¿Cómo unas partículas invisibles revelan secretos del universo?

Transcripción

1. 0:07 El mundo es un lugar extraño.
2. 0:09 Nuestros ojos son instrumentos maravillosos,
3. 0:12 pero no nos dejan ver todo lo que existe en el mundo.
4. 0:16 Siempre me ha fascinado la idea de que existen partes del universo
5. 0:19 que no podemos ver porque están muy lejos,
6. 0:22 porque son muy pequeñas,
7. 0:24 o porque existen en una realidad aparte,
8. 0:28 paralela a la nuestra o desconectada de la nuestra.
9. 0:31 Suena a ciencia ficción, pero es real.
10. 0:34 Lo maravilloso es que a pesar de no poder ver estas partes con nuestros ojos,
11. 0:40 las podemos alcanzar con nuestra mente y entender con nuestra ciencia.
12. 0:45 Cada segundo, cada centímetro cuadrado del cuerpo de cada uno de nosotros
13. 0:49 es atravesado por un millón de millones de partículas invisibles,
14. 0:55 diminutas y muy ligeras, sin que lo notemos.
15. 0:59 Estas partículas, llamadas neutrinos,
16. 1:02 ven a nosotros, a la auditividad,
17. 1:03 a nuestro territorio y a la Tierra,
18. 1:06 como objetos prácticamente transparentes.
19. 1:08 Un millón de millones o un billón
20. 1:11 es un número tan grande que desafía la imaginación.
21. 1:15 Es unas 15 veces el número de personas que actualmente habitan la Tierra.
22. 1:20 Es el número de neuronas en un cerebro humano promedio.
23. 1:24 Es el número de estrellas en nuestra galaxia, la Vía Láctea.
24. 1:27 Y es el número de galaxias en el universo conocido.
25. 1:30 Un billón es un número tremendamente grande.
26. 1:33 Y este es el número de neutrinos que en solo un segundo
27. 1:37 atraviesa cada centímetro cuadrado de la superficie terrestre.
28. 1:41 Un neutrino es lo que en física llamamos una partícula elemental.
29. 1:44 Es decir, que no puede ser dividida en partículas más pequeñas.
30. 1:47 No tiene estructura.
31. 1:49 Los neutrinos no llevan carga eléctrica.
32. 1:51 Y debido a esto no es fácil atraparlos como podríamos hacerlo con un imán.
33. 1:56 Los neutrinos son extraordinariamente ligeros.
34. 1:59 De hecho, hasta hace poco pensábamos que su peso era exactamente cero.
35. 2:03 Hoy sabemos que no es cero, pero que son muy ligeros.
36. 2:07 De hecho, es tan difícil pesarlos que no sabemos exactamente cuán ligeros son.
37. 2:12 Lo único que sabemos es que deben ser unas 100 billones de veces más ligeros
38. 2:18 que una sola molécula de cafeína,
39. 2:20 que dicho sea de paso es el combustible de los físicos.
40. 2:23 Pero ¿de dónde vienen los neutrinos?
41. 2:25 La fuente más intensa y más cercana a nosotros es el Sol.
42. 2:30 Los mismos procesos que generan la luz solar
43. 2:33 generan una cantidad abundante de neutrinos constantemente.
44. 2:37 Los neutrinos son producidos cerca del centro solar.
45. 2:41 Atraviesan cientos de miles de kilómetros desde el centro hasta la superficie,
46. 2:45 recorriendo gases a temperaturas y densidades altísimas sin siquiera notarlo.
47. 2:50 Una vez que emergen del Sol, viajan 150 millones de kilómetros hasta llegar a la Tierra.
48. 2:56 El viaje no los afecta.
49. 2:58 En la Tierra la atraviesan y emergen del lado opuesto para continuar un viaje
50. 3:03 que los llevará a la Tierra.
51. 3:03 El viaje no los afectará hasta los confines del Universo.
52. 3:06 A diferencia de la luz, los neutrinos son las partículas más antisociales que conocemos.
53. 3:14 La luz cuando se encuentra como un obstáculo es reflejada, es absorbida,
54. 3:20 o, como esta linterna, no atraviesa el objeto.
