Muones y pirámides

Efecto túnel. Partículas
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Con el paso del tiempo y el desarrollo de la Física hemos ido aprendiendo que a nuestro alrededor hay más cosas de las que podemos «ver». Todo está compuesto por átomos, pero incluso estos, considerados por un tiempo indivisibles, están formados por diferentes partículas y estas a su vez por quarks.

Las Ciencias Físicas tienen una rama entera para el estudio de estos elementos, la Física de Partículas y una teoría para explicarlas, Teoría Unificada.

Dentro de este conglomerado de partículas vamos a rescatar a los muones (µ–). Fueron una de las primeras partículas que se pudieron detectar y aunque al principio se pensaba que eran partículas compuestas, posteriormente se descubrió que al igual que los electrones, se los puede definir como leptones «indivisibles». Por lo tanto dentro del Modelo Estándar se les clasifica, junto con sus antagonistas los antimuones, como leptones de segunda generación entre los electrones y los tauones. Es un fermión con spin ħ/2, de masa 200 veces la del electrón y una vida media de ts = 2,2 µs que es bastante larga.

Tabla de partículas (aqui)

Cuando su vida termina, los muones se desintegran. Dado que poseen masas tan grandes, suelen crear electrones acompañados de neutrinos y antineutrinos.

{\displaystyle \mu ^{-}\to e^{-}+{\bar {\nu }}_{e}+\nu _{\mu },~~~\mu ^{+}\to e^{+}+\nu _{e}+{\bar {\nu }}_{\mu }}

Desintegración de un rayo cósmico

Con los detectores de partículas podemos observar como se pasean estos muones por el cielo y a nuestro alrededor. Tienen una gran capacidad de penetración al ser muy energéticos y por lo tanto pueden llegar hasta casi cualquier parte de la superficie de la tierra. Los muones son partículas muy energéticas que surgen de la desintegración de otras partículas más energéticas. Necesitan tanta energía que no pueden producirse en la tierra(1). Entonces, ¿como puede ser que se encuentren tantos y por todas partes? Por los rayos cósmicos. Estos rayos están compuestos de protones altamente energéticos que al chocar con la atmósfera se desintegran en muones y otras partículas. Estos muones son lanzados en todas direcciones con la suficiente velocidad no relativista como para que lleguen a la superficie de la tierra antes de desintegrarse.

Si. En estos momentos tu cuerpo está siendo atravesado por muones. Pero no te preocupes, al contrario que con otro tipo de radiaciones, y a pesar de ser altamente energética, la incidencia es baja por lo que no afecta a nuestro organismo y es parte de la considerada «radiación ionizante de fondo».

Por lo tanto tenemos una partículas que podemos detectar y son capaces de atravesar casi cualquier superficie. ¿Que podemos hacer con ellas además de meterlas en un laboratorio?

La idea que más ha cuajado es la de utilizarlas para hacer «radiografías». Al igual que para ver dentro del cuerpo humano, los físicos llegaron a la conclusión de que podían utilizar los muones como si fueran Rayos X en exteriores y para grandes superficies. Según la densidad de incidencia de muones podemos hacer aproximaciones de los materiales que han atravesado y si «conocemos» parte de este recorrido podemos suponer el resto. Con esta técnica se han analizado por ejemplo la central nuclear de Fukusima después de la catástrofe o el interior de los volcanes.

Diagrama de ScanPyramids con la cámara colocada en horizontal.

El ultimo elemento «radiografiado» ha sido la Gran Pirámide de Guiza, tumba del Faraón Keops, y uno de los grandes misterios de la humanidad. Con la instalación de detectores por dentro y por fuera de la gran pirámide, los científicos de una colaboración internacional llamada Scan Pyramids han quedado sorprendidos al estudiar los datos obtenidos. Los muones son parcialmente absorbidos por la roca. Por lo tanto si se detectan pocos muones en un punto, muy probablemente es porque tienen que traspasar muchas piedras. Pro el contrario, si se detectan muchos muones, estos están atravesando el aire. Y en este caso se han detectado muchos muchos muones. Esto quiere decir que en el interior de la pirámide existe una cámara de aire del tamaño aproximado de un avión.

Esta nueva y misteriosa cámara está situada encima de la galería principal y aunque no se ha podido concluir si se encuentra en una posición horizontal o inclinada, añade mucho más misterio a una pirámide ya muy cargada.

Esta nueva técnica, dado el exito cosechado con este descubrimiento, seguramente será perfeccionada y aplicada a todo tipo de estructuras naturales y humanas mientras los arqueologos se afanan en encontrar la puerta a esta nueva cueva del tesoro.

Aclaraciones:

1- Esto es cierto pero solo de forma natural. En los aceleradores de partículas como los del CERN (Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire), se aceleran hadrones a grandes velocidades hasta que colisionan formando piones (π+ y π–) (otra partícula fundamental pero más grande) que desintegran en muones. Y todo esto en un espacio controlado que se puede analizar.

{\displaystyle {\begin{cases}\pi ^{+}\to \mu ^{+}+\nu _{\mu }\\\pi ^{-}\to \mu ^{-}+{\bar {\nu }}_{\mu }\end{cases}}}

Referencias y para leer más:

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