¿Los indices de decaimiento nuclear dependen de la temperatura?

El debate sobre si los índices de decaimiento nuclear cambian con la temperatura se hace más acalorado.

En 1913, Pierre Curie y M. Kamerlingh Onnes midieron el índice de decaimiento del radio a temperatura ambiente y tras ser enfriado en hidrógeno líquido. Su conclusión era que el índice de decaimiento era completamente independiente de la temperatura. Desde entonces, numerosas investigaciones han demostrado que los decaimientos alfa y beta no están influidos por condiciones externas tales como la temperatura, presión del aire o el material que les rodea. Por contra, el decaimiento que sigue a la captura de un electrón se sabe que es susceptible de su entorno y por tanto tiene que colocarse en una categoría distinta.

En los últimos años, no obstante, un número de nuevos resultados han amenazado con dar la vuelta a esta descripción. Distintos grupos han demostrado que el índice de decaimiento alfa, beta y captura de electrones depende de la temperatura y de si están colocados en un material aislante o conductor. Esto es apasionante porque genera la posibilidad de tratar los residuos radiactivos. Pero también genera un problema para los físicos de partículas cuyo Modelo Estándar asume que los índices de decaimiento no pueden verse influidos por factores externos.

Los resultados anómalos son desconcertantes. Un grupo encontró que el emisor alfa polonio-210, cuando se coloca en un contenedor de cobre a 12 Kelvin tenía una vida media de un seis por ciento menos que a temperatura ambiente. Otro informe afirmaba que la vida media del emisor beta(-), oro-198, era de un 3,6 por ciento más larga a 12 Kelvin que a temperatura ambiente. Y otro grupo demostró que la vida media del berilio-7, el cual decae por captura de electrón, depende del material en el que esté colocado, incrementándose en un 0,9 por ciento en el paladio a 12 Kelvin y un 0,7 por ciento en el indio a 12 Kelvin. Incluso hay una teoría para explicar qué está pasando: que un efecto de apantallamiento a temperatura ambiente dentro de los contenedores metálicos influyen en la captura de electrones. Esto, por supuesto, tiene que afectar a todos los núcleos que decaen de esta forma.

Y si estas confusas afirmaciones no son suficientemente duras, otro grupo afirma que los índices de decaimiento están influidos por la distancia de la Tierra al Sol.

¿Qué está pasado en la Tierra

Hoy, retorna el funcionamiento normal con un informe sobre los índices de decaimiento dentro de un metal anfitrión de rutenio-97 por captura de electrón y rutenio-103 y rodio-105, ambos con emisión beta(-). John Hardy y sus colegas del Instituto Ciclotrón en la Universidad de Texas A&M midieron el índice de decaimiento de estos materiales a temperatura ambiente y a 19 Kelvin con una precisión que era, en la mayor parte de los casos, mucho mayor que en ningún experimento anterior.

¿Sus resultados? Ninguno, nada, cero. No encontraron dependencia de la temperatura en sus datos.

Las conclusiones que pueden derivarse de sus resultados ofrece una visión interesante de la naturaleza del proceso científico, donde es demasiado fácil descartar resultados nulos.

Aunque Hardy y su grupo señalan que no pueden hacer comentarios sobre la validez de los resultados del otro grupo, sus resultados nulos tienen una carga significativa sobre el estado del efecto de apantallamiento. Su experimento muestra que el efecto de apantallamiento no se aplica al rutenio-97 y por tanto no pueden ser un fenómeno general. Esto es un hallazgo significativo que se enviará a los teóricos para que salgan disparados hacia sus pizarras.

Tal vez más importante es el efecto de este resultado en la física de partículas, quienes han estado afilando sus lápices preparándose para reescribir sus libros de texto, y que la posibilidad de una dependencia de la temperatura, u otra dependencia, debería hacerles levantar la cabeza.

Hoy, parece que podrán descansar tranquilos. Al menos, hasta la siguiente ronda en este debate.

Artículo de referencia: arxiv.org/abs/0910.4338: Half-life of the Electron-Capture decay of Ru-97: Precision Measurement Shows No Temperature Dependence

Fecha Original: 27 de octubre de 2009