Sobre Neutrones

Conforme nuestra ignorancia sobre el Universo se hace cada día más evidente, y a falta de buenas teorías físicas, los físicos teóricos echan mano de ideas nuevas o antiguas para explicar la realidad.

Una de esas ideas mantiene que nuestro universo está embebido en una brana espacial, pero al igual que hay esta brana hay otras branas que contienen otros universos. Estas branas están separadas de la nuestra por alguna dimensión espacial extra. Digamos que podrían haber universos paralelos. En el multiverso habría muchas branas, probablemente infinitas de ellas en un espacio multidimensional (the bulk). Esta idea se puede usar junto o sin la hipótesis de las dimensiones extras compactificadas.
Esta idea permitiría explicar, por ejemplo, el problema de la jerarquía de las fuerzas fundamentales. Las fuerzas electromagnética, nuclear débil y nuclear fuerte son muchísimo más intensas (en varios órdenes de magnitud) que la fuerza gravitatoria. Expresamos esto con constantes de acoplo que numéricamente son muy distintas. Se lanzó una hipótesis según la cual los gravitones portadores de la fuerza de gravedad podrían salir de nuestra brana, mientras que los bosones mediadores de las otras fuerzas (fotones, Z, W y gluones) estarían confinados en nuestra brana. Obviamente esto es muy complicado de demostrar. Para empezar no se sabe si quiera si los gravitones realmente existen.

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Podemos asumir que los gravitones no son los únicos que pueden escapar de la brana. Michael Sarrazin, de la Universidad de Namur en Bélgica, propuso hace un tiempo que las partículas de materia ordinaria podrían cruzar a otras branas en presencia de potenciales magnéticos. Sugiere que el campo magnético de nuestra galaxia podría jugar ese papel y que se podría diseñar un experimento para comprobarlo.
Esta propuesta de diseño de experimento es lo que hace a su idea contrastable desde el punto de vista de científico. Aunque en sí la idea sea muy arriesgada su propuesta experimental es interesante y la saca del terreno de la pura especulación. Su propuesta experimental se basa en el uso de neutrones.
En ciertos laboratorios de Física Nuclear habitualmente se pueden conseguir neutrones fríos. Básicamente lo que define a los neutrones fríos es que tienen muy poca velocidad de movimiento. Si se enfrían lo suficiente incluso se pueden atrapar en botellas magnéticas durante un tiempo, pues la vida media de un neutrón es poco más de 10 minutos.

Los neutrones se desintegran gracias a la fuerza débil produciendo radiación beta. Y es precisamente la medida de esta radiación beta la que permite comprobar los neutrones que había atrapados. Sólo hay que tener en cuenta los neutrones que se escapan de la botella. Si los neutrones no se escapan el ritmo de desaparición de los mismos es igual al ritmo marcado por la radiación beta, al menos según la Física tradicional.
Ahora supongamos que entra en juego otro factor y, aunque tengamos una botella perfecta, algunos neutrones desaparecen, según Sarrazin filtrados hacia otra brana en donde hay un universo paralelo.
Como ya se han realizado experimentos consistentes en atrapar neutrones ultrafríos en una botella casi perfecta y contabilizar muy bien los neutrones que hay y las desintegraciones que se producen se puede poner a prueba la idea hasta cierto punto. Un desvío estadísticamente significativo de una relación de uno a uno indicaría una fuga hiperespacial de este tipo.

Este investigador y sus colaboradores han usado los datos que existen actualmente para acotar con un límite la supuesta fuga de neutrones en este tipo de proceso. Al parecer, si algunos neutrones se escapan de nuestra brana deben hacerlo en una relación inferior a uno entre un millón.
El resultado no descarta totalmente el fenómeno, pero delimita su alcance. También hace difícil que se pueda observar aunque el fenómeno exista. Pero en su artículo también sugieren que un potencial gravitatorio podría también influir sobre el fenómeno. De este modo, el movimiento de la Tierra alrededor del Sol podría introducir una modulación en el fenómeno que permitiera demostrar que tal fenómeno se da.
Otras posibilidad que también sugieren es el uso de un potencial vector rotatorio o el uso de un peine (esto hace referencia a que emite en muchas frecuencias) láser pulsado podría facilitar esta fuga a otra brana de los neutrones. Comparando los resultados obtenido con o sin la aplicación del láser se podría delimitar el fenómeno. Sugieren que este tipo de experimentos se llevarán a cabo en las próximas décadas.

Obviamente la apuesta es muy arriesgada, pero si los resultados fueran positivos sería revolucionario. En todo caso esto no tiene mucho que ver con lo que aparece en series de TV.

 

Fuentes y referencias: Artículo original.

Download:

Hahora proponen una explicación a la anomalía de los neutrones basada en partículas espejo. Según esto los neutrones podrían oscilar entre su estado normal y su estado espejo.

 


La Física puede ser realmente fascinante cuando los teóricos dejan volar su imaginación, sobre todo cuando hay fenómenos que todavía no se pueden explicar satisfactoriamente y se recurre a cierta física exótica.

En la descripción de algunos de esos fenómenos se recurre a la palabra “anomalía” como en el caso de la supuesta velocidad anómala de la sonda Pioneer. Se propusieron incluso teorías que modificaban la ley de la gravedad para explicar esta anomalía. Pero al final una razón más mundana ha conseguido explicarlo.

Por tanto, la primera lección es ser conscientes de que una hipótesis de trabajo, por muy atractiva que sea, no tiene que corresponderse necesariamente con la realidad y, por tanto, hay que tomar con cierta precaución las especulaciones que se hagan.

