Hola neutrins!
L’experiment NEMO3 es dedica a mesurar l’existència d’un procés anomenat Desintegració Doble Beta sense neutrins. És un procés en el qual no veiem neutrins, però que ens ajuda a entendre la naturalesa dels mateixos. Com? Anem a veure, breument, de què es tracta.
La desintegració doble beta
Fa més d’un segle que se sap que alguns elements naturals són radioactius, és a dir: es transformen espontàniament en altres elements i durant aquesta transformació emeten partícules neutres o carregades:
element A element B + partícules
S’anomena desintegració perquè l’element inicial desapareix i n’apareixen altres diferents.
Hi ha varis tipus de desintegració radioactiva, depenent de la força que ho provoca: dèbil, forta o electromagnètica. S’anomena decaïment beta a aquell procés en el qual la partícula emesa és un electró (o, amb menys freqüència, un positró, que és l’antipartícula de l’electró). En símbols, podem escriure el decaïment beta de la forma següent:
nucli A a nucli B + electró + neutrí
Subratllem que l’electró emès té origen nuclear, o sigui, que no s’ha arrancat d’algun orbital de l’àtom. En el decaïment s’emet, també, un neutrí. Aquesta partícula és gairebé impossible d’observar perquè no té càrrega elèctrica ni massa.
A vegades el nucli final B, que ha sortit del decaïment beta, és ell mateix inestable i decau una altra vegada, mudant-se a un altre nucli (que podem anomenar C):
nucli B a nucli C + electró + neutrí
Si s’afegeix que el nucli B no s’observa, perquè pot existir només per un temps molt breu abans de desintegrar-se, s’entén que el procés realment observat és el següent:
nucli A a nucli C + 2 electrons + 2 neutrins
Quan es produeix aquesta doble desintegració? Quan el nucli intermedi B no pot existir perquè necessita massa energia, o sigui, perquè el nucli B és més pesat que el nucli A i, per tant, la naturalesa es veu obligada a desintegrar-lo en l’acte mateix de la seva creació, donant lloc al nucli C.
Els físics diuen que el nucli B és virtual, o sigui que mai arriba a existir realment. Aquest és un cas infreqüent però no extraordinari. Ara bé, si la doble desintegració beta és un procés infreqüent però ben entès, el mateix no pot dir-se de la desintegració doble beta sense neutrins. Aquest és l’objecte de l’experiment NEMO3.
Aquest procés s’escriu així:
nucli A a nucli C + 2 electrons
La diferència amb el cas precedent és que els dos neutrins no apareixen. La regla general de tenir un neutrí per cada electró es trenca… Com és possible? Què els ha passat als neutrins?
Suposem que el neutrí produït a la primera reacció es transformi en un antineutrí. Si això pot succeir, aleshores l’antineutrí (l’antipartícula del neutrí) serà absorbit, en lloc d’emès, durant el segon decaïment, i ens quedarem sense neutrins en l’estat final.
Però, com pot transformar-se de cop i volta el neutrí en antineutrí? Això seria possible si el neutrí i l’antineutrí fossin idèntics (o sigui, que no són distingibles), i hi ha raons teòriques que indiquen aquesta solució.
En altres paraules: observant un decaïment doble beta sense neutrins en l’estat final, tindrem una prova que el neutrí i l’antineutrí són una mateixa cosa.
Veiem així que el decaïment doble beta sense neutrins és la clau per a deduir una propietat fonamental de la física de partícules, un fet únic i és que una partícula sigui igual a la seva antipartícula.
NEMO3
Fins ara, el decaïment doble beta sense neutrins no s’ha observat, la qual cosa pot ser pel fet que és un procés que no pot passar, o bé, pel fet que és un procés molt poc freqüent i difícil de reconèixer. Especialment, perquè l’absència dels neutrins no es pot observar directament degut a que els neutrins, malgrat que hi siguin presents, no es veuen.
Quina és la resposta correcta? NEMO3 es dedica a trobar una solució a aquesta pregunta.
L’experiment està funcionant des del 1989. El detector està instal·lat al Laboratori Subterrani de Fréjus, sota els Alps francesos, on la radiació còsmica no arriba a comprometre la mesura perquè és absorbida a les muntanyes. L’aparell s’ha construït cuidant màximament la puresa radioactiva dels materials i de l’ambient. Perquè l’objectiu és observar un fenomen tan infreqüent que qualsevol font de sorolls pot, fàcilment, encobrir el senyal.
Els resultats de l’experiment, per ara, no han estat positius, però això no espanta els físics! La solució és gairebé sempre la mateixa: replicar-ho tot més gran. Això és el que estem fent ara, varis grups experimentals espanyols (Barcelona, Granada, Madrid, Santiago, Val&e
acute;ncia i Saragossa). Estem dissenyant un aparell que multiplica per més de deu, les possibilitats de veure la desintegració beta sense neutrins, respecte a NEMO3. Aquest nou projecte, l’anomenem NEXT (que vol dir, següent, en anglès) i que està essent planejat per a ser instal·lat a Canfranc en uns 5 anys, si es troba finançament – que és un altre dels grans problemes dels físics experimentals. No ens hem d’espantar pels 5 anys d’espera (alguns experiments, tal com el nou accelerador de partícules al CERN de Ginebra, han trigat 15 anys!). Aquests projectes són complicats i els físics hem de dissenyar-los, construir-los, provar-los i instal·lar-los… no es poden comprar en una botiga i moltes de les coses que fem no són, precisament, comuns en la indústria.
0 Comentaris