55. 3:26 Si esta linterna no fuera una linterna que emite luz, sino neutrinos,
56. 3:30 estos neutrinos atravesarían el piso del auditorio,
57. 3:34 continuarían atravesando el subsuelo, toda la Tierra, y saldrían del otro lado.
58. 3:41 El número de neutrinos que atraviesa el cuerpo de cada uno de ustedes durante toda su vida
59. 3:47 será aproximadamente unas diez veces el número de granos de arena en todas las playas de toda la Tierra.
60. 3:54 Aún así, los neutrinos son tan antisociales que solamente uno o dos de estos chocarán contra sus cuerpos.
61. 4:02 En realidad, chocarán contra algunos de los átomos de sus cuerpos, pero no se preocupen,
62. 4:05 son totalmente inofensivos.
63. 4:08 Ahora, si tuviéramos que esperar, digamos, unas ocho décadas para ver un par de neutrinos,
64. 4:15 entonces cualquier información que nos traigan sobre su lugar de origen
65. 4:21 no podríamos conocerla en tiempos, en escalas humanas.
66. 4:28 Una solución sería juntar a todos ustedes, unas 450 personas, en una habitación,
67. 4:36 encerrarlas durante unas cuantas décadas. Olviden momentáneamente el problema con eso.
68. 4:42 Y al término de este plazo, unos cuantos miles de neutrinos habrían interactuado con sus cuerpos.
69. 4:49 Con la tecnología correcta, estos choques podrían haber sido detectados.
70. 4:54 Ahora, unos cuantos miles de neutrinos es un número nada despreciable.
71. 4:57 El problema es que tendríamos que haber esperado décadas para poder verlos.
72. 5:02 Y los físicos son bastante impacientes.
73. 5:07 La solución es simplemente construir detectores más grandes.
74. 5:12 Los detectores de neutrinos actuales son unas diez mil veces más grandes
75. 5:21 que lo que sería un cuerpo humano como detector de neutrinos.
76. 5:24 Un cuerpo humano tiene unos 70 litros principalmente de agua.
77. 5:28 Un detector actual de neutrinos tiene aproximadamente 150 litros.
78. 5:32 O sea, 50 mil toneladas de agua.
79. 5:34 Imaginen un cilindro de 40 metros de largo, 40 metros de diámetro,
80. 5:39 lleno de 50 mil toneladas de agua.
81. 5:44 Sería bastante más grande que este auditorio.
82. 5:47 El interior de este tanque permanece en completa oscuridad.
83. 5:51 Las paredes internas están recubiertas de miles de sensores de luz exquisitamente sensibles
84. 5:57 como para detectar incluso los más tenues destellos de luz que ocurran dentro del agua.
85. 6:02 Los sensores de luz están permanentemente monitoreando los átomos del agua.
86. 6:07 Ocasionalmente uno de los átomos, perdón, una de las partículas del agua se moverá rápidamente.
87. 6:13 Esta partícula es un electrón.
88. 6:15 Aparentemente se moverá sin haber sido golpeada previamente.
89. 6:18 En realidad se moverá porque un átomo del agua habrá sido golpeado previamente por un neutrino.
90. 6:27 El electrón al moverse rápidamente creará un destello de luz breve
91. 6:32 pero que puede ser detectado por los sensores en las paredes internas.
92. 6:37 Esencialmente, cada destello de luz detectado por los sensores
93. 6:42 corresponde a un neutrino que interactuó dentro del agua.
94. 6:45 Con nuestros detectores gigantes podemos no esperar ocho décadas para ver dos neutrinos
95. 6:52 sino que podemos encontrar más o menos 15 neutrinos cada día viniendo del sol.
96. 6:58 Suena poco pero es un buen avance.
97. 7:00 Y nos permite hacer algo que no podíamos hacer antes.
98. 7:05 Y es ver al sol no con luz sino con neutrinos.
99. 7:11 Esta es una foto del sol en neutrinos.
100. 7:14 El centro es el disco solar.
101. 7:16 A medida que uno se aparta del disco solar hay menos neutrinos.
102. 7:20 Hay más neutrinos concentrados al centro.
103. 7:22 Esta es probablemente la fotografía con tiempo de exposición más largo de la historia.
104. 7:27 Se necesitaron unos 400 días
105. 7:30 para poder acumular una cantidad de neutrinos suficientemente grande
106. 7:35 como para poder crear esta imagen.
