Daniel Cano Ott
El
neutrón es una partícula neutra (i.e. sin carga eléctrica, de ahí su nombre) y forma, junto al protón, los
núcleos atómicos. Fue descubierto en 1932 por el físico birtánico
James Chadwick, lo que le otorgó el premio Nobel de física en 1935.
Enrico Fermi, uno de los padres de la energía nuclear, realizó sendos experimentos con neutrones que le llevaron al premio Nobel en 1938 por el descubrimiento de nuevos elementos radioactivos y el estudio de las reacciones con neutrones lentos. También le permitieron conjeturar que el neutrón, a pesar de ser neutro, tiene una distribución de carga en su interior: positiva en el centro y negativa en su exterior. Tal hipótesis, vigente durante décadas incluso tras el desarrollo de la
teoría de los quarks, parece haber dejado de ser válida a la luz de nuevos experimentos.
Figura 1. Estructura del neutrón, formado por un quark "up" y dos quarks "down".
Un artículo publicado el 14 de Septiembre en la prestigiosa revista
Physical Review Letters (PRL 99 - 2007, página 112001) revela que el profesor
Gerald A. Miller (Universidad de Washington) parece haber descubierto que el neutrón tiene una estructura más compleja. Tras analizar varios conjuntos de datos obtenidos en diferentes experimentos recientes (del Thomas Jefferson National Accelerator
Facility, Bates Linear Accelerator del Massachusetts Institute of Technology y MAMI, el Microtrón de la Universidad Johannes Gutenberg de Mainz), ha concluido que el neutrón es eléctricamente negativo en el centro, pasa a ser positivo en el interior y vuelve a ser negativo en la superficie. Según las palabras del propio Miller, "una partícula puede ser eléctricamente neutra y seguir teniendo propiedades relacionadas con la carga. Sabemos desde hace tiempo que el neutrón posee esas propiedades, pero ahora las entendemos mejor".
Figura 2. Distribución de carga dentro del protón (arriba) y el neutrón (abajo) en función del radio "b" (en fermis) sobre un plano transversal que corta cada nucleón. Se puede observar que para el protón, la distribución de carga representada por una línea roja es siempre positiva. Por el contrario, para el neutrón adopta valores negativos para radios pequeños inferiores a 0.3 fm, pasa a ser positiva entre 0.3 y 1.4 fm y finalmente es levemente negativa a valores superficiales entre 1.4 f y 2 fm. Crédito G.A. Miller, PRL 99 - 2007.
Los resultados de Miller pueden tener implicaciones notables en la comprensión de la interacción nuclear fuerte, la más intensa de todas las fuerzas "conocidas" del universo. Las otras son la gravitación, la electromagnética y la nuclear débil. A distancias tan cortas como el radio del neutrón, inferiores a 1 fm (1 fm = 1 fermi = 10-15 cm), las fuerzas electromagnéticas son intensísimas. A pesar de ello, la interacción fuerte es tal que resulta imposible separar entre sí a los quarks que forman el neutrón. Un mejor entendimiento de la distribución de fuerzas eléctricas dentro de los nucleones ayudará sin duda a una mejor comprensión de las fuerzas que permiten que existan.