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Quilo de Ciencia

El quilo, con “q” es el líquido formado en el duodeno (intestino delgado) por bilis, jugo pancreático y lípidos emulsionados resultado de la digestión de los alimentos ingeridos. En el podcast Quilo de Ciencia, realizado por el profesor Jorge Laborda, intentamos “digerir” para el oyente los kilos de ciencia que se generan cada semana y que se publican en las revistas especializadas de mayor impacto científico. Los temas son, por consiguiente variados, pero esperamos que siempre resulten interesantes, amenos, y, en todo caso, nunca indigestos.

La desintegración más lenta del universo

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Solo alrededor del 5% de la masa/energía del universo está constituida por materia ordinaria. Alrededor del 27% es materia oscura y el 68% restante, energía oscura. Basados en diversas observaciones, los físicos han desarrollado teorías sobre qué propiedades deberían tener las partículas de la materia oscura y han diseñado instrumentos capaces de detectarla si sus teorías son correctas. Uno de estos instrumentos detectores se encuentra en el Laboratorio Nacional del Gran Sasso, localizado a 1.400 metros de profundidad bajo el macizo del Gran Sasso, en Italia central, a unos 120 km de Roma.

Los científicos habían determinado de qué material debería estar compuesto un presunto detector de partículas de materia oscura para detectarla con mayor probabilidad. Este material no era otro que xenón 124 líquido. El xenón 124 contiene en su núcleo 54 protones y 70 neutrones. Los físicos habían predicho que el xenón 124 es un elemento inestable, su núcleo contiene un exceso de protones que, puesto que poseen carga positiva, se repelen. Son los neutrones los que, digamos, sirven de pegamento para los protones. Si el número de neutrones no es suficiente, el núcleo es inestable. En el caso del xenón 124, la predicción de sus propiedades mantenía que este debía convertirse en el elemento estable llamado teluro, el número 52 de la tabla periódica, perteneciente a la familia del oxígeno y del azufre.

La conversión de xenón 124 en teluro 124 solo es posible mediante el muy improbable proceso de que dos protones del núcleo se unan a dos electrones de las capas electrónicas internas del propio átomo de xenón y se conviertan, al mismo tiempo, en dos neutrones.

¿Qué tiene esto que ver con la materia oscura? Resulta que el detector para esta debía contener más de mil kilogramos de xenón 124 ultra puro y protegido de los rayos cósmicos a 1.400 metros de profundidad. El detector era así también adecuado para intentar observar, por primera vez, si la transformación predicha del xenón 124 en teluro 124 sucedía o no. Pues bien, las predicciones se revelaron ciertas: el xenón 124 se convierte en teluro 124.

Los científicos calcularon también la vida media de la transformación, es decir, cuánto tiempo haría falta para que desapareciera la mitad de la cantidad de xenón 124 que hay ahora en el universo. Estos revelaron que la vida media del xenón 124 es de alrededor de mil millones de veces mayor que la edad actual el universo.

¿Y la materia oscura? ¿Han detectado algo? Por el momento, no. Seguimos en la oscuridad, aunque el experimento ha arrojado sin duda una nueva luz sobre los increíbles procesos radiactivos que tienen lugar en algunos de los átomos que forman la materia ordinaria del universo.

Jorge Laborda, 29 de septiembre de 2019.

Más información en el Blog de Jorge Laborda.

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