejora de más del doble con respecto a las mediciones anteriores, con una incertidumbre de menos de un décimo de un por ciento.
El trabajo fue publicado en la edición del 13 de octubre de la revista Cartas de examen físico. También fue el tema de una rueda de prensa en vivo durante la reunión de otoño de 2021 de la División de Física Nuclear de la Sociedad Estadounidense de Física.
David Baxter, presidente del departamento de IU Bloomington College of Arts and Sciences, declaró: “Este trabajo establece un nuevo estándar de oro para una medida que es fundamentalmente importante para cuestiones como la relativa abundancia de elementos creados en el universo temprano. Estamos orgullosos del antiguo papel de IU como institución líder en este trabajo.”
Los autores afiliados a IU en el momento del estudio incluyen a estudiantes graduados, ingenieros y profesores de física. La investigación se llevó a cabo en el Laboratorio Nacional de Los Alamos.
Los neutrones utilizados en el estudio fueron producidos por la fuente de neutrones ultrafríos en el Centro de Ciencias de Neutrones de Los Alamos. El experimento UCNtau captura estos neutrones, cuyas temperaturas se reducen a casi cero absoluto, dentro de una “bañera” revestida con unos 4000 imanes. Este diseño único permite que los neutrones se almacenen durante más de 11 días, un período significativamente más largo que los diseños anteriores.
Durante dos años, los investigadores del estudio contaron alrededor de 40 millones de neutrones capturados con este método, minimizando la necesidad de correcciones sistemáticas que podrían sesgar los resultados de las mediciones.
“El proceso por el cual un neutrón ‘decae’ en un protón – con la emisión de un electrón ligero y un neutrino casi sin masa – es uno de los procesos más fascinantes conocidos por los físicos”, destacó Salvat, quien dirigió los experimentos. “La medición precisa de la vida útil del neutrón es esencial para comprender cómo se desarrolló el universo”.
Implicaciones de la Investigación
Los resultados del experimento ayudarán a los físicos a confirmar o negar la validez de la “matriz Cabibbo-Kobayashi-Maskawa”, que involucra partículas subatómicas llamadas quarks y juega un papel esencial en el “Modelo Estándar” de la física de partículas. Además, ayudará a los científicos a comprender el papel potencial de nuevas ideas en física, como la desintegración de neutrones en materia oscura.
A medida que avanzamos en la comprensión de estas partículas fundamentales, se prevé que esta investigación no solo responda preguntas sobre la formación del universo, sino que también ayude a descubrir fallas en nuestro modelo actual del universo subatómico que aún no se han detectado.
| Concepto | Descripción |
|---|---|
| Población Neutrones | Reducidos a temperaturas cercanas al cero absoluto en un entorno controlado. |
| Medición Precisa | Incertidumbre de menos de un décimo de un por ciento en la vida útil de los neutrones. |
| Investigación Colaborativa | Participación de más de diez instituciones de investigación internacionales. |
Conclusión
La medición precisa de la vida útil de los neutrones no solo es un nuevo estándar de oro en la física nuclear, sino que también abre nuevas avenidas para la investigación científica. La colaboración internacional que permitió esta investigación ilustra la importancia del trabajo en equipo en la ciencia y la búsqueda del conocimiento. La física del neutrón seguirá ofreciendo sorpresas que podrían cambiar nuestra comprensión del universo.
