Nuestros primeros pasos! - (Modelo Estándar - Definicion y Partículas)

EL MUÓN

Querido lector, después de no haber escrito por ya un muy pero muy buen tiempo, he aquí de regreso la serie con la que comenzamos, "Nuestros primeros pasos! - (Modelo Estándar - Definición y Partículas)"

Esperando que no hayas dejado guardados en un Baúl los conocimientos sobre las partículas anteriores, hablaremos en esta ocasión de una de las partículas menos conocidas pero muy importantes en el mundo de la Física.

En 1936, el físico Carl Anderson (En el California Institute of Technology) estaba estudiando los rayos cósmicos y catalogando las partículas detectadas.Todas ellas encajaban con las conocidas hasta el momento… excepto una. Anderson observó una partícula de carga negativa, como el electrón, pero mucho más pesada (unas doscientas veces más). Pero ésta no era la primera partícula descubierta por el físico americano - en 1932 ya había descubierto el positrón. halló un rastro muy corto, más curvilíneo que el del protón y menos que el del electrón. En otras palabras, la partícula en cuestión tenía una masa intermedia. Es importante mencionar quien es el autor de dicho descubrimiento, en 1936 recibió el Premio Nobel por descubrir el positrón…y ese mismo año descubrió una nueva partícula.

Al principio, Anderson pensaba que había descubierto una partícula propuesta teóricamente por Hideki Yukawa, el pión, pero esta nueva partícula no tenía las propiedades que presentaba el pion. Eso llevo a los físicos a entrar en dificultades preguntándose una y otra vez ¿Que es lo que estamos tratando y quien lo ordenó? (Refiriendose a la partícula).

La partícula recién llegada cambiaría varias veces de nombre. Al principio, puesto que era más pesada que el electrón pero más ligera que el protón, se llamó a la nueva partícula mesotrón, utilizando la raíz griega meso-, “medio”, al estar su masa entre las de las otras dos partículas. Sin embargo, más adelante se descubrieron otras partículas con masa intermedia entre el electrón y el protón, y a todas se las llamó mesones (De los cuales hablaremos más adelante). Para distinguir a ésta de las otras, se la denominó mesón μ (mesón mu), por la “m” griega, ya que había sido la primera partícula “media”.

Pero este nombre también se dejó de utilizar: el mesón μ era distinto de todos los demás en un aspecto muy importante, entre otros - era una partícula elemental, y los otros no. Al final se definieron los mesones como hemos hecho en esta serie, como hadrones formados por dos quarks, de modo que el mesón μ no era realmente un mesón, además de no ser tampoco un bosón como los otros mesones. La “partícula mu” acabó llamándose muón…al menos, por ahora.

También es importante saber que esta partícula es fundamental, es decir no está conformada por otras partículas más elementales (Por lo menos hasta donde sabemos), su spin es semientero, entonces es un fermión.Pero al igual que el electrón, no siente la fuerza nuclear fuerte, por lo tanto no puede estar en el núcleo de los átomos. Pero si recuerdas lo que hemos mencionado en antiguas entradas notarás que es un fermión de carácter leptónico.

El muón es una partícula que tarda apenas unos 2 microsegundos en desintegrarse (Como muón libre), a diferencia del electrón que tarda unos 15 minutos en hacerlo. y esta es precisamente una de las dos diferencias más grandes que existen entre el electrón y su pariente "Pesado" el Muón, esta partícula es "Inestable", y si recordamos lo que ya hemos mencionado en entradas anteriores pertenecientes a la serie: "Radioactividad", La desintegración es precisamente un camino hacia la estabilidad de las partículas. (Nunca olvidar este concepto). La otra gran diferencia es la masa de esta partícula que es unas 200 veces más grande que la del electrón.

Como lo mencionamos hace un momento, el muón se desintegra y lo hace en un electrón, un Antineutrino electrónico (Recordar las partículas anti) y un Neutrino muónico. y de igual forma el muón tiene a su "partícula anti", El Antimuón.

He aquí como es que lo hace:

Pero bueno!! si tu eres una de esas personas que al igual que un servidor se pregunto: ¿ Como es posible eso si... la masa de muón es más elevada a la de las partículas producidas? pues si!! efectivamente es más elevada pero para que se lleve a cabo esta transformación se necesita muchisima energía. De echo no hay una reacción nuclear que los humanos podamos hacer que nos de como resultado muones. Pero aunque te paresca increíble, hay una determinada cantidad de estos muy cerca de ti, pequeñas pero existen y están en las radiaciones cómicas. Por ejemplo cuando protones de altísima energía chocan con los núcleos de los átomos en la atmósfera producen a estos muones y a una serie de partículas "Exóticas" entre ellas los piones a los cuales ya les dedicaremos su entrada.

Podrías pensar que esos muones, producidos en las capas más altas de la atmósfera (a muchos kilómetros del suelo) y con una vida media de sólo 0,000002 segundos, nunca jamás podrían llegar al suelo - y te equivocarías, porque no estarías teniendo en cuenta los efectos relativistas.

Los muones producidos por los rayos cósmicos van tan deprisa que los vemos “en cámara lenta” y son capaces de llegar mucho más lejos de lo que cabría esperar sin la relatividad: deberían desintegrarse tras recorrer sólo unos 600 metros pero, sin embargo, recorren decenas de kilómetros hasta llegar al suelo antes de desaparecer. De hecho, cosas como ésta son una prueba de que la Teoría de la Relatividad Especial no es una “ilusión óptica”: los muones, cuando van muy rápido, viven más de lo que deberían.

Los muones que nos llegan son en teoría peligrosos debido a que... piensa por un momento en la radiación beta, esta es muy peligrosa no? debido a los electrones energéticos, sin embargo la cantidad de muones que existen es minuscula, por lo tanto la probabilidad de que te ocasiones digamos un cancer es propiamente minúscula. de modo que los muones forman parte de lo que se llama “radiación ionizante de fondo“…vamos, lo normal.

Los científicos, por supuesto, no quieren depender de la aleatoriedad de los rayos cósmicos y su entrada en la atmósfera para producir muones: los crean ellos mismos. Aceleran hadrones a grandes velocidades y los hacen chocar con otros hadrones, con lo que producen piones que se desintegran y así se obtienen los muones a discreción.

Si tienes imaginación, puedes hacerte la siguiente pregunta: Si los muones son súper-electrones, ¿podrían formar átomos como los electrones, aunque fueran átomos de muy corta vida? Pues sí. De hecho, estos átomos existen (durante mucho menos de un segundo, pero bueno). Por ejemplo, un protón con un muón (en vez de un electrón), es una especie de hidrógeno con más masa…algo así como un isótopo del hidrógeno de muy corta vida, que los físicos llaman muonio, y tiene incluso símbolo, Mu. Estos átomos exóticos duran lo mismo que los muones, claro, de modo que no vas a ver muonio por ahí, pero se utiliza en algunas técnicas espectroscópicas. De manera que el muón es una partícula fugaz, muy parecida al electrón pero más pesada, y fue la primera de las partículas inestables en ser descubierta. Puede que no esté por todas partes como los electrones o los neutrinos, pero es muy importante, sobre todo por el sopapo que supuso para los físicos cuando les abrió los ojos ante la cantidad de partículas que no habían pensado que podrían existir.

Dejaremos en paz al muón hasta ahora y si es necesario regresar por el, lo haremos en su momento. Lo importante es que en la siguiente de las entradas hablaremos sobre otra partícula misteriosa que es "El Tauón".