11
Lorena Triana Santamaría Chico 2º E

Lorena Triana Santamaría Chico 2º E - WordPress.com · pérdida de energía y momento lineal en desintegración β de los neutrones según ... Melvin Schwartz y Jack Steinberger

  • Upload
    others

  • View
    1

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Lorena Triana Santamaría Chico 2º E - WordPress.com · pérdida de energía y momento lineal en desintegración β de los neutrones según ... Melvin Schwartz y Jack Steinberger

Lorena Triana Santamaría Chico 2º E

Page 2: Lorena Triana Santamaría Chico 2º E - WordPress.com · pérdida de energía y momento lineal en desintegración β de los neutrones según ... Melvin Schwartz y Jack Steinberger

Partículas subatómicas de tipo fermiónico, sin carga y espín 1/2.

Masa pequeña (inferior a unos 5,5 [eV/c²], menos de una milmillonésima de la masa de un átomo de H). Difícil de medir.

Conclusión Análisis de distribución de galaxias.

Interacción con las demás partículas Mínima, pasan a través de la materia ordinaria sin apenas perturbarla.

Importantes consecuencias en el modelo estándar de física de partículas:

Posibilidad de transformaciones entre los tres tipos de neutrinos existentes: oscilación de neutrinos..

No afectados por fuerza electromagnética ni nuclear fuerte, pero sí por nuclear débil y gravitatoria.

Page 3: Lorena Triana Santamaría Chico 2º E - WordPress.com · pérdida de energía y momento lineal en desintegración β de los neutrones según ... Melvin Schwartz y Jack Steinberger

Existencia del neutrino 1930, físico Wolfgang Pauli compensar aparente pérdida de energía y momento lineal en desintegración β de los neutrones según la siguiente ecuación:

Pauli Tanto masa como energía se conservarían si «neutrino» participase en la desintegración incorporando las cantidades perdidas.

Debería no tener masa, carga, interacción fuerte No podía detectarse.

25 años existencia teórica.

Posibilidad neutrino interactúe con materia Muy pequeña, física cuántica bloque de Pb long. año luz (9,46 billones km) detener mitad neutrinos.

1956 Clyde Cowan, Frederick Reines demostraron su existencia experimentalmente bombardeando agua pura con un haz de 1018 neutrones por segundo. Observaron emisión de fotones Experimento del neutrino.

1987 Leon Max Lederman, Melvin Schwartz y Jack Steinberger descubrieron los dos tipos restantes de neutrinos: tauónicos y muónicos.

Page 4: Lorena Triana Santamaría Chico 2º E - WordPress.com · pérdida de energía y momento lineal en desintegración β de los neutrones según ... Melvin Schwartz y Jack Steinberger

Tres tipos asociados a cada una de las familias leptónicas (o sabores), igual aprox.:

Neutrino electrónico ( νe ).

Neutrino muónico ( νμ ).

Neutrino tauónico ( ντ ).

Respectivas antipartículas.

Pueden pasar de una familia a otra (cambiar de sabor): Oscilación de neutrinos.

Se produce aleatoriamente, probabilidad de cambio más alta en un medio material que en el vacío.

Al observar aquellos procedentes del Sol (que deberían ser principalmente electrónicos) se encontró que sólo llegaban un tercio de los esperados.

Los dos tercios que faltaban habían oscilado a los otros dos sabores: "Problema de los neutrinos solares“, lo que implica que han de tener una masa no nula, ya que el paso de un sabor a otro sólo puede darse en partículas masivas.

Page 5: Lorena Triana Santamaría Chico 2º E - WordPress.com · pérdida de energía y momento lineal en desintegración β de los neutrones según ... Melvin Schwartz y Jack Steinberger

El Sol Procesos de desintegración beta de las reacciones

que acaecen en su núcleo. Como los neutrinos no interaccionan fácilmente con la materia, escapan libremente del núcleo solar atravesando también la Tierra.

Fuentes humanas Fuentes de neutrinos artificiales Centrales

nucleares, aceleradores de partículas.

Fenómenos astrofísicos Supernovas tipo II Los neutrinos provocan la

expulsión de buena parte de la masa de la estrella al medio interestelar. SN 1987ª, los detectores captaron el débil flujo de neutrinos procedentes de la lejana explosión.

Page 6: Lorena Triana Santamaría Chico 2º E - WordPress.com · pérdida de energía y momento lineal en desintegración β de los neutrones según ... Melvin Schwartz y Jack Steinberger

Radiación cósmica de fondo De los experimentos de partículas, se sabe que

los neutrinos son muy ligeros. Materia oscura hecha de neutrinos “Materia oscura caliente". Rápido movimiento Se expandieron uniformemente en el Universo, antes que la expansión cosmológica los enfriara lo suficiente como para concentrarse en cúmulos.

