Lluvia de muones

Fuente: http://educa2nred.blogspot.com/

Hace poco asistí a una conferencia que poco o nada tenía que ver con la física. Corrijo, nada o nada. En un momento álgido de la conferencia, el ponente, micrófono en mano dijo "Desde hace una década estamos padeciendo algo nuevo e inusual, una permanente y constante lluvia de muones". El auditorio quedó en silencio, supongo que algunos asustados por la noticia de que "algo" desconocido les estaba lloviendo encima y otros, que no sabían si les estaban hablando de muones, lemures, o yogures. 

Pero, ¿debemos preocuparnos? ¿Es éste el fin de un mundo sin muones?. Terribles cuestiones. En esta entrada vamos a intentar conocer un poco más al personaje. Así podremos decidir todas las mañanas, antes de salir de casa, si debemos coger el paraguas o no.

¿Qué es un (*) muón. (**) Es una partícula subatómica con una carga negativa. ¿Nos recuerda a alguien?. Exactamente, al electrón. Muones y electrones tienen una carga negativa y un giro o spín (*) similar. Un muón es una parícula elemental, es decir, se presume que no está compuesto por partículas más pequeñas.

Una de las primeras necesidades que surgen a la hora de explicar el mundo de los muones es distinguirlos de los electrones. Tal vez, la primera y más notoria diferencia entre unos y otros es la masa. Los muones poseen unas 200 veces más masa que los electrones. Por decirlo de una forma que no olvidaremos, son los primos gorditos de los electrones. Por lo tanto son más "pesados", más penetrantes que los electrones.

Hemos hablado de primos, pero tal vez sería más correcto hablar de hermanos, y es que los electrones, los muones, taurones y los 3 neutrinos son (*) leptones, una de las familias de partículas elementales consideradas como los bloques de la construcción de la materia. Esto merece otra entrada, así que por el momento quedémonos con la idea de que existe una familia apedillada "Leptones" y que los muones forman parte.

¿Quién descubrió el muón?. Yo no, pero fue el físico norteamericano, (*) Carl D. Anderson quien estudiando la radiación cósmica, descubrió el muón. Esto fue en 1936. Se dió cuenta de que unas partículas curvaban con un ángulo diferente a como lo hacían las otras partículas conocidas. Anderson afirmó que este comportamiento era debido a la gran masa de esta nueva y desconocida partícula.

Dos propiedades más, que dejamos como titular y trabajaremos en otra entrada:

- El muón, como decíamos al principio, tiene un spin, o giro, semientero, es decir, es un (*) fermión como el electrón.

- Es un poco insensible, no siente (*) la fuerza nuclear fuerte. De tal forma que no puede formar parte del núcleo de los átomos. Pero no sintáis lástima, su vida, como pronto veremos, es demasiado corta como para que esto le afecte psicológicamente. Por cierto, (**) un fermión (espín semientero) que no siente la energía nuclear fuerte, es un  (*) leptón, como su primo-hermano, el electrón. Recordar que tiene una tercera característica que comparte con el electrón, su carga negativa. Pregunta para los más vivos. ¿qué carga tendrá la antipartícula del muón, es decir, el antimuón?. Exacto, positiva!. Como el positrón.

Hablábamos antes de la vida de los muones. Es de 2 microsegundos. ¿Que cosas haríais vosotros en 2 microsegundos?. Es inestable, y en eso se diferencia del electrón. Tal vez por eso nos cuesta más decidirnos por si llevar el paraguas o no. Es "caro" de ver.

Sólo como curiosidad. Cuando un muón se desintegra se convierte en un electrón, un antineutrino electrónico y un neutrino muónico (Diagrama de Feynman).

Pero, ¿realmente llueven muones como decía el conferenciante?. Un muón requiere muchísima energía para crearse, tanta que ninguna reacción nuclear en la Tierra puede crearlos. Y lo de la lluvia, podría ser cierto. Los muones se producen cuando los rayos cósmicos alcanzan la atmósfera. Estos rayos cósmicos están cargados de protones bien cargados de energía. Cuando chocan con los núcleos de los átomos de la atmósfera producen lluvias de (*) partículas exóticas como piones. Estos piones son de vida corta, y tras recorrer unos metros se descomponen en (**) neutrinos y muones.

Dos últimas consideraciones de los muones que he encontrado fascinantes:

- Uno relacionado con la (*) Relatividad: Si los muones se producen en las capas altas de la atmósfera, y "viven" 2 microsegundos, no tocarán jamás mi paraguas ¿no?. Pues hay una trampa relativista. Y es que los muones viajan muy deprisa, aunque los veamos "a cámara lenta". Pueden recorrer decenas de kilómetros antes de tocar el suelo. Recorren 9.500 metros a una velocidad de 0,998 c (velocidad de la luz).  Con lo cual tardan en llegar al suelo 31,6 microsegundos. ¿Qué nos llama la atención de esta afirmación?. Pues que  los muones viven 2 microsegundos, demostrando que la Teoría de la Relatividad no es una ilusión óptica y que yendo a esa velocidad, viven más de lo que deberían. Se explicaría haciendo uso de (*) la dilatación temporal. Han sido aceleradas a velocidades tan cercanas a la luz (0,998 c)  que mientras en la Tierra han transcurrido 31,6 microsegundos ellas sólo han envejecido (y muerto) en 2 microsegundos. Es decir, para nosotros, el muón ha viajado 9.500 m, mientras que para el propio muón, éste ha viajado 600 metros. ¡Fascinante¡ ¿Verdad?. No profundizaremos todavía en ello, símplemente quedémonos con la canción, por el momento.

- Otra característica, y que no se asuste nadie, es que los muones son peligrosos. Si un electrón muy cargado de energía emite radiación beta, un muón cargado 206 veces más, pues....imaginaros. Pero los muones producidos en la atmósfera son poquitos. De tal forma que los muones forman parte de eso que habremos oído alguna vez de (*)radiación ionizante de fondo. Digamos que nos protege la ley de probabilidades. Sabed una cosa. Los científicos, muy cucos ellos, son capaces de crear muones en un laboratorio. Aceleran (*) hadrones a grandes velocidades y los hacen chocar con otros hadrones, así producen piones, y, como hemos visto antes, al desintegrarse un pion, se obtienen muones y neutrinos.

Listos, ahora ya podemos decidir si llevar paraguas o no.

Fuentes:

- www.iac.es/cosmoeduca/relatividad/guionespecial.htm

- eltamiz.com/2007/06/20/esas-maravillosas-particulas-el-muon

- www.astronomia.com/fotohistoria/oscimuones.htm

Páginas web recomendadas:

- eltamiz.com (es una extraordinaria, divulgativa y didáctica pagína científica)

- astroverada.com/_/Main/T_particulas2.html (Para conocer un poco mejor el mundo de las partículas)

Bibiografía recomendada:

Siento no poder recomendaros ningún libro interesante sobre muones. Si alguno de vosotros conoce alguno, será bien recibido.

Imagen:

- http://www.williamson-labs.com/ltoc/cbr-tech.htm

Video: Redes - Más allá del átomo (1/3)