Una de las partículas fundamentales del núcleo atómico es el neutrón, junto con el protón. Investigadores de la Universidad Tecnológica de Viena están tratando de explicar las diferentes mediciones obtenidas para el tiempo de vida de los neutrones libres (ver: Benjamin Koch, Felix Hummel, “Exciting hint toward the solution of the neutron lifetime puzzle”, Physical Review D, 2024; 110-7).
Es importante señalar que los neutrones dentro del núcleo atómico tienen un tiempo de vida arbitrario, sin embargo, si los neutrones se encuentran libres eventualmente decaen, en promedio en unos quince minutos, convirtiéndose en un protón, un electrón y un antineutrino. El misterio con la medición del tiempo de vida del neutrón libre radica en que el resultado depende del estado en que se encuentra el neutrón.
En un reactor nuclear se producen constantemente neutrones, estos pueden ser extraídos formando un haz de neutrones libres y se puede medir su tiempo de vida, es decir, el tiempo que permanecen existiendo como neutrones antes de decaer en un protón, un electrón y un antineutrino. Otra forma de medir el tiempo de vida del neutrón libre consiste en introducir los neutrones en una “botella” magnética y allí realizar la medición de tiempo de vida.
El problema es que, contrario a lo que todo mundo esperaría, las dos mediciones no coinciden, estas difieren por aproximadamente ocho segundos. La diferencia es suficientemente grande como para atribuirla a un error experimental o de medición, sobre todo porque estos experimentos se han realizado en muchos laboratorios del mundo obteniendo siempre los mismos resultados, que como se ha dicho, son diferentes.
Los investigadores Koch y Hummel, autores del artículo mencionado, realizan una novedosa propuesta para explicar los resultados según la cual el tiempo de vida de los neutrones libres no es una constante fija, sino que depende del estado de excitación en que se encuentran. En su modelo se asocia el tiempo de vida del neutrón con su energía de excitación.
La propuesta es muy interesante, pero complicaría aún más los experimentos futuros pues ahora no solo se deberá buscar la detección del protón y del antineutrino sino también conocer la energía inicial de excitación de los neutrones libres.
Toda esta situación es un hermoso ejemplo de la actividad científica. Se realizan observaciones y se deben de buscar modelos basados en las teorías científicas conocidas para explicar las observaciones.
Podemos ahora comprender la tremenda emoción de estos investigadores y de toda la comunidad científica mundial que con ahínco buscará corroborar o refutar la propuesta hecha por los investigadores austriacos. Si están en lo correcto, este puede ser el primer paso de un premio Nobel.