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Miden por primera vez cuánto tiempo vive un neutrón libre en el espacio
Las nuevas estimaciones se obtuvieron en la exploración de Venus y reduce los cálculos anteriores del tiempo que la partícula aguanta fuera de un átomo antes de desintegrarse.
Los astrofísicos se valieron durante décadas de datos experimentales de laboratorio para estimar el tiempo que tarda un neutrón en desintegrarse después de liberarse de un átomo. Ahora, un nuevo estudio ofrece una cifra calculada a partir de los datos recabados en el espacio exterior durante una misión no tripulada hacia el centro de nuestro sistema solar.
En su trabajo, los investigadores estudiaron los neutrones emitidos desde la superficie o la atmósfera de Venus bajo los efectos de la radiación espacial y observaron que fluían a velocidades de varios kilómetros por segundo y se deshacían en promedio en el segundo 780 (13 minutos aproximadamente). El tiempo de su existencia en estado libre variaba en un rango de entre 10 y 17 minutos antes de dividirse en tres partículas cada uno.
Los científicos de la Universidad de Durham (Reino Unido) y del Laboratorio de Física Aplicada Johns Hopkins (EE.UU.) utilizaron para sus cálculos mediciones de radiometría realizadas por la nave espacial MESSENGER, la cual llevó a cabo su misión principal de orbitar Mercurio entre los años 2011 y 2015, pero de camino hacia allí sobrevoló el planeta contiguo, Venus, entre 2007 y 2008.
Su artículo, publicado la semana pasada en la revista Physical Review Research, subraya que la sonda MESSENGER no había sido diseñada para recopilar datos para esta clase de cálculos. Sin embargo, años después se pudo sacar una información adicional de aquellas observaciones tras la aplicación de un modelo de emisión de partículas de Venus.
El tiempo de desintegración calculado en este estudio es algo menor que el obtenido en investigaciones anteriores, que lo cifraban entre 879 y 890 segundos (o 14 minutos con 39 segundos y 14 minutos con 50 segundos). Estas mediciones provenían de datos experimentales de varios centros de investigación nuclear situados en distintas regiones de la Tierra obtenidos a través de dos modos diferentes: el 'método de botella' y la técnica de 'haz'.
Implicaciones para la teoría del Big Bang
Este nuevo cálculo ha sido "como un experimento de botella grande, pero en lugar de usar paredes y campos magnéticos, usamos la gravedad de Venus para confinar neutrones durante lapsos comparables con su expectativa de vida", comentó el autor principal del estudio, Jack Wilson, del Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins. El científico subrayó que se trata de "la primera vez que alguien mide la vida de los neutrones desde el espacio".
Este tiempo de vida libre de un neutrón es un parámetro clave para hipotetizar sobre la nucleosíntesis producida en el universo durante el Big Bang, ocurrido hace aproximadamente 13.800 millones de años. Concretamente, los núcleos de todos los átomos debían formarse dentro de este breve lapso de tiempo, antes de que los neutrones disponibles se desintegraran. Dentro del núcleo, la vida del neutrón es mucho más estable.
Uno de los coautores del trabajo, el físico Vincent Eke, del Instituto de Cosmología de la Universidad de Durham, dijo que el valor obtenido proporciona "una prueba clave para el modelo estandar en la física de partículas". Asimismo, este "afecta también a las abundancias relativas de hidrógeno y helio formados en el universo temprano, solo minutos después del Bing Bang, por lo que tiene amplias implicaciones".
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