107. 7:37 Claramente, detectar neutrinos es bastante difícil.
108. 7:43 Pero rinde frutos.
109. 7:45 Y les voy a mostrar cómo.
110. 7:47 Hasta hace no mucho no sabíamos cómo el sol era capaz de mantenerse constantemente caliente.
111. 7:52 El sol es la base de toda la vida en la Tierra, de la nuestra.
112. 7:56 De hecho, las primeras ideas de cómo el sol se mantenía caliente
113. 8:00 pensaban que era a través de la combustión de carbón.
114. 8:04 La misma combustión de carbón que tenemos nosotros en las fogatas.
115. 8:07 Si hubiera sido así, el sol no hubiera podido durar más de unos cuantos miles de años.
116. 8:12 Sin embargo, sabemos que el sol y todo el resto del planeta del sistema solar
117. 8:17 han existido durante un tiempo muy superior.
118. 8:19 Unos 4.600 millones de años.
119. 8:22 La única alternativa viable para mantener al sol tan caliente durante tanto tiempo
120. 8:29 recién la conocimos a mediados del siglo XX y se llama fusión nuclear.
121. 8:33 En la fusión nuclear, cuatro átomos de hidrógeno,
122. 8:37 que es el material o elemento químico más abundante dentro del sol,
123. 8:41 cerca del centro solar y a temperaturas de unos 16 millones de grados centígrados,
124. 8:46 se juntan o se funden para crear un átomo del elemento químico inmediatamente más pesado, helio.
125. 8:54 La fusión nuclear convierte materia en energía.
126. 8:58 El 98% de esa energía es emitida en forma de luz y calor, que es la que vemos,
127. 9:03 pero el 2% es emitida en forma de neutrinos,
128. 9:06 y es este 2% que da pie a la imagen que están viendo ahora.
129. 9:11 Esto ilustra uno de los resultados más profundos de la ciencia moderna,
130. 9:16 que para poder estudiar el cuerpo astronómico más grande y prominente
131. 9:20 es necesario hacerlo a través de las cosas más pequeñas y elusivas, los neutrinos.
132. 9:25 En el universo, las escalas más pequeñas y las más grandes no están desconectadas.
133. 9:31 Para estudiar lo más grande, tenemos que hacerlo a través de lo más pequeño.
134. 9:35 Pero no todos los neutrinos vienen del sol.
135. 9:38 Algunos vienen de nuestra propia tecnología, como en plantas nucleares,
136. 9:41 y nos permiten monitorear su funcionamiento.
137. 9:45 Otros neutrinos son generados en el interior de la Tierra por minerales radioactivos
138. 9:50 y nos permiten conocer la composición profunda de la Tierra
139. 9:53 que de otra manera no podríamos alcanzar.
140. 9:56 Otros neutrinos tienen un origen más dramático, en la muerte de estrellas,
141. 10:00 y nos revelan cómo, al morir, las estrellas devuelven al universo el material
142. 10:04 con el que se formarán nuevas estrellas, nuevos planetas y quizás vida.
143. 10:10 Otros neutrinos, los más extremos, vienen desde los lugares más distantes del universo.
144. 10:16 Vienen de tan lejos que no sabemos exactamente cómo son producidos.
145. 10:20 Ni dónde son producidos.
146. 10:22 Lo único que sabemos es que, sea lo que sea que los producen,
147. 10:25 tienen que ser los eventos más violentos del universo.
148. 10:29 Mi trabajo como físico teórico es precisamente averiguar
149. 10:34 de dónde vienen estos neutrinos extremos y qué nos están diciendo sobre el espacio profundo.
150. 10:39 La forma en que desarrollo mi trabajo, como en toda la ciencia, es el método científico.
151. 10:46 Observación, hipótesis, comprobación y repetición del ciclo
152. 10:51 para encontrar una explicación exitosa de la observación.
153. 10:53 En la práctica, el proceso es mucho más caótico y menos lineal.
154. 10:56 Pero a grandes rasgos, esto describe la metodología.
155. 11:00 Ahora, ¿por qué finalmente estudiamos neutrinos?
156. 11:04 En última instancia, ¿por qué hacemos ciencia básica?
