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Adolfo Marroquín

Ciencia Fácil

Unos mirones llamados muones

01-rayos-cosmicos-muon-y-aplicacionesConviene empezar explicando qué o quiénes son los “muones mirones”, puesto que ciertamente no se trata de los vecinos de nuestro edificio o de nuestra urbanización; por el contrario, según la Real Academia Española, un muon es una partícula elemental inestable, de carga igual a la del electrón, que fue descubierta por el físico estadounidense Carl Anderson, en 1937.

Pero si queremos profundizar más sobre las características y propiedades de estos amigos un tanto “cotillas”, que acabamos de conocer, recurramos por ejemplo al Foro de la Industria Nuclear Española, donde nos informan que el muon, al ser una partícula elemental, no se descompone en otras partículas, y de que los muones sólo se encuentran de forma natural en los rayos cósmicos, y no existen de forma permanente en el universo, pues su existencia es muy efímera, al ser de sólo 2,2 microsegundos (Millonésima parte del segundo).

La masa del muon es muy pequeña, pese a ser unas 200 veces mayor que la del electrón, y debido a esa masa, los muones tienen gran capacidad de penetración, de forma que pueden penetrar varios metros de una roca antes de detenerse. Muchos de estos muones se crean en las capas altas de la atmósfera, y pueden atravesar ésta, hasta alcanzar la superficie de la Tierra, siendo su flujo pequeño, a pesar de lo cual nos llegan continuamente.

Los muones tienen la misma carga eléctrica que los electrones y se crean cuando los rayos cósmicos (partículas de alta energía procedentes del espacio exterior) impactan contra las moléculas de la atmósfera terrestre. Viajan a una velocidad muy cercana a la de la luz y bañan nuestro planeta desde todos los ángulos, hasta el punto de que sobre una superficie del tamaño de una mano incide aproximadamente un muon por segundo. Son también muy penetrantes: pueden atravesar cientos de metros de material sólido antes de ser absorbidos.

Esa presencia continua y su poder de penetración hacen que los muones sean perfectos para generar imágenes del interior de objetos grandes y densos sin dañarlos. Cuanto más denso es un material, más energía absorbe de los muones que lo atraviesan. Así pues, se pueden colocar detectores de muones alrededor de un objeto, medir con qué frecuencia llegan muones de diferentes energías y comparar el resultado con lo que cabría esperar si no hubiese ningún obstáculo. Al hacer esto, es posible obtener un perfil tridimensional del interior de cualquier objeto sin haberlo tocado y sin haber “entrado y mirado” físicamente dentro de él.

Los muones atmosféricos producidos por los rayos cósmicos son una de las formas naturales de radiación a la que estamos expuestos diariamente. Hasta las últimas décadas, su estudio se centraba en entender su origen y propiedades, pero actualmente se están investigando posibles aplicaciones, como podrían ser la de radiografiar pirámides, o cualquier tipo de construcción megalítica.

Durante años, los físicos han estudiado esta radiación para intentar entender qué la origina y cuáles son sus características. Mientras tanto, se siguen buscando aplicaciones prácticas. Una de las primeras aplicaciones de los muones atmosféricos la realizó el premio Nobel americano Luis Álvarez, que los utilizó para hacer una radiografía de la pirámide de Khafre en Giza, Egipto, donde colocó cámaras de detección bajo la pirámide que medían el flujo que le llegaba de distintas direcciones. Las diferencias de flujo indicarían la existencia de cavidades o cámaras escondidas en la pirámide. En aquel caso, era el año 1969, tras explorar el 20% de aquella pirámide, no se encontró ninguna evidencia de que tales cámaras existieran.

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Por el contrario, recientemente, la revista Investigación y Ciencia publicó un artículo dedicado a estas peculiares partículas, en el que informaba cómo en la actualidad habían servido a los arqueólogos a realizar el asombroso descubrimiento de una cámara oculta en la Gran Pirámide de Guiza.

Desde entonces los muones se han utilizado para más cosas, como por ejemplo obtener imágenes de la estructura de los volcanes e intentar predecir erupciones, al cartografiar la distribución de los canales de lava, los cuales absorben menos energía de los muones que la densa roca circundante, lo que sin duda podría ayudar algún día a predecir las, hasta ahora casi impredecibles, erupciones.

Y más recientemente se ha propuesto utilizar los muones para analizar los residuos nucleares o intentar descubrir material nuclear escondido en grandes contenedores. Analizando para ello la dispersión sufrida por los muones antes y después de pasar por el contenedor, para averiguar así el contenido de estos recipientes de embalaje, y conseguir realizar imágenes de su interior. En el caso de almacenes nucleares se pueden obtener imágenes detalladas de los residuos nucleares dentro del almacén.

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A pesar de hallazgos como el de la cámara oculta en la Gran Pirámide, el método sigue siendo incipiente. Se trata de una técnica nueva y muy especializada que proviene del mundo de la física de altas energías, y queda aún mucho por investigar en este campo. Sin embargo sigue la búsqueda para aplicar las peculiares características de los muones a resolver algunos problemas; por ejemplo, los expertos están intentando obtener una imagen del tapón de lava solidificada del Vesubio, con lo que, al combinar esta técnica con métodos geofísicos más tradicionales, esperan que los resultados ayuden a prever, ante una hipotética erupción, qué partes explotarían primero durante la misma.

Otros proyectos en marcha o previstos, concretamente en Italia, son el uso en arqueología, para cartografiado las cavidades y túneles del monte Echia, un asentamiento napolitano ocupado desde el siglo VIII antes de nuestra era. También planean buscar un supuesto acueducto escondido bajo la antigua ciudad de Cumas. Asimismo un grupo de investigadores está usando muones para indagar el interior de las paredes de la catedral de Florencia, las cuales datan del siglo XV y han comenzado a desarrollar grietas.

Como pueden ver, estas partículas elementales, llamadas muones, son unos auténticos mirones, con licencia para cotillear dentro de toda envoltura, por sólida que sea; de forma que si uno o varios muones llegan a su casa no se molesten en cerrarles la puerta, entrarán y nos contarán todo.

Adolfo Marroquín Santoña

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Sobre el autor

Adolfo Marroquín, Doctor en Física, Geofísico, Ingeniero Técnico Industrial, Meteorólogo, Climatólogo, y desde 1965 huésped de Extremadura, una tierra magnífica, cuna y hogar de gente fantástica, donde he enseñado y he aprendido muchas cosas, he publicado numerosos artículos, impartido conferencias y dado clases a alumnos de todo tipo y nivel, desde el bachillerato hasta el doctorado. Desde este blog, trataré de contar curiosidades científicas, sobre el clima y sus cambios, la naturaleza, el medio ambiente, etc., de la forma más fácil y clara que me sea posible.


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