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Los muones revelan los enormes voltajes dentro de una tormenta eléctrica

febrero 18, 2019
Patricia

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Los muones revelan los enormes voltajes dentro de una tormenta eléctrica

Una llovizna invisible de partículas subatómicas ha demostrado que las tormentas eléctricas pueden almacenar voltajes eléctricos mucho más altos de lo que pensábamos.

Usando muones, parientes más pesados de los electrones que constantemente llueven sobre la superficie de la Tierra, los científicos sondearon las entrañas de una tormenta en el sur de la India en diciembre de 2014. El potencial eléctrico de la nube -la cantidad de trabajo necesario para mover un electrón de una parte de la nube a otra- alcanzó los 1.300 millones de voltios, según informan los investigadores en un estudio aceptado en Physical Review Letters. Eso es 10 veces el voltaje más grande que se había encontrado anteriormente al usar globos para hacer mediciones similares.

Los altos voltajes dentro de las nubes chispean relámpagos. Pero a pesar del hecho de que las tormentas eléctricas se ciernen sobre nuestras cabezas, «realmente no tenemos una buena idea de lo que está sucediendo en su interior», dice el físico Joseph Dwyer, de la Universidad de New Hampshire en Durham, que no estuvo involucrado en la investigación.

Los globos y las aeronaves pueden monitorear sólo parte de una nube a la vez, lo que dificulta la obtención de una medición precisa de todo el asunto. Pero los muones se abren paso, de arriba a abajo. «Los muones que penetran en las nubes de truenos son una sonda perfecta para medir el potencial eléctrico», dice el físico Sunil Gupta del Instituto Tata de Investigación Fundamental de Mumbai, India.

Gupta y sus colegas estudiaron el comportamiento de los muones con el experimento GRAPES-3 en Ooty, India, que observa alrededor de 2,5 millones de muones cada minuto. Durante las tormentas eléctricas, esa tasa disminuye, ya que los muones, que están cargados eléctricamente, tienden a ser desacelerados por los campos eléctricos de una tormenta eléctrica. Esto significa que menos partículas transportan suficiente energía para registrarse en los detectores de los científicos.
Usando simulaciones por computadora de una tormenta eléctrica, los investigadores determinaron el potencial eléctrico necesario para explicar la caída de los muones observados durante la tormenta de 2014. El equipo también estimó la energía eléctrica de la tormenta: era similar a la de un gran reactor nuclear, de unos 2.000 millones de vatios.

El resultado es «potencialmente muy importante», dice Dwyer. Pero «con cualquier cosa que sea nueva, tienes que esperar y ver qué pasa con las medidas adicionales.» Y el simulacro de tormenta eléctrica de los investigadores se simplificó, dice. Consistía en una región con carga positiva y otra con carga negativa, mientras que las tormentas reales son más complejas.

Sin embargo, si se confirma, tales voltajes altos dentro de una tormenta eléctrica podrían explicar una observación desconcertante: Algunas tormentas envían ráfagas de luz de alta energía, llamadas rayos gamma, hacia arriba (SN: 5/30/15, p. 12). Pero los científicos no entienden completamente los procesos que podrían crear tal luz energética. Si las tormentas eléctricas alcanzan el nivel de mil millones de voltios, eso podría explicar la misteriosa luz.

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