157. 11:08 Hay dos respuestas a esta pregunta.
158. 11:12 La primera, y la más comúnmente empleada,
159. 11:17 es que, al hacer ciencia básica,
160. 11:19 se induce invariablemente el desarrollo tecnológico
161. 11:23 y éste lleva al desarrollo económico y a una mejor calidad de vida.
162. 11:27 Esto es totalmente cierto.
163. 11:29 Pero quiero hablarles sobre la segunda respuesta.
164. 11:32 La segunda respuesta apela a una vena fundamental y común
165. 11:36 a todos los seres humanos, y es la curiosidad.
166. 11:40 La mayoría de científicos en ciencias naturales
167. 11:44 no investigan con miras a llegar a un producto práctico.
168. 11:49 Investigan más bien para satisfacer una curiosidad indómita
169. 11:53 que los lleva a responder preguntas abiertas.
170. 11:56 De hecho, en el siglo XIX,
171. 12:00 cuando James Clerk Maxwell inventó la teoría del electromagnetismo,
172. 12:04 no tenía idea de que nuestra tecnología sería basada en la electricidad.
173. 12:09 A inicios del siglo XX, cuando Marie Curie descubrió los primeros elementos radioactivos,
174. 12:14 no imaginaba las aplicaciones de la radioactividad en la industria y en la medicina.
175. 12:19 Cuando Albert Einstein desarrolló una descripción mejorada de la gravedad,
176. 12:24 no tenía idea de que necesitaríamos este conocimiento
177. 12:28 para poder construir los GPS que llevamos en nuestros teléfonos celulares.
178. 12:32 Cuando Carl David Anderson descubrió la primera antipartícula, el positrón,
179. 12:37 no sabía qué décadas más tarde se usaría para poder tomar fotografías del interior del cuerpo humano.
180. 12:43 La ciencia básica está llena de estos ejemplos.
181. 12:46 La ciencia es una actividad ennoblecedora en sí misma.
182. 12:49 De la misma forma que lo son el arte y las humanidades.
183. 12:54 Es la respuesta a una pulsión fundamentalmente humana,
184. 12:57 la pulsión de averiguar, el impulso primate de saber cómo funcionan las cosas.
185. 13:02 Claude Lévi-Strauss, el padre de la antropología moderna, dijo
186. 13:06 el científico no es aquel que da las respuestas correctas,
187. 13:11 es quien hace las preguntas correctas.
188. 13:14 Nuestra ciencia está en constante movimiento y transformación.
189. 13:20 Solo en el área de neutrinos hay muchas preguntas abiertas.
190. 13:24 La belleza de la ciencia es que tenemos una forma de contestarlas que nos mantiene honestos.
191. 13:29 Es siempre la naturaleza misma la que guía nuestro progreso
192. 13:33 y que evita que nos engañemos a nosotros mismos,
193. 13:36 lo cual es más fácil de hacer de lo que ustedes creen.
194. 13:40 Finalmente, el Perú, el mundo, ha entendido que hacer ciencia tiene valor en sí mismo
195. 13:48 y ha iniciado un plan integral
196. 13:49 de apoyo al pregrado, al posgrado y en contacto con la industria
197. 13:55 que está comenzando a rendir frutos de la misma manera
198. 13:57 que el apoyo a la educación escolar también está rindiendo frutos.
199. 14:02 En el futuro, con suerte, menos genios morirán sin saber sobre su magia.
200. 14:09 El mundo es más raro de lo que parece.
201. 14:13 El mundo tiene partes que son invisibles a nuestros ojos,
202. 14:16 pero que no son inalcanzables a nuestra atención.
203. 14:19 A nuestra ciencia, a nuestra imaginación, a nuestras manos y a nuestra capacidad de crear.
204. 14:26 Existen partículas fantasmales de las que ahora ustedes estarán permanentemente conscientes,
205. 14:31 que los atraviesan constantemente en números inimaginablemente altos.
206. 14:37 Maravíllense de la capacidad de la raza humana imperfecta y caótica
207. 14:42 de elevarse sobre sus propios problemas para buscar respuestas a una curiosidad que es indomable.
208. 14:50 Gracias.

Transcripción automática. Puede equivocarse, sobre todo con nombres propios.