La desintegración del neutrón

El neutrón es algo misterioso. 90 años después de su descubrimiento seguimos sin entender que es y cómo funciona. Las teorías al uso nos dicen que es un conjunto de un quark hacia arriba y dos quarks hacia abajo. Pero ¿qué son los quarks? No hay explicación. Existen y ¡basta! como decía aquella fiscal. Es decir: La fe. 

No los podemos detectar, no los podemos medir. Les asignamos propiedades para explicar el protón y el neutrón. Es como si explicásemos un coche diciendo que tiene que estar compuesto de motor y cambio de marchas, que nunca hemos visto ni medido. 

Podemos medir los electrones, y podemos medir los protones. Sabemos que lejos de los protones los neutrones se convierten, en tiempos gigantescamente largos, en otros protones y electrones. Pero poco más. Las teorías al uso (de nuevo) nos dicen que los quarks no existen como entes individuales e independientes, solo pueden existir unidos entre ellos en espacios extremadamente pequeños. No pueden alejarse entre sí.

Y el gran misterio: en un conjunto con un quark hacia arriba unido a dos quarks hacia abajo y lejos de otros quarks (es decir, fuera del núcleo atómico), uno de los quarks hacia abajo se convierte en un quark hacia arriba y un electrón.

Pero un conjunto (un protón) de dos quarks hacia arriba más un quark hacia abajo no cambia nunca. 

Se describen, se postulan partículas irreales (“virtuales”), se dan reglas. Pero no se ha explicado nunca el misterio, ni mucho menos el que se precisen unos 10 minutos para esa conversión, cuando los tiempos infranucleares son del orden de milésimas de millonésimas de segundo, es decir, el neutrón tarda casi un billón español de unidades infranucleares en cambiar a protón. El universo se supone que tiene unos quince mil millones de años. Es decir, medido en esas unidades infranucleares, el neutrón tarda en convertirse en protón unas 100 veces más que la existencia del universo. Pero se produce la conversión. 

Esta conversión ¿es algo interno al quark hacia abajo? Parece difícil aceptar esto, pues los quarks, tal como están definidos, no tienen nada interno.  Y quedan los misterios de por qué solo se convierte un quark hacia abajo, y no los dos, y cómo es un proceso interno que tarda ese tiempo gigantesco. 

Parece más racional buscar soluciones basadas en cargas acopladas, e interacciones externas cuando está fuera del núcleo, para explicar tanto la conversión del neutrón a protón como el larguísimo intervalo de tiempo necesario. Si las interacciones fuesen con neutrinos los tiempos quedarían más o menos justificados. 

Lo siguiente no es de ninguna manera un modelo, ni siquiera aproximado. Es un juego para los no iniciados, que pueden disfrutar del mismo. Tres cargas eléctricas positivas iguales puestas en los tres vértices de un triángulo equilátero se repelen y desaparecen hacia distancias grandes entre ellas. Pero si ponemos en el centro del triángulo una carga negativa, el triángulo de las cargas se convierte en estable: Cada carga positiva atrae a las otras dos a través de la carga central y se compensan las fuerzas repulsivas. Se lo pueden imaginar con muelles, e incluso lo pueden construir con muelles.

En este caso se pueden diseñar situaciones sin postular entes misteriosos e inmedibles. En un esquema irreal, “virtual”, un protón son tres cargas eléctricas positivas y dos negativas, y un neutrón, tres positivas y tres negativas. El neutrón se convierte en protón cuando por interacción con, quizás, un neutrino, pierde un electrón. Como los neutrinos no interaccionan casi nada con el resto de entes del universo, el tiempo medio de conversión del neutrón en protón es inmenso.   

Es algo irreal, pero racional, que no invoca la magia, ni entes no observados. 

No lo escribo como solución a un problema, sino cómo llamada a buscar explicaciones no mágicas a los fenómenos del universo. A no definir virtualidades, ni buscar entes inobservables. 

Es lo mismo que el imaginario “Big-Bang”: Una fluctuación de la nada (un acto de creación) produce una cantidad casi inimaginable de energía, violando todos los principios que conocemos de la física. Magia pura. Pura teología. 

Sospecho que mi llamada a la racionalidad no tendrá éxito. Galileo y sus seguidores, hasta Bohr, vivían en un contexto social racional. Hasta el Renacimiento, las decoraciones de las iglesias eran monstruos, demonios, ángeles. Luego esas decoraciones desaparecen, y se representan personas.  En el siglo XX empezamos a volver hacia la irracionalidad, vuelven los monstruos, los extraterrestres, los orcos, los goblins, los elfos, quizás al cerrarse las posibilidades de expansión de la raza humana.  Los últimos exploradores llegaron hasta los últimos puntos del Globo: Los dos Polos y las cimas de las montañas. Se cerró el mundo, y la población humana se lanzó a crecer exponencialmente. ¿Causó esto una vuelta a la mística? 

Pero aun así quiero llamar a la racionalidad, algo que, aunque pequeño, lleva dentro el ser humano.

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