Arturo Fernández Téllez
Facultad de Ciencias Físico Matemáticas, BUAP
En la primera semana de agosto de 1994, en Erice, Italia, se llevó a cabo la International Conference on the History of Original Ideas and Basic Discoveries in Particle Physics. El evento fue realizado por el Ettore Majorana Center for Scientific Culture, Erice, Sicilia, como parte de los festejos por los cuatrocientos añost del nacimiento de Galileo Galilei o, como los italianos lo consideran, cuatro siglos de ciencia moderna. En dicho evento internacional se dieron cita la mayoría de los científicos que habían recibido el Premio Nobel en el área de partículas elementales hasta el año pasado (alrededor de once) y una gran cantidad de prestigiados científicos que han hecho aportaciones fundamentales en el área de la física de partículas, entre los que se encontraban, obviamente, Reines y Perlo. Durante una semana, todos ellos presentaron conferencias magistrales sobre sus trabajos. Al final de cada charla, las preguntas e intervenciones de los asistentes fueron también dignas del evento. El que esto escribe tuvo el honor de ser invitado a este acontecimiento como uno de los secretarios científicos de la reunión, esto es, redactores (``reconstructores'') de las preguntas y respuestas que se dieron al final de cada conferencia magistral Esto me permitió a mí y otros nueve ``jóvenes'' investigadores, interaccionar de una manera muy estrecha con aquellos ``gurús'' de la física. A continuación, se presenta un breve resumen de la plática impartida por Frederic Reines en la reunión internacional arriba descrita. En otra oportunidad se describirá en detalle la intervención del Prof. Perlo, ``El neutrino: de poltergeist* a partícula''.
Partícula: una entidad real
Desde la primera explosión nuclear ocurrida en Nuevo México en 1945, Reines
observó que además del evidente desastre oca- sionado por una bomba atómica,
ésta podía ser usada como la fuente de un pulso relativamente intenso de
neutrinos, aquellas partículas predichas por W. Pauli para explicar el
decaimiento
En 1951, Reines, junto con su colega Clyde Cowan, de Los Alamos, iniciaron el ambicioso proyecto de detectar neutrinos. Los primeros problemas aparecieron: ¿cuál sería la fuente de neutrinos?, ¿qué estrategia de detección usar?
De acuerdo a la teoría de Pauli-Fermi (1930-1934), el neutrino debería ser capaz de invertir el proceso del decaimiento beta nuclear. Por esta razón, Reines y Cowan se centraron en la reacción v + p --> + n + e+. La idea consistía en provocar esta reacción en medio de un gran recipiente con un líquido orgánico que permitiera registrar esta reacción mediante tubos fotomultiplicadores, colocados en las fronteras del recipiente que contenía al material ionizable. La interacción de neutrinos con protones produciría positrones (partículas con carga positiva, también llamados antielectrones), que al ser creados ionizarían al medio, el cual produciría centelleos que serían registrados por sensores ópticos, para luego ser convertidos en señales eléctricas. Estas señales permitirían analizar la reacción arriba descrita.
Una vez bosquejada la forma de detectar estas partículas eléctricamente neutras, el problema seguía: ¿cómo producir un flujo continuo de neutrinos? Además de las obvias razones, la propuesta de usar una bomba atómica como fuente de neutrinos tenía la desventaja de que esta fuente produciría una gran cantidad de positrones que dejarían señales similares a las ocasionadas por lo neutrinos. Además, por la propia naturaleza de las explosiones nucleares, sería difícil, si no imposible, contar con un alto número de señales de este tipo para realizar un buen tratamiento estadístico del fenómeno. Reines y Cowan encontraron que la alternativa era usar un reactor nuclear estable. El reactor que ellos usaron fue uno del tipo Handford, usado en la Segunda Guerra Mundial para producir plutonio. Comparado con los experimentos que se realizan en nuestros días, en donde se emplean cientos de materiales y decenas de científicos para llevar a cabo experimentos de altas energías, el experimento de Reines y Cowan parecería modesto, pero en los años cincuentas su experimento fue una gran empresa. La idea de usar 90 tubos fotomultiplicadores y detectores lo suficientemente grandes como para encerrar a un hombre, se conside-raba bastante fuera de lo común. Este ``gran experimento'' traía consigo múltiples preguntas, tales como: ¿sería el medio lo suficientemente transparente como para dejar pasar la luz por unos cuantos metros sin ser absorbida?, ¿qué efectos producirían las posibles reflexiones de la luz durante su camino?, ¿serían los tubos fotomul- tiplicadores lo suficientemente eficientes como para reproducir una señal tan débil? Por último, ¿no estarían monopolizando estos científicos la producción de tubos fotomultiplicadores?
En la figura 1 se muestra un esquema del proceso de detección del
neutrino de Pauli. Un antineutrino, proveniente del reactor de fisión
nuclear, incide sobre agua con cloruro de cadmio. De acuerdo a la
reacción
En junio de 1956, Reines y Cowan enviaron un telegrama a Pauli, quien se encontraba en Europa, en el CERN, notificándole el descubrimiento del neutrino. Existen testimonios de que el serio profesor Pauli interrumpió la conferencia que impartía y, después de comentar de manera entusiasta los resultados de estos dos norteamericanos, salió a festejar con champagne el descubrimiento. Su partícula dejaba de ser un poltergeist! Es importante mencionar que pasaron alrededor de 8 años para que fueran comprobados por otros científicos los resultados de Reines y Cowan. A final de la década de los setentas, se volvieron a observar reacciones del tipo Ve + p en reactores nucleares, con la finalidad de buscar oscilaciones de neutrinos.
El profesor F. Reines ha mantenido una intensa actividad en el área de la física de partícula elementales, en especial, la física de neutrinos. Él ha mostrado que el estudio de las propiedades físicas de esta extraña partícula, puede dar aún grandes sorpresas en la comprensión de lo que ocurre a distancias subnucleares. Hace unos años, cuando Reines y Cowan rebasaban los 60 años de edad, propusieron en Los Alamos un experimento para probar las diferencias entre los neutrinos Ve y Vu, recibiendo la siguiente respuesta del director de ese importante laboratorio: ``¡Hey!, muchachos, ustedes ya tuvieron suficiente diversión, vayan a hacer algo de provecho''.
Al final de su conferencia en Erice, Reines terminó con el siguiente comentario: ``Viendo en retrospectiva, pienso que tenemos mucho que agradecer (él y Cowan). En efecto, nosotros estuvimos en el lugar correcto, en el tiempo adecuado. La pista equivocada de detectar los neutrinos de Pauli-Fermi usando bombas atómicas, sólo podía darse en Los Alamos''.
(Nota: El material presentado en este trabajo se tomó de las Memorias de la International Conference on the History of Original Ideas and Basic Discoveries in Particle Physics, Erice, Italy, 1994, que serán publicadas próximamente).