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  • 2 de julio de 2019

    Medición más precisa de una de las constantes físicas

    Medición más precisa de una de las constantes físicas
    Experimento con neutronesTU WIEN

       MADRID, 2 Jul. (EUROPA PRESS) -

       Una constante física, que es de gran importancia para la investigación básica, ahora se ha vuelto a medir, con una precisión mucho mayor que nunca.

       Hay algunos valores numéricos que definen las propiedades básicas de nuestro universo. Son tal como son, y nadie puede decir por qué. Estos incluyen, por ejemplo, el valor de la velocidad de la luz, la masa del electrón o las constantes de acoplamiento que definen la fuerza de las fuerzas de la naturaleza.

       Una de estas constantes de acoplamiento, la "constante de acoplamiento del vector axial débil" (abreviada a gA), ahora se ha medido con una precisión muy alta. Esta constante es necesaria para explicar la fusión nuclear en el sol, para comprender la formación de elementos poco después del Big Bang o para comprender experimentos importantes en física de partículas. Con la ayuda de sofisticados experimentos de neutrones, el valor de la constante de acoplamiento gA ahora se ha determinado con una precisión de 0,04 por ciento. El resultado ahora se ha publicado en la revista Physical Review Letters.

       Hay cuatro fuerzas fundamentales en nuestro universo: electromagnetismo, fuerza nuclear fuerte y débil, y gravedad. "Para calcular estas fuerzas, debemos conocer ciertos parámetros que determinan su fuerza, y especialmente en el caso de una interacción débil, esto es un asunto complicado", dice Hartmut Abele del Instituto de Física Subatómica y Atómica de TU Wien, la Universidad Tecnológica de Viena. La interacción débil juega un papel crucial cuando ciertas partículas se transforman en otras, por ejemplo, cuando dos protones se fusionan en un núcleo en el sol y uno de ellos se convierte en un neutrón. Para analizar tales procesos, se debe conocer la "constante de acoplamiento del vector axial débil" gA.

       Ha habido diferentes intentos de medir la gA. "Para algunos de ellos, sin embargo, se requerían correcciones sistemáticas. Los principales factores perturbadores pueden cambiar el resultado hasta en un 30 por ciento", dice Hartmut Abele en un comunicado.

       Un principio de medición diferente llamado PERKEO fue desarrollado en la década de 1980 en Heidelberg por Dirk Dubbers. Hartmut Abele ha estado involucrado en el trabajo sobre los detectores PERKEO durante muchos años, él mismo ha desarrollado "PERKEO 2" como parte de su disertación. Colabora con su ex alumno, el profesor Bastian Märkisch de TU Munich y Torsten Soldner del Institut Laue-Langevin en Grenoble para mejorar significativamente la medición. Con "PERKEO 3", ahora se han realizado nuevas mediciones en Grenoble, superando con creces todos los experimentos anteriores en términos de precisión.

       El detector PEREKO analiza los neutrones, que se descomponen en protones y emiten un neutrino y un electrón. "Esta emisión de electrones no es perfectamente simétrica", explica Hartmut Abele. "Por un lado, se emiten unos pocos electrones más que por el otro, eso depende de la dirección de giro del neutrón". El detector PERKEO utiliza fuertes campos magnéticos para recolectar los electrones en ambas direcciones y luego los cuenta. A partir de la fuerza de la asimetría, es decir, la diferencia en el número de electrones en las dos direcciones, uno puede deducir directamente el valor de la constante de acoplamiento gA.

       En muchas áreas de la física moderna, es muy importante conocer el valor exacto de la constante de acoplamiento gA: Aproximadamente un segundo después del Big Bang, comenzó la "nucleosíntesis primordial", que forma los primeros elementos. La proporción de elementos creados en ese momento depende (entre otras cosas) de gA. Estos primeros segundos de nucleosíntesis determinan la composición química del universo actual. Además, el gran misterio de la relación entre la materia oscura y la materia ordinaria está relacionado con esta constante de acoplamiento. Por último, pero no menos importante, es crucial para aumentar la precisión de los experimentos a gran escala, como las colisiones de partículas en el CERN.