viernes, 22 de febrero de 2013

Una sonda para penetrar hasta el manto terrestre


MADRID, 21 Feb. (EUROPA PRESS) - Investigadores de la Universidad de Amherst y la Universidad de Texas en Austin, ambas en Estados Unidos, describen en la revista 'Science' una nueva técnica que algún día podría revelar en mayor detalle la composición y características de la tierra profunda. El único inconveniente es que la técnica se basa en una quinta fuerza de la naturaleza, además de la gravedad, las fuerzas nucleares débil y fuerte y el electromagnetismo, que aún no ha sido detectada pero que algunos físicos de partículas cree que puede existir. Los físicos llaman a este tipo de fuerza de largo alcance interacción spin-spin. Si existe, esta nueva fuerza exótica conectaría la materia en la superficie terrestre con cientos o incluso miles de kilómetros de materia por debajo y en zonas profundas del manto de la Tierra. Los bloques de construcción de átomos, electrones, protones y neutrones separados por grandes distancias "sentirán" la presencia de los otros. "Lo más gratificante y sorprendente de este proyecto fue darse cuenta de que la física de partículas en realidad podría ser utilizada para estudiar el interior terrestre", dice Jung-Fu "Afu" Lin, profesor asociado de la Escuela Jackson de Geociencias en la Universidad de Texas en Austin, autor del estudio junto a otros colegas. Cuando científicos de la tierra han intentado estudiar cómo varían con la profundidad factores tales como la concentración de hierro y las propiedades físicas y químicas de la materia, por ejemplo, utilizando la forma en la que el terremoto retumba por la tierra o por medio de experimentos de laboratorio diseñados para imitar las intensas temperaturas y presiones de la Tierra profunda, han obtenido respuestas diferentes. La quinta fuerza, suponiendo que exista, podría ayudar a reconciliar estas líneas conflictivas. El manto de la Tierra es una gruesa capa geológica intercalada entre la fina corteza exterior y el núcleo central, compuesto principalmente de minerales que contienen hierro.
Los átomos de los minerales y las partículas subatómicas que componen los átomos tienen una propiedad llamada espín, que puede imaginarse como una flecha que apunta en una dirección particular. Se cree que el campo magnético de la Tierra hace que algunos de los electrones en estos minerales del manto sean ligeramente polarizados por el espín, es decir, las direcciones en las que giran no son completamente aleatorias, aunque sí tienen alguna orientación preferida. Estos electrones se han denominado geoelectrones. El objetivo de este proyecto era ver si los científicos pueden utilizar la propuesta de largo alcance de interacción spin-spin para detectar la presencia de estos geoelectrones distantes. Los investigadores, dirigidos por Larry Hunter, profesor de Física en la Universidad de Amherst, crearon por primera vez un modelo informático del interior de la Tierra para cartografiar las densidades esperadas y las direcciones de giro de los geoelectrones. El modelo se basa en parte en los conocimientos adquiridos a partir de experimentos de laboratorio de Lin que miden el giro de los electrones en minerales a altas temperaturas y presiones del interior de la Tierra. Este mapa dio a los científicos las pistas acerca de la fortaleza y las orientaciones de las interacciones que pueden esperar detectar en su ubicación específica en el laboratorio en Amherst, Massachusetts. En segundo lugar, los investigadores utilizaron un aparato especialmente diseñado para buscar interacciones entre geoelectrones profundas en las partículas subatómicas en el manto y la superficie terrestre. Los experimentos del equipo esencialmente exploraron si los espines de los electrones, neutrones o protones en diferentes laboratorios pueden tener una energía diferente, dependiendo de la dirección con respecto a la que estaban apuntando con respecto a la tierra.

  INTERACCIONES MUY DÉBILES
"Sabemos, por ejemplo, que un imán tiene una energía más baja cuando está orientado paralelo al campo geomagnético y se alinea con esta dirección particular, que es como funciona una brújula --explica Hunter--. Nuestros experimentos eliminaron esta interacción magnética y analizaron si podría haber algún otro tipo de interacción con nuestros giros experimentales. Una interpretación de esta otra interacción es que podría haber una interacción de largo alcance entre los espines en nuestro aparato y los giros del electrón dentro de la Tierra, que han sido alineados por el campo geomagnético. Ésta es interacción spin-spin de larga distancia que estábamos buscando". Aunque el aparato no fue capaz de detectar estas interacciones, los investigadores pudieron al menos inferir que tales interacciones, si existen, deben ser muy débil, no más de una millonésima parte de la fuerza de la atracción gravitacional entre las partículas. Esta información resulta útil para que los científicos encuentren formas de construir instrumentos cada vez más sensibles a la búsqueda de la quinta fuerza difícil de alcanzar.

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