La desintegración radiactiva y un extraño efecto solar

En ciencia, nunca está dicha la última palabra… por suerte.

Como sucede a menudo, cuando los científicos investigan en busca de alguna respuesta específica, se encuentran con algo totalmente nuevo e inesperado. Y en este caso, la novedad afecta una de esas cosas muy firmes y establecidas, como es la velocidad de desintegración natural de los elementos radiactivos.

Hasta ahora, esa velocidad era considerada absolutamente constante para cada isótopo de un elemento dado, y se utilizaba por ejemplo para la medición del tiempo transcurrido en la formación de una roca o en la construcción de un puente de madera, e incluso en el cálculo de la dosis de radiación que recibe un paciente en el tratamiento médico del cáncer.

Ahora, un artículo de la universidad de Stanford da cuenta de un hallazgo tan inesperado como removedor y que cuestiona esa presunción que ya se consideraba totalmente firme.

Estructura interna del Sol © Windows To The Universe

Todo comienza con la búsqueda de nuevos procesos para la generación de números aleatorios. Series de estos números son utilizadas para una gran variedad de cálculos científicos, pero son difíciles de producir ya que los procesos comúnmente utilizados influyen en el resultado obtenido.

Ephraim Fischbach, un profesor de física de la universidad de Purdue estaba investigando la velocidad de desintegración radiactiva de varios isótopos con el fin de utilizarla para la generación de números aleatorios sin ninguna influencia humana. Por ejemplo, un trozo de cesio-137 se desintegrará, en su conjunto, a una velocidad constante, pero los átomos individuales contenidos en ese trozo se desintegrarán con un patrón aleatorio, totalmente impredecible (en realidad lo que se mide es su velocidad de semi-desintegración, es decir, el período necesario para que la mitad de una cantidad del isótopo considerado se desintegre formando uno o más isótopos diferentes). Por lo tanto, el conteo de los “ticks” aleatorios de un contador Geiger colocado cerca del trozo de cesio podría ser utilizado para la generación de esas series de números aleatorios.

Cuando los investigadores examinaron los datos publicados sobre la velocidad de semi-desintegración de isótopos específicos para comparar con sus resultados, descubrieron que no concordaban con las velocidades que ellos habían medido, algo muy extraño para una constante física.

Al chequear sus datos con los del Laboratorio Nacional de Brookhaven en Long Island, EE.UU., y con los del Instituto Federal Físico y Técnico de Alemania, se encontraron con algo aún más sorprendente: la observación prolongada de la velocidad de semi-desintegración del silicio-32 y del radio-226 parecía mostrar una variación estacional. La desintegración se producía en forma ligeramente más veloz en invierno que en verano.

Desintegración natural de un núcleo de radio. Al emitir una particular alfa, se convierte en un núcleo de radón. © www.eng.utoledo.edu

Inicialmente se supuso que era algún problema con el equipo utilizado para las mediciones, inducido por los cambios de estación que eran acompañados con cambios en la temperatura y en la humedad. Como dijo Peter Sturrock, profesor emérito de física aplicada en Stanford y experto en los mecanismos internos del Sol, “todos pensaron que debían ser errores experimentales, porque todos creíamos que las velocidades de semi-desintegración eran constantes”.

Pero el 13 de diciembre de 2006 el Sol proporcionó una clave que resultó ser crucial, cuando lanzó hacia la Tierra una corriente de partículas y de radiación. En esos momentos el ingeniero nuclear Jere Jenkins, de Purdue, se encontraba midiendo la velocidad de semi-desintegración del manganeso-54, un isótopo de vida corta utilizado para diagnósticos médicos, y notó que esa velocidad disminuía ligeramente durante la llamarada, una caída que comenzó aproximadamente un día y medio antes que la llamarada. Algo producido por el Sol estaba afectando a los isótopos radiactivos en la Tierra. Pero, ¿qué podría ser?

Las anomalías detectadas por Jenkins ocurrieron en mitad de la noche en Indiana, lo que indicaba que lo que fuera había atravesado toda la Tierra para llegar a los instrumentos del científico.

Jenkins y Fischbach dedujeron que los posibles culpables eran los neutrinos solares, partículas casi sin peso que tienen la particularidad de viajar casi a la velocidad de la luz atravesando todo el mundo físico (planetas, rocas, océanos y seres vivos – incluidos nosotros) sin tener virtualmente ninguna interacción con nada.

Estudios posteriores reforzaron este argumento, puesto que las anomalías parecían estar sincronizadas con la órbita elíptica de la Tierra, oscilando mientras nuestro planeta se acercaba (recibiendo así más neutrinos) y después se alejaba del Sol.

Cuando Sturrock se enteró del descubrimiento de los investigadores de Purdue, recordó que la intensidad de los neutrinos solares que llegaban a la Tierra varía regularmente, a medida que el propio Sol gira sobre sí mismo y nos va mostrando “caras” diferentes, algo así como una versión más lenta de las luces de una ambulancia. De modo que aconsejó a los científicos de Purdue que buscaran evidencia de cambios en las velocidades de desintegración que acompañaran a la rotación solar. “Eso fue lo que sugerí, y eso es que hicimos”, comentó Sturrock.

Al re-examinar los datos de Brookhaven, los científicos descubrieron un patrón recurrente de 33 días. Algo sorprendente, ya que la mayoría de las observaciones del Sol muestran un patrón de 28 días, el período de rotación de la superficie solar. ¿La explicación? Aparentemente, el núcleo del Sol (que es donde las reacciones nucleares producen los neutrinos) gira más lentamente que la superficie que observamos.

Así, toda la evidencia apunta a que nuestra estrella está influyendo sobre los radio-isótopos terrestres.

Claro que todavía queda una gran pregunta sin responder: nadie sabe cómo es que los neutrinos podrían interactuar con los materiales radiactivos para cambiar su velocidad de desintegración.

Fischbach dice que “no tiene sentido, según nuestras ideas convencionales”, y Jenkins agrega que “lo que estamos sugiriendo es que algo que no interactúa con nada está cambiando algo que no puede ser cambiado”.

Profesor emérito Peter Sturrock © L A Cicero

Sturrock está de acuerdo, y comenta: “los teóricos comienzan a decir ¿qué sucede aquí? Pero eso es lo que indica la evidencia. Es un reto para los físicos y para los estudiosos del Sol”.

Si esta relación aparente entre las llamaradas solares y las velocidades de desintegración probara ser cierta, el descubrimiento podría llevar a un método de predecir esas llamaradas antes de que ocurrieran, lo que a su vez ayudaría a prevenir el daño a satélites y a las redes eléctricas, y también a salvar las vidas de los astronautas en el espacio.

Por otro lado, la misteriosa partícula causante del fenómeno podría no ser un neutrino. “En ese caso sería algo que no conocemos, una partícula desconocida emitida también por el Sol y que tuviera ese efecto, y eso sería algo más notable aún”, finalizó Sturrock.

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