muón

En el hielo antártico se esconde un detector del tamaño de un kilómetro cúbico. No capta luz, sino partículas fantasma: los neutrinos. Pero a veces puede aparecer una bestia muy distinta: un par de muones que nacen juntos y se dispersan en un amplio abanico. Ese patrón no puede dibujarlo ninguna partícula conocida de la materia ordinaria.

En el anillo de 21 kilómetros de Protvino, en las afueras de Moscú, se planeó alguna vez acelerar protones. Hoy, ese mismo túnel podría albergar una máquina muy diferente: un colisionador de muones. El muón es un pariente pesado del electrón, y ahí reside su fuerza.

La Luna es una esfera sin aire hecha de un denso escombro rocoso llamado regolito. Cuando partículas rápidas del espacio chocan contra ella, en el suelo nacen muones, parientes inestables de los electrones, pero doscientas veces más pesados. La mayoría vuela hacia abajo y se apaga en la profundidad.

La colisión de dos estrellas de neutrones es un laboratorio cósmico donde la materia se comprime hasta densidades inimaginables. En los primeros instantes tras la fusión, se forma una nube ardiente que se enfría emitiendo neutrinos. Estas partículas invisibles se llevan la energía y dictan cuánta materia será expulsada al espacio y qué elementos pesados se sintetizan.

En el interior de una estrella de neutrones, el remanente de una estrella que explotó, la materia está tan comprimida que una cucharadita pesa miles de millones de toneladas. Entre esta materia superdensa, quizás actúe un tipo especial de fuerza, una que solo afecta a los neutrinos muónicos y tauónicos.

En las profundidades de la Tierra, bajo una gruesa capa de granito, los detectores capturan a unos visitantes raros del espacio: los muones. Estas partículas nacen en lo alto de la atmósfera cuando los rayos cósmicos chocan contra los núcleos de los átomos del aire.

El electrón y el muón son migajas magnéticas. Su magnetismo es ligeramente mayor que dos (en unidades especiales), y esta 'fracción excedente' (momento magnético anómalo) surge del constante oleaje en el vacío: pares de partículas que aparecen y desaparecen por un instante.

Núcleos atómicos envueltos en esponjosos abrigos de electrones: con semejante ropa, no hay abrazo que valga. Pero cambia el abrigo ligero por uno pesado: el muón, una partícula del modelo estándar, comprime la nube casi 200 veces.

Un enorme depósito de agua ultrapura está escondido en las profundidades de Japón. Sus paredes están cubiertas de miles de lámparas sensibles a la luz que captan débiles destellos: las huellas de partículas fantasma que atraviesan la columna de agua. Este detector, Super-Kamiokande, ha estado observando el cielo durante mucho tiempo en busca del eco de neutrinos de antiguas explosiones estelares.

Un intérprete que, a mitad de camino por la sala, de repente empieza a transmitir el mensaje al revés. Algo así podría hacer un neutrino —esa partícula fantasma que apenas interactúa con la materia— si en su camino se encuentra con una nube de materia oscura ultraligera.

La fusión nuclear, la unión de un protón con un núcleo de boro-11, promete una fuente de energía casi ideal: sin flujo de neutrones peligrosos, solo un flujo de partículas cargadas que se puede convertir directamente en corriente eléctrica.

Una mota de polvo flota en el aire, sostenida por un rayo de luz invisible. A su alrededor hay aire normal, pero a veces salta una pequeña chispa en la mota. Por primera vez, los científicos han observado de cerca estas descargas y han descubierto que no las provoca la propia mota, sino visitantes invisibles del espacio y de la tierra.

En los primeros minutos del Big Bang, el Universo preparó un cóctel de hidrógeno, helio y una pizca de litio.

Durante una tormenta, el cielo funciona como una gigantesca batería: en la nube se acumula carga eléctrica y el rayo la descarga. Esa carga es invisible, pero la detectan las partículas cósmicas: los muones, que llueven constantemente sobre la Tierra desde el espacio.

Dos estrellas tenues giran tan cerca que una arranca materia de la otra, como una cuchara que retira con cuidado la espuma del caldo. Los astrónomos han calculado por primera vez el destino de estas parejas: las enanas ultrafrías y las enanas marrones, los habitantes más fríos y apagados de la galaxia. Antes se pensaba que el intercambio de masa entre ellas era imposible: demasiado frágiles.

En un anillo subterráneo de 27 kilómetros de circunferencia, los protones se aceleran hasta casi la velocidad de la luz y se hacen chocar de frente. En el punto de impacto se recrean por un instante condiciones similares a las de la primera billonésima de segundo tras el nacimiento del Universo.

Dos equipos de radiotelescopios apuntaron sus antenas a dos nubes de gas: una en el mismo centro de la Vía Láctea y otra en sus tranquilas afueras. En ambas nubes hay moléculas de metanol —un alcohol que en el espacio actúa como un diminuto péndulo: absorbe y emite ondas de radio a frecuencias estrictamente definidas.

El núcleo atómico normalmente sigue sus propias leyes: su desintegración no depende de la temperatura, la presión ni los vecinos en la molécula. Pero el isótopo uranio-235m tiene una excepción sorprendente.

En algún lugar sobre nuestras cabezas, cada segundo, un protón acelerado a energías millones de veces mayores que las del Gran Colisionador de Hadrones impacta contra la atmósfera. Golpea una molécula de aire y se genera una cascada: una extensa lluvia atmosférica de miles de partículas.

Cada segundo, partículas invisibles provenientes del espacio se estrellan contra la atmósfera terrestre: son los rayos cósmicos. Al chocar con las moléculas del aire, generan lluvias de partículas secundarias, entre las que abundan especialmente los muones.

Un muón es como un electrón, pero 207 veces más pesado. Cuando entra en la materia, se frena como una bala en un banco de arena y, en cada giro de su trayectoria, emite rayos X. Gracias a esos rayos se puede saber qué átomos ha encontrado el muón: así funciona el método llamado MIXE. Permite ver el interior de un objeto sin desmontarlo, como una radiografía de materiales.

El muón es como un electrón, pero 200 veces más pesado. Cuando se detiene en un trozo de silicio, es atraído hacia el núcleo atómico como un imán atrae un clavo. El núcleo recibe energía extra y empieza a "hervir": de él salen distintas partículas: protones, deuterones, tritones y partículas alfa.

En los años treinta, Pauli comprendió: sin unas diminutas partículas fantasmales, la energía de las estrellas no cuadraba. Así nacieron los neutrinos, viajeros intangibles que lo atraviesan todo.

Todo objeto en el vacío cae con la misma aceleración: en esto se basa la gravedad de Einstein. Pero hasta ahora la regla solo se había probado con partículas de materia ordinaria. Ahora entra en juego el muonio: un átomo exótico donde el núcleo es un antimuón y la corteza es un electrón común.

El muón es un diminuto trompo que gira en el turbulento mar del vacío. Su eje magnético apunta ligeramente desviado de lo que predice el Modelo Estándar. La desviación es de apenas unas millonésimas, pero para los físicos es todo un enigma. El vacío no es una calma muerta.

Durante 36 días, el ciclón tropical Freddy azotó el océano Índico: el más longevo registrado en la historia. Los meteorólogos lo siguieron con satélites, aviones y estaciones terrestres. Pero un detalle se les escapaba a todos los instrumentos: la densidad exacta del aire en el corazón del vórtice. Y es precisamente eso lo que determina hacia dónde girará el ciclón mañana.