Pues bien, parece ser que hay algo así como una “anomalía de los neutrones” en virtud de la cual éstos parecen desaparecer de manera misteriosa, es decir sin que la física conocida lo pueda explicar.
En ciertos laboratorios de Física Nuclear habitualmente se pueden conseguir neutrones fríos. Básicamente lo que define a los neutrones fríos es que tienen muy poca velocidad de movimiento. Si se enfrían lo suficiente incluso se pueden atrapar en botellas magnéticas durante un tiempo, pues la vida media de un neutrón es poco más de 10 minutos.

Los neutrones se desintegran gracias a la fuerza débil produciendo radiación beta. Y es precisamente la medida de esta radiación beta la que permite comprobar los neutrones que había atrapados. Sólo hay que tener en cuenta los neutrones que se escapan de la botella, los que se desintegran y los que se metieron dentro. Una desviación estadísticamente significativa de lo que entró y lo que salió permitiría afirmar que algo raro pasó ahí dentro.

La cota para una posible desaparición anómala se puso hace algún tiempo fue inferior a uno entre un millón. A pesar de todo el grupo de Anatoly Serebrov en el Instituro Laue-Langevin en Francia informó de una pérdida (a un ritmo bajo) de neutrones y que esta pérdida dependía además de la dirección e intensidad de una campo magnético aplicado. Esta anomalía no puede ser explicada, de momento, por la Física conocida. Este grupo encontró una dependencia de más de 5? fuera de la hipótesis nula (que el fenómeno no fuera real). Es decir, había una significación estadística muy alta de que efectivamente los neutrones desaparecían de un manera extraña.

Ahora Z. Berezhiani y F. Nesti, de la Universidad de Aquila (Italia), proponen que esta anomalía se podría explicar por la existencia de partículas espejo. Estas partículas han sido hipotetizadas por distintos investigadores en el pasado en diversos contextos, incluyendo la posibilidad de que podrían formar parte de la materia oscura.

Dark Matter, Dark Energy and Inflation: The Big Mysteries of Cosmology

Dr. Michael S. Turner, Professor, Kavli Institute for Cosmological Physics, University of Chicago. Presented Feb. 15, 2011

Our current cosmological model describes the evolution of the universe from a very early burst of accelerated expansion (known as inflation) a tiny fraction of a second after the beginning, through the assembly of galaxies and large-scale structure shaped by dark matter, to our present epoch where dark energy controls the ultimate fate of the universe. As successful as it is, this model rests upon three mysterious pillars: inflation, dark energy and particle dark matter. All three point to exciting and important new physics that have yet to be revealed and understood -- or possibly, to a fatal flaw in the paradigm.

The University of Arizona College of Science's Cosmic Origins lecture series is the story of the universe but it's also our story. Hear about origin of space and time, mass and energy, the atoms in our bodies, the compact objects where matter can end up, and the planets and moons where life may flourish. Modern cosmology includes insights and triumphs, but mysteries remain. Join the six speakers who will explore cosmology's historical and cultural backdrop to explain the discoveries that speak of our cosmic origins.
http://cos.arizona.edu/cosmic/

Según esto, cada neutrón tendría la capacidad de efectuar una transición hacia su partícula espejo gemela y volver a su estado normal más tarde. Sería parecido a las oscilaciones de los neutrinos que pueden pasar de un sabor a otro a lo largo del tiempo. La probabilidad de esa transición se vería modificada por la presencia de campos magnéticos por lo que se podría detectar experimentalmente.
Las oscilaciones podrían darse en una escala temporal de unos pocos segundos, pero no a otras escalas mayores, pues estaría el límite de los poco más de 10 minutos de vida media del neutrón libre, que se desintegra desaparecido de la escena. Sin embargo, las oscilaciones rápidas no están descartadas aún por experimentos o límites astrofísicos.

Los autores proponen nuevos experimentos con neutrones y campos aplicados y afirman además que la física implicada podría ser explorada en el LHC.

Según esta hipótesis la Tierra posee un campo magnético especular del orden de 0,1 gauss. Ese campo puede ser inducido por partículas espejo flotando en la galaxia en forma de materia oscura. Hipotéticamente, la Tierra captura materia espejo a través de interacciones muy débiles entre partículas ordinarias y esas de ese “mundo paralelo”. Así que esto tendría consecuencias físicas.
Obviamente hacen falta más pruebas experimentales. De confirmarse el resultado tendría grandes implicaciones astrofísicas y cosmológicas.

Fuentes y referencias: Springer.

Artículo original.

Artículo en ArXiv.

Download:

Fuente http://neofronteras.com/?p=3730 y http://neofronteras.com/?p=3857

Richard Feynman's

La expansión del universo

Dr. Christopher D. Impey, Distinguished Professor, Astronomy/Steward Observatory, The University of Arizona

The scientific story of creation begins 13.7 billion years ago in a circumstance of incredible temperature and density, when all matter and radiation was contained in a region smaller than an atom. The big bang is now a mature theory, with a web of observational evidence supporting it; and the size, shape and age of the universe have been measured with impressive accuracy. This talk will tell the story of how an iota of space-time turned into a vast cold universe of 100 billion galaxies. Presented Tuesday, February 8, 2011.

The College of Science's "Cosmic Origins" lecture series is the story of the universe but it's also our story. Hear about origin of space and time, mass and energy, the atoms in our bodies, the compact objects where matter can end up, and the planets and moons where life may flourish. Modern cosmology includes insights and triumphs, but mysteries remain. Join the six speakers who explore cosmology's historical and cultural backdrop to explain the discoveries that speak of our cosmic origins.


http://cos.arizona.edu/cosmic/

Before the Big Bang - Roger Penrose

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