Los investigadores que estudian la naturaleza laberíntica de los núcleos atómicos dicen haber respondido a una pregunta que ha desconcertado a los físicos durante más de medio siglo: ¿Por qué el isótopo radiactivo conocido como carbono 14 se descompone tan lentamente? El descubrimiento podría conducir a una mejor comprensión del funcionamiento de la fuerza nuclear fuerte, una de las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza.
Dentro del conjunto de isótopos comunes -como el carbono-11, el nitrógeno-13 y el oxígeno-15- el carbono-14 es una tortuga entre las liebres, y una tortuga dolorosamente lenta. Mientras que sus primos tardan apenas minutos u horas en desintegrarse, sólo la mitad del componente de carbono-14 de una sustancia determinada desaparece al cabo de 5.730 años, habiéndose convertido en nitrógeno-14. Esta larga vida media ha convertido al isótopo en una herramienta inestimable para los arqueólogos a la hora de determinar la edad de la materia orgánica, ya sea vegetal o animal. Analizando la relación entre el carbono-14 y el nitrógeno-14, los investigadores pueden determinar, dentro de un estrecho margen, cuándo fue la última vez que la muestra en cuestión respiró o realizó la fotosíntesis. Esto se debe a que cuando un organismo muere, deja de ingerir carbono, incluido el carbono-14.
Sin embargo, la razón por la que el carbono-14 decae mucho más lentamente que otros isótopos ha seguido siendo esquiva, y los investigadores han discutido durante décadas sobre el mecanismo. Por mucho que lo hayan intentado, nadie ha