Dicen que Billy el Niño era el más rápido en disparar, pero a la hora de contestar a una pregunta como ¿cuál es la carga del neutrón?, la respuesta rápida puede que no sea la correcta. El neutrón es una partícula compuesta de tres quarks, la suma de cuyas cargas es cero, pero eso no implica que la carga eléctrica «efectiva» de un neutrón también sea cero. Pasa lo mismo con una molécula de agua (H2O); si la distribución de carga no es esférica aparece un momento dipolar eléctrico (EDM). La molécula de agua es dipolar y el neutrón también debe serlo, según el modelo estándar. Medir el EDM del neutrón y confirmar las predicciones del modelo estándar no es fácil, pero hay varios grupos que lo están intentando a la búsqueda de cualquier desviación que apunte a física más allá del modelo estándar. Eugenie Samuel Reich nos cuenta la situación de esta búsqueda en «Dipole hunt stuck in neutral. Physicists admit to delays as attempts to measure the neutron’s charge are plagued by difficulties,» Nature 482: 17, 02 February 2012.
El neutrón (que acompaña al protón en los núcleos de los átomos) se descubrió hace 80 años (el aniversario se cumple este mes). Al ser el neutrón una partícula compuesta de partículas cargadas, el centro de la carga positiva y el de la negativa no tienen por qué coincidir (salvo que la distribución de carga fuera esférica), apareciendo un dipolo eléctrico. La medida del momento dipolar eléctrico del neutrón es muy difícil porque su valor teórico es extremadamente pequeño (su valor no nulo es debido a las violaciones de la simetría de paridad en la interacción débil). Las medidas experimentales actuales tienen un error mayor en unos 5 órdenes de magnitud al valor a medir, pero hay tres experimentos en curso que pretenden reducir este error en un par de órdenes de magnitud. Sin embargo, están encontrando problemas inesperados que los están retrasando.
La medida del EDM del neutrón en el Laboratorio Nacional Oak Ridge (Tennessee, EE.UU.) ha sufrido tantos retrasos que la semana pasada un comité estudió cómo replantear su proyecto de investigación. La medida en el Instituto Laue-Langevin (Grenoble, Francia) también está sufriendo grandes retrasos (en 2009 debía comenzar la toma de datos y aún no ha empezado). Y el tercer grupo en la palestra, con sede en el Instituto Paul Scherrer (Villigen, Suiza), tenía que haber iniciado la toma de datos a principios de 2011 y parece que la va a iniciar ahora; en su caso, se espera que se publiquen sus primeros resultados a finales de este año.
¿Por qué es importante medir el EDM del neutrón? Porque la mayoría de las teorías más allá del modelo estándar, como las supersimétricas, predicen un valor del EDM varios órdenes de magnitud por encima del valor teórico predicho por el modelo estándar. De hecho, muchos de los defensores de la supersimetría (que esperaban que el Tevatrón la descubriera hace 20 años y que esperaban que el LHC hiciera lo propio el año pasado) creen ahora que una de sus primeras huellas aparecerá en la medida del EDM del neutrón.
¿Por qué es tan difícil medir el EDM del neutrón? Porque su valor es tan pequeño que los experimentos se han de realizar con un cuidado extremo. El equipo suizo quiere comparar el movimiento de neutrones y átomos de mercurio en campos eléctricos muy intensos; por alguna razón han observado trazas inesperadas de contaminación que destruyen la polarización de los átomos de mercurio. El equipo francés utiliza helio líquido para enfriar los neutrones cerca del cero absoluto bajo un intenso campo eléctrico; para su sorpresa el helio hierve bajo la influencia de este campo eléctrico y se forman burbujas en los electrodos. El equipo estadounidense ha encontrado un problema similar; para evitar la formación de burbujas hay que rediseñar los electrodos y utilizar nuevos materiales.
La ciencia no siempre es un camino de rosas. Lo que debería funcionar sobre el papel a veces no funciona a la hora de la verdad. Los problemas serán resueltos mientras se están aprendiendo muchas cosas nuevas (la ciencia siempre avanza), pero el objetivo final, medir el EDM del neutrón y con él obtener las primeras señales de la supersimetría (si existe), parece que se nos escapa entre los neutrones de los dedos.
Francis (th)E mule Science's News 
Estuve leyendo que los antineutrones existen: ¿cual sería la diferencia?
pd. muy buen artículo, como siempre.
Alberto, un neutrón está compuesto por dos quark abajo (d) y un quark arriba (u) cada uno con un valor diferente de la carga de color (que es trivaluada de tal forma que el neutrón es neutro para la carga de color); un antineutrón está compuesto por dos antiquarks abajo (d) y un antiquark arriba (u) cada uno con un valor diferente de la carga de color. El neutrón y el antineutrón son partículas con carga eléctrica nula (salvo por el EDM que es similar en ambos), a diferencia del protón y el antiprotón que tienen carga eléctrica opuesta.
