La partícula invisible: El Neutrino

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Raúl Mendoza Nieto
hace 6 años
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1 La partícula invisible: El Neutrino por Roberto A. Lineros Rodriguez. Pontificia Universidad Católica de Chile. Charla Colegio Santa Cecilia p. 1/15

2 Motivación y Temario Dar un vistazo al área de física de Neutrino y tratar de entender sus potencialidades. Para esto: Breve descripción de las fuerzas. El Modelo Estándar de Partículas. El Neutrino. Por qué es invisible? Fuentes de Neutrinos y areas de investigación. Charla Colegio Santa Cecilia p. 2/15

3 La Fuerzas Fundamentales. En la naturaleza existen 4 fuerzas fundamentales. Todas ellas están presentes en cada proceso. Gravedad: Fuerza entre masas. Responsable de la estructura a gran escala del universo. Partícula asociada: Gravitón Charla Colegio Santa Cecilia p. 3/15

4 La Fuerzas Fundamentales. En la naturaleza existen 4 fuerzas fundamentales. Todas ellas están presentes en cada proceso. Interacción Fuerte: Fuerza responsable de la estabilidad del núcleo atómico y de los nucleones. Partícula asociada: Gluón Charla Colegio Santa Cecilia p. 3/15

5 La Fuerzas Fundamentales. En la naturaleza existen 4 fuerzas fundamentales. Todas ellas están presentes en cada proceso. Interacción Débil: Mayor responsable de la radioactividad y de diversos procesos nucleares. Partícula asociada: Bosones Z y W Charla Colegio Santa Cecilia p. 3/15

6 La Fuerzas Fundamentales. En la naturaleza existen 4 fuerzas fundamentales. Todas ellas están presentes en cada proceso. Electro-magnetismo: Fuerza entre cargas eléctricas. La luz es una de sus formas. Partícula asociada: Fotón Charla Colegio Santa Cecilia p. 3/15

7 El Modelo Estándar de Partículas. Toda la materia está constituida por quarks y leptones. Estos ladrillos básicos forman las estructuras más complejas que conocemos: Protones y Neutrones están formados por Quarks. Los átomos están formados por Protones, Neutrones y electrones. Charla Colegio Santa Cecilia p. 4/15

8 El neutrino. Los neutrinos están desde aproximadamente 15 mil millones de años atrás junto con el inicio del Universo. En 1930, Wolfgang Pauli necesitó inventar una partícula hipotética para poder satisfacer el principio de conservación de energía y momentum. Algunas de sus propiedades debían ser: más liviana que el electrón. sin carga eléctrica. En 1932, se descubrió el neutrón. Este descubrimiento motivó a Enrico Fermi a bautizar a la partícula de Pauli como neutrino. Charla Colegio Santa Cecilia p. 5/15

El neutrino. En base a esta nueva partícula, Fermi construye la teoría de las interacciones débiles (base del modelo estándar). Esta teoría explica algunos de los procesos de fisión nuclear.

9 El neutrino. En base a esta nueva partícula, Fermi construye la teoría de las interacciones débiles (base del modelo estándar). Esta teoría explica algunos de los procesos de fisión nuclear. Lo que motivo a Frederick Reines y a Clyde Cowan a ubicar un experimento para detectar neutrinos, cerca de un reactor nuclear. Finalmente entre se detecto el neutrino, comprobándose la idea de Pauli. Charla Colegio Santa Cecilia p. 6/15

10 El neutrino y el Modelo Estándar En el Modelo Estándar El neutrino pertenece al grupo de los leptones. Es decir, no interactúa mediante la interacción fuerte. su masa es idénticamente cero. Además se han descubierto 3 generaciones de leptones (3 de neutrinos). Charla Colegio Santa Cecilia p. 7/15

11 Por qué es invisible? El neutrino al ser una partícula neutral no siente la fuerza electromagnética. Es decir, el neutrino es invisible, pero invisible indetectable Estas partículas son las únicas que sienten solamente la interacción débil. son capaces de atravesar cualquier material casi sin interactuar. Charla Colegio Santa Cecilia p. 8/15

12 Fuentes de Neutrinos Existen variada fuentes de Neutrinos. provenientes desde el Sol. provenientes de los Rayos Cósmicos. remanentes del Big Bang. provenientes de los reactores nucleares. provenientes del cuerpo humano. provenientes de la tierra. y mas aún... Charla Colegio Santa Cecilia p. 9/15

Neutrinos Solares Son el resultado de todos

Se estima que es Sol emite 2 10 38 neutrinos

40 mil millones de neutrinos por segundo en

13 Neutrinos Solares Son el resultado de todos los procesos nucleares que existen en el Sol. Se estima que es Sol emite neutrinos por segundo, de los cuales la tierra recibe 40 mil millones de neutrinos por segundo en un cm 2 Charla Colegio Santa Cecilia p. 10/15

14 Neutrinos provenientes de los Rayos Cósmicos Cuando un Rayo Cósmico de alta energía choca con la atmósfera terrestre produce una lluvia de partículas. Muchas de ellas son neutrinos. Charla Colegio Santa Cecilia p. 11/15

15 Neutrinos remanentes del Big Bang El universo nació en una gran explosión. Los modelos de Big Bang predicen un fondo cósmico de radiación (fotones) y de neutrinos. En el Big Bang se estima un numero de 330 neutrinos por cm 3, en nuestros tiempos, neutrinos por cm 3. Charla Colegio Santa Cecilia p. 12/15

16 Neutrinos de la actividad humana Los reactores nuclear son las fuentes de neutrinos más grandes que el hombre haya producido nunca. Una planta nuclear estándar radia cerca de neutrinos por segundo. El cuerpo Humano contiene cerca de 20 miligramos de Potasio 40. Por el decaimiento de este elemento, nosotros emitimos aprox. 340 millones de neutrinos por día. Charla Colegio Santa Cecilia p. 13/15

17 Poder Radioactivo de la Tierra Como el resultado de medir la cantidad de neutrinos provenientes de la radioactividad natural de la Tierra. Esta tiene un potencia de [Giga Watts]. Charla Colegio Santa Cecilia p. 14/15

18 Conclusiones Física de Neutrinos es una de las áreas de la física, presente en diversos fenómenos de la naturaleza. Su estudio nos puede brindar una mejor comprensión de inicio del universo, así como de la composición de la Tierra. Aún faltan mucho años para poder tener una real comprensión de estas partículas. FIN Charla Colegio Santa Cecilia p. 15/15

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