Los primeros indicios sobre la existencia de la fuerza nuclear débil surgen de ciertas hipótesis realizadas por el físico italiano Enrico Fermi en el año 1934 en concordancia con las ideas sugeridas por Pauli el año anterior sobre la existencia de una nueva partícula elemental sin carga eléctrica ni masa. Pero resultaron tan enormemente difíciles de aceptar que la prestigiosa revista científica Nature rechazó publicar el trabajo de Fermi al considerar que las ideas que se exponían eran demasiado especulativas y remotas de la realidad.
En aquella época se sabía que existían ciertas sustancias químicas que se podían desintegrar de forma "espontánea", desapareciendo y dando lugar o otras nuevas desde que Becquerel y Pierre y Marie Curie descubrieran la radioactividad natural. Las observaciones realizadas demostraban que esas desintegraciones se podían clasificar en 3 grandes grupos que dieron por llamar alfa, beta y gamma.
En una de la primeras reacciones radioactivas estudiadas el uranio desaparecía para dar lugar a otros dos elementos químicos y liberar una importante cantidad de calor: U(238) > Th(234) + He(4). Observando el espectro energético de los núcleos de helio (denominada radiación alfa) se vió que era discreto; es decir, la velocidad con la que salían despedidos los núcleos de helio podía tener unos pocos valores concretos. Dado que el uranio que se desintegra está en reposo toda la energía de la reacción proviene de su masa merced a la célebre relación de Einstein (E = mc^2). Esa energía "se invierte" en dar masa a la partículas que se crean. Pero al haber todavía un remanente de energía sobrante, ésta se traduce en energía cinématica de la partículas producidas. Como los nucleos de helio son mucho más ligeros que el torio (Th), este último parece prácticamente seguir en resposo mientras se puede medir la velocidad con la que sale la radiación alfa y de ahí obtener la energía cinética. El hecho de que esa energía mostrara valores concretos, a saltos, era lógico, ya que del balance de masas entre el átomo de uranio y los productos de desintegración era constante.
De igual manera otro tipo de radiación, denominada gamma, mostraba un espectro discreto en las partículas producidas.
En cambio, en la desintegración beta, en la que hoy en día sabemos que en esencia un neutrón se desintegra en un protón y un electrón, ese último muestra una espectro continuo. Si tanto el neutrón inicial como el protón están en reposo y todas las partículas tienen una masa constante un espectro contínuo en la energía de la única partícula que sale disparada da a entender que a veces sobre más y otras veces menos energía, cuando la energía de partida es siempre la misma. Es decir, se viola el principio de conservación de la energía. De hecho también se violan los principios de conservación del momento lineal y del momento angular aunque no me extenderé en analizar este respecto.
El hecho es que Fermi formula la existencia de una nueva partícula "invisible", que no puede ser detectada ya que no tiene masa ni carga eléctrica: el neutrino. Y lo hace creando una nueva y sofisticada formulación matemática que sentará las bases de la Teoría Cuántica de Campos. Como esa partícula es invisible la parte de la energía generada en la desintegración beta que se lleva no la vemos y es la que daría cuenta del balance energético total, así como del momento lineal y angular faltante.
No los neutrinos, sino los equivalentes antineutrinos, pudieron ser medidos en 1959 aprovechando las partículas salientes de un reactor nuclear con lo que esa idea quedó confirmada. De la mano de otros experimentos y nuevas ideas todo ello fue evolucionando hasta dar pie formalmente a la teoría de la fuerza de interacción débil. La esencia de esta fuerza, probablemente la más extraña de todas las conocidas hasta ahora, es que es la única que facilita que unas partículas se puedan convertir en otras. Es decir, ESTA FUERZA CAMBIA TODO LO QUE TOCA. O lo que es lo mismo, TODO LO QUE ELLA TOCA, CAMBIA. Eso sí, eso solamente sucede si dos partículas se acercan entre sí muchísimo, lo suficiente para que ambas puedan sentir el campo de interación de la otra, cuyo alcance es muy corto, el más corto de largo de todas las fuerzas conocidas.
A pesar de que el alcance de este fuerza sea tan corto, puede resultar tremendamente energética, precismente por involucrar la conversión de masa en energía mencionada más arriba. Es decir, es tremendamente improbable que se produzca una reacción nuclear débil, sobretodo si lo consideramos en el medio ambiante en el que vivimos, pero en el caso de producirse se libera mucha energía. De hecho, la energía liberada en una desintegración nuclear beta es del orden de un millón de veces superior a la liberada por una de las reacciones químicas más energéticas que conocemos: la combustión del metano.
Sin embargo, en el interior del Sol, los átomos de hidrógeno se encuentran en un medio de elevadísima densidad por la gran presión que sufren a cuenta de la ingente candidad de masa que soportan, siendo la temperatura elevadísima también. En esas condiciones, en las que inicialmente no había neutrones todavía, las reacción nucleares suceden continuamente, y en ellas básicamente se fusionan cuatro protones (núcleos de hidrógeno) para crear nucleos de helio. En este proceso dos protones se convierten en dos neutrones, liberándose un electrón positivo (antipartícula del electrón) y un antineutrino. Este y otros procesos nucleares van liberando un gran cantidad de energía que asciende hacia la superfice y es expulsada hacia el exterior a través de las llamaradas o viento solar, lo que hace que gran cantidad de partículas cargadas, además de fotones, lleguen hasta nuestra planeta. Parte de estas partículas cargadas entran a nuestra atmósfera por los polos atraídas por el campo magnético terrestre, afectando al "metabolismo" de la Tierra a través de la incidencia sobre la metereología que tiene la distribucíón de estas partículas en la ionosfera.
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