Que curioso, no había oído hablar del antineutrón. ¿Cuando se encuentra con un neutrón también se aniquila, obteniéndose exclusivamente dos fotones?
Para formar antimateria, ¿son imprescindibles los antineutrones? Me explico, si quiero formar un antideuterio necesito un núcleo formado por un antiprotón y ¿un antineutrón?, ¿no sirve un neutrón normal?. Además se necesitará como es lógico el correspondiente positrón fuera del núcleo,…
Francis, buen artículo, como siempre, felicidades y ánimos para continuar.
Albert, se ha logrado fabricar en laboratorio (p.ej. en el CERN) el antihidrógeno, formado por una positrón y un antiprotón, pero hasta donde yo sé no se ha logrado fabricar el antideuterio. En cuanto a la aniquilación materia-antimateria el proceso para partículas compuestas es complicado y no siempre se aniquilan en fotones; la interacción neutrón-antineutrón es parecida a la protón-antiprotón que se estudia en el Tevatrón (hay colisiones quark-antiquark, gluón-gluón y quark-gluón) y se producen todo tipo de partículas (permitidas por las leyes de conservación de la energía-momento).
No me peguen…. pero pienso que una forma para calcularlo sería estudiar el EDM en estrellas de neutrones y pulsares, cuyo campo magnético está en el orden de
. Salu2.
Leo, ¿Estarán los momentos di-polares eléctricos de un mogollón de neutrones, todos alineados igual?.
Salvo, supongo, en estado condensado de bose-Einstein, como los pares de cooper en superconductor, no.
Pero debes ver que Si lo estuvieran, la energía y fuerza electrostática seria tremenda.
Esa ‘pelota inmensa de dipolos elementales todos orientados igual’, pegaría un millón de chispazos y se cancelarían rápidamente en mili-segundos.
Eso, con los dipolos magnéticos ocurre (Existen los imanes), pero con los eléctricos, creo que no Leo.
Al fin y al cabo se trata de estrellas neutrón ¿a que otra partícula cargada entonces le asocias la generación de semejante EMF? ¿A un plasma de quarks? Salu2
El modelo estándar no puede ser la teoría última de la física de partículas ni de lejos. Es evidente que tiene que existir física más allá del SM ya que existen una gran cantidad de fenómenos y problemas abiertos que éste no puede explicar: la masa y la oscilación de los neutrinos, las partículas de la materia oscura, el problema de la jerarquía y de la energía del vacío, la gravedad, etc,etc. El problema ya no es si existe física más allá del SM sino a que escala de energía se encuentra, si está fuera del alcance del LHC y éste no encuentra ninguna prueba sólida de su existencia puede que nos quedemos sin «verla». La supersimetría es la estrella de las teorías más allá del SM, aunque últimamente está recibiendo varios palos: los datos indican que el modelo supersimétrico mínimo está casi muerto y que encima SUSY, si existe, no podría explicar el problema de la jerarquía (a priori uno de sus más grandes «éxitos explicativos»). Sin embargo, como existen tantas variantes de SUSY es casi imposible descartarla. En mi opinión y en la de los que creen que la simetría está en el corazón de la física, la naturaleza tiene que «usar» la supersimetría en alguna de sus variantes, la coherencia y la «belleza» matemática que se desprenden de sus postulados tiene que significar algo.
Por otro lado, existen un gran número de experimentos en marcha además del LHC que tienen que empezar a dar sus frutos en breve: el satélite Planck, los detectores de materia oscura, detectores de neutrinos, experimentos con antimateria, ondas gravitatorias, estos experimentos para medir el EDM del neutrón, etc, etc. Tenemos un puzzle con muchas piezas que no encajan, es posible que cuando encajemos una de las piezas principales (¿quizás el Higgs?) todas las demás empiecen a encajar rápidamente y podamos ver el «dibujo» completo y podamos admirar su enorme «belleza».
No quiero pasarme de listo, pero la medida del momento di-polar del agua es muy simple, midiendo el indice de refracción , desde continua (Aumento del epsilon, por tanto, de la capacidad de un simple condensador), hasta luz óptica (Midiendo la interferencia si en un camino del interferometro, haces pasar vapor de agua).
Medir esa variación del indice de refracción, en banda óptica, haciendo pasar pulsos de neutrones justo por uno de los brazos de un interferoemtro, no debe ser difícil.
O haciendo pasar esos pulsos justo en el dieléctrico de una cavidad de microondas que esté al vacío, cuya frecuencia, cuando entren los neutrones, debería bajar.
Eso implicaria conseguir resoluciones del orden de 0.01 hertzio en 100 Ghz, es decir, una parte en 10^13.
¿Están haciendo eso los franceses?.
Este post es majo Paco.
Porque, como dices, resulta que el neutron no es tan neutro, es como la molécula de H2O, es polar.
Nunca lo había pensado. Pero es de lo mas evidente, teniendo en cuenta la (Supuesta) existencia de los Quarks.
Entonces me surge una pregunta Paco.
Si tenemos un numero par de neutrones, podrán estar ‘acoplados’ de dos en dos, por sus momentos di-polares.
Lo que acabo de decir es una simplificación extrema, pero la idea de base creo que vale.
Exactamente igual que en los ‘mares de espines’ que nos comentabas hace tiempo, o, efectivamente, el agua liquida.
Ese ‘enganche eléctrico’ entre dipolos (De igual momento eléctrico di-polar), explica en buena parte la estabilidad del agua liquida, su no dispersión en vapor.
Es mas, seguro que la temperatura de evaporación (A una presión dada), podría obtenerse en un orden de aproximación (Estoy despreciando los enlaces de origen no electrostáticos, ojo) , a partir de igualar la energía térmica media de una molécula de agua a cierta temperatura (Kblotzman ·T, distribución de Boltzman), con la de ‘enlace electrostático medio’ entre moléculas de agua (Dependiente del MDE y la distancia media entre moléculas).
Bien, rollo aparte, al grano.
¿No puede ser que una parte no despreciable de la fuerza que une los neutrones en un núcleo de numero par de neutrones, tenga, simplemente, ese origen?.
Desconozco el equivalente a la ‘energía de ionizacion’ en el núcleo, la energía precisa para sacar un neutron de un nucleo, pero supongo que experimentalmente se habrá medido , al menos en varios elementos.
¿Es menor en los núcleos de numero par de neutrones?.
Y, la pregunta del millón, si lo es, ¿La diferencia coincide (en al menos un orden de magnitud) con lo esperado de tan simple modelo?.
Es que si una gráfica de esa ‘energía de extracción de neutron’, no presenta esa ritmicidad con núcleos par-impar,,,,,,,,,,,,,, no diría mucho acerca no solo del MDE del neutron, sino de la propia existencia de los Quarks.
Saludos, and a small music:
Música de otro mundo, uno que jamas volverá.
Ha alcanzado su de-coherencia total, ya no es.
Hilario, ‘fenómeno-emergente’ dicen ahora que somos, estes donde estés, que tengas un buen dia.
Javier dice «Si tenemos un numero par de neutrones, podrán estar ‘acoplados’ de dos en dos, por sus momentos di-polares.»
A la distancia promedio entre dos neutrones en el núcleo (del orden de 1 fermi) la fuerza nuclear fuerte es unos 40 órdenes de magnitud mayor que la fuerza eléctrica debido a su momento dipolar eléctrico, luego el efecto de este último es despreciable y no tiene efecto alguno en el núcleo.
Supongo que ello se habrá medido en base a la energía observada de los neutrones que salen del núcleo, por ejemplo, vía efecto tunneling de la barrera de energía que les retiene dentro (Sea esa energía del origen que sea, electrostáticas, o nuclear fuerte).
Paco, 10^40 no admite mucha discusión, tienes razón (Y eso que la distancia es pequeñísima, 1 fermi, creo, 10^(-15) metros , con lo que la fuerza clásica de Coulomb debe ser inmensa pegando los dos neutrones) .
No creo que se vea la mas mínima forma de ‘diente de sierra’ en la gráfica ‘energía de extracción de neutrones del núcleo’, versus numero de neutrones del núcleo en salto para-impar.
Esa vía no es buena para medir el MED del neutron.
Aún así, la medida del MED del neutron, creo, es , que yo sepa, la primera medida experimental directa de la existencia de Quarks, macroscopica, y estable (No como las rápidas creaciones de chorros de partículas en aceleradores, breves).
Esperemos que se mida, porque si resulta que no tiene MED ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, la cosa se pondría oscurilla, incluso para la ‘existencia’ de los quarks.
Bueno, asi es la ciencia, ,,,,,,,
Acaban de hacer públicos los datos últimos del radar MARSIS de la MArs Express.
http://www.esa.int/esaCP/SEMVINVX7YG_index_0.html
Hubo océanos, y ahora mismo, hay hielo, bajo las arenas.
Marte Marte,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,
Una cosa que siempre me ha fascinado es la coincidencia Marte – LA Tierra.
http://es.wikipedia.org/wiki/Tierra_%28planeta%29
http://es.wikipedia.org/wiki/Marte_%28planeta%29
.- Dia de Marte (Periodo de Rotación) = 24,6229 horas
.- Dia de Nuestra (¿?) Tierra = 24,00 horas
.- Inclinación axial de Marte…………… = 23°26′
.- Inclinación axial de Nuestra Tierra = 25,19°
Como sabéis, la inclinación axial es lo inclinado que esta el eje de giro propio del planeta, respecto al plano de su órbita.
Es la calve de las estaciones (Verano, otoño, invierno, primavera).
No das inclinación axial a un planeta, y no tiene estaciones.
Le das demasiada (Creo que neptuno o urano tienen casi 90º), y no hay dios que viva allá. en verano el ‘polo norte’ siempre tiene dia, y en ‘invierno’, siempre noche la mitad del planeta.
Mirad los datos de Marte y La Tierra.
El Dia, y la inclinación axial , casi iguales (Diferencias de menos de un 5%).
¿Como se da tal casualidad en trozos de piedras separadas por centenares de millones de kilómetros?.
Hay por ahí ‘teorías’ del estilo de que Marte, y la tierra, no son del todo ajenos.
Vamos, que Marte fue la versión 1.0 y la tierra la versión 2.0 de una ingeniería que no podemos ni soñar.
Ingeniería para crear planetas habitables.
Me recuerda al famoso hexágono de Júpiter (Un día deberíamos tratar el tema entre todos, es tremendo).
Tonterías aparte, es sorprendente, familiar casi.
————————————————————————————-
Pregunta, a todos: Agua de Neutrones, el MED de ellos, y la duda sobre los Quarks.
————————————————————————————–
Paco, o los demas, que creo que aqui hay gente muy maja.
Una pregunta.
Si los neutrones están constituidos de Quarks en numero asimétrico, y por tanto, tienen momento eléctrico dipolar (MED) debido a la distribución no simétrica espacialmente de sus Quarks Constituyentes (Como la molécula de H2O, como bien dices), entonces, si tenemos un numero par de neutrones cerca uno de otro, y la temperatura de estos es lo bastante baja……………
Deberían unirse como las moléculas de H2O.
La fuerza nuclear (Los gluones, creo), no son inconveniente en principio, pues atraen, no repelen.
En la naturaleza, debería ser posible crear ‘agua de neutrones’.
Que yo sepa, nunca se ha encontrado ni un triste par de neutrones unidos, y hemos conseguido temperaturas muy pero que muy bajas (Recuerdo que, precisamente enfriando neutrones, se comprobó el carácter cuántico de la energía gravitatoria, saltaban de una altura a otra, pero no en puntos medios, allá por 2006).
Si jamas hemos conseguido ni ver agrupaciones de unos 2, 4, 6, 2000 neutrones (Sin protones, ellos solos, por parejas, en plan Club-Gay),,,,,,,,,,,,
¿No es una prueba de que no tienen MED, y por tanto, nuestro modelo de Quarks falla en algo grave?.
Nunca he odio que tales agrupaciones se hayan detectado, ni a baja temperatura.
Sus cargas internas (1/3 de la del electrón) y distancias mutuas (1 fermi, 10^(-15) metros), deben darlas mucha fuerza de union.
Saludos.
Tom, hay una cosa en la que te doy la razón (No te la doy en escabullirte, salirte por la tangente, cuando te pedí números).
La naturaleza no divide ni sabe de campos o fuerzas, simplemente, es, todo a la vez.
Pero su ser, nos es incognoscible, excepto a través de nuestras ‘leyes’, como decia quien bien sabeis, nuestros burdos cuerpos teoricos.
A veces me pregunto como investigaria la naturaleza una raza no humana.
Nostros funcionamos a base de conceptos, con los que construimos matrices N-Dimensionales de ellos, y la inter-relacion entre ellos, la definimos mediante nuevos conceptos (Matrices N-D cuya interrelación crea otras matrices N-D), etc. etc. etc.
En Ciencia, contrastamos nuestras lindas matrices conceptuales, con lo que nos dice la Reina Natura, y asi aprendemos.
En el fondo, somos muy simples.
Pero ¿El mismo concpeto de concepto, será siquiera usado por otras formas de ser?.
¿Hay otras formas de ‘entender’, ‘comprender’, o ‘sentir y percibir y recibir la coherencia’ de la naturaleza?.
A veces me casi sonrojo con humor, pensando que unos bichejos que ocupan la milésima parte del volumen de un planetilla del 3 al cuarto, de una estrella normalita de las afueras de una galaxia normalita, que pertenece a un cúmulo galactico normalito……………………..
Pretende saber lo que ocurrió una billonesima de segundo despues del momento en que , según dice ese bichejo, ‘se creo’ todo el universo.
Caramba, ¿No es ironico?.
.