La Tierra y la atmósfera Las reacciones de desintegración beta de

isótopos radiactivos terrestres proporcionan una pequeña fuente de neutrinos.

Producidos como consecuencia de la radiación natural de fondo.

Page 7: Lorena Triana Santamaría Chico 2º E - WordPress.com · pérdida de energía y momento lineal en desintegración β de los neutrones según ... Melvin Schwartz y Jack Steinberger

Anuncio de que los neutrinos parecen viajar más deprisa que los fotones:

Abatiría un pilar de la Relatividad de Einstein.

Investigadores Sorprendidos por los datos, Stephen Hawking es pronto para sacar conclusiones.

Si fueran correctos los datos se pondría patas arriba toda la física del siglo XX. La teoría de la Relatividad de Einstein habría perdido uno de sus pilares.

Científicos Debe haber algún error en esos datos, no saben dónde está ese fallo.

Físicos del experimento Opera (bajo los Apeninos, Italia) Han presentado los detalles de su investigación de manera que todos los expertos del mundo pueden zambullirse en sus resultados y dar su diagnóstico.

Page 8: Lorena Triana Santamaría Chico 2º E - WordPress.com · pérdida de energía y momento lineal en desintegración β de los neutrones según ... Melvin Schwartz y Jack Steinberger

Sergio Bertolucci, director científico del Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN, junto a Ginebra), donde se presentaron los datos del experimento.

“Los resultados de Opera parecen indicar que los neutrinos [partículas elementales] viajan a una velocidad 20 partes por millón por encima de la velocidad de la luz, el límite cósmico de velocidad",

"Dadas las potenciales consecuencias de largo alcance de tales resultados, se precisan mediciones independientes antes de que se pueda refutar o confirmar claramente el efecto".

Centro Nacional de Investigación Científica (CNRS) francés:

La luz tardaría en viajar desde el CERN a Opera, a 730 kilómetros de distancia, 2,4 milisegundos, pero los neutrinos, según estos resultados, llegan 60 nanosegundos antes.

Si es cierto, contradice la Relatividad Especial postulada por Einstein en 1905 y verificada con extrema precisión miles de veces.

Page 9: Lorena Triana Santamaría Chico 2º E - WordPress.com · pérdida de energía y momento lineal en desintegración β de los neutrones según ... Melvin Schwartz y Jack Steinberger

Dario Autiero, científico del CNRS y miembro de Opera (una hora). Auditorio principal del CERN, procedimientos técnicos aplicados para medir la velocidad de los neutrinos, las calibraciones y los tiempos:

Conclusión tajante: "No intentamos hacer ninguna interpretación teórica o fenomenológica de los resultados".

Turno de preguntas (una hora). Antonio Ereditato, líder de Opera, Universidad de Berna (Suiza):"El resultado es una enorme sorpresa“:

"Después de varios meses de estudios y comprobaciones no hemos encontrado ningún efecto instrumental que pudiera explicar el resultado de las mediciones. Mientras los investigadores de Opera continúan sus estudios, también queremos tener medidas independientes para lograr un juicio definitivo".

Page 10: Lorena Triana Santamaría Chico 2º E - WordPress.com · pérdida de energía y momento lineal en desintegración β de los neutrones según ... Melvin Schwartz y Jack Steinberger

Características propias de la física de partículas:

Aceleradores, grandes detectores, una configuración de lo más peculiar y un grupo numeroso de científicos e ingenieros implicados (160 de 11 países).

Enviar haces de neutrinos desde el sistema de aceleradores de partículas del CERN hasta el detector Opera, en el Laboratorio Nacional de Gran Sasso, bajo los Apeninos.

Page 11: Lorena Triana Santamaría Chico 2º E - WordPress.com · pérdida de energía y momento lineal en desintegración β de los neutrones según ... Melvin Schwartz y Jack Steinberger

Como los neutrinos apenas interaccionan con la materia, son como partículas fantasma que atraviesan la Tierra -y las personas- sin inmutarse. Por ello también interceptarlos y detectarlos es muy difícil.

Opera está diseñado para medir una extraña propiedad de los neutrinos: cuando viajan a largas distancias los de un tipo se convierten en otro.

Tienen que conocer muy bien cuándo han salido del CERN los neutrinos que captan en Opera, cuándo llegan y la distancia recorrida.

GPS y relojes atómicos.