Arxiu del divendres, 7/12/2012

L’aniversari del neutrí

divendres, 7/12/2012

M23-2.jpg “L’energia no es crea ni es destrueix, només es transforma”

Aquesta frase, que hem sentit moltes vegades, correspon al principi de conservació de l’energia i és d’aquells conceptes que agraden perquè malgrat algunes implicacions sorprenents, en general el podem entendre perfectament. Podem convertir l’energia del vent en energia elèctrica, que després farem servir per generar energia tèrmica o energia lumínica. En cada pas perdem una mica (o molt) però tot plegat fa moure el món actual.

Però fa anys va semblar que aquesta frase l’hauríem de guardar perquè hi havia uns experiments on, aparentment, no es complia. Quan a principis de segle els físics van començar a estudiar la radioactivitat van veure que es podia presentar en diferents formes. Hi havia les radiacions alfa, les beta i les gamma. Cada una amb les seves característiques. Amb l’alfa i la gamma, no hi havia problema. Començaves amb un àtom d’algun element que es desintegrava i emetia radiacions i partícules amb molta energia. I com que l’energia no es crea ni es destrueix, que només es transforma, la suma de l’energia dels productes inicials era exactament igual a la suma de la dels productes finals. Un principi que es complia sempre… excepte en la desintegració beta.

La desintegració beta consistia en un àtom que es desintegrava i es transformava en un altre àtom diferent i un electró. En principi, la diferència d’energia entre l’àtom  inicial i el final havia de correspondre a la que s’emportava l’electró i sempre hauria de ser la mateixa. Però en realitat el que trobaven era electrons amb diferents energies que quasi sempre eren menors que la esperada. Això volia dir que, aparentment, una part de l’energia desapareixia. Però si desapareixia, si l’energia es destruïa,… el principi de conservació deixava de ser vàlid!

El passat dia 4 de desembre va ser l’aniversari d’una de les cartes més interessants de la historia de la física. Era l’any 1930 i la va escriure en Wolfgang Pauli dirigida als assistents a una reunió científica a la que no va poder anar. El principi de la carta ja es pot considerar de poc convencional: “Benvolguts i radioactius senyores i senyors…”

En aquella carta, en Pauli va proposar una solució per aquell problema que desconcertava als físics. Una solució in extremis, però allò era millor que res. Pauli va proposar que al nucli de l’àtom hi havia unes petites partícules de càrrega neutra que durant la desintegració beta es generaven al mateix temps que l’electró. La suma de l’energia de l’electró més la d’aquestes partícules desconegudes si que donaria el total d’energia necessària per mantenir intacte el principi de conservació de l’energia.

No les havien pogut detectar perquè eren molt petites i no tenien càrrega elèctrica. Aquesta característica va fer que en Pauli proposés el nom de “neutrons” per referir-se a les partícules hipotètiques. El que passa és que un parell d’anys després es van descobrir al nucli dels àtoms unes partícules que efectivament no tenien càrrega elèctrica (eren neutres) però que no podien ser las que en Pauli havia proposat perquè aquestes eren molt grans. Tant com un protó. Per tant, el nom de neutrons se’l van adjudicar a les noves, i com que les imaginades per en Pauli havien de ser molt més petites, les van passar a anomenar “neutrinos” o neutrins. El nom el va proposar Enrico Fermi, que era italià i va fer un joc de paraules amb el gran neutrone i el petit neutrino.

Les partícules d’en Pauli ja tenien nom, però encara no les havia vist ningú. El cas és que van calcular quines característiques haurien de tenir i va resultar que gairebé no interactuarien amb la matèria, cosa que les faria pràcticament indetectables. El mateix Pauli va escriure: “He proposat una partícula que no pot ser detectada. He fet una cosa terrible!”. Però tampoc n’hi havia per tant ja que vint-i-sis anys després es van poder detectar els neutrins.

La història sempre em recorda una mica la del bosó de Higgs. Una partícula imaginada també per explicar un problema desconcertant i que també va caldre esperar molts anys per confirmar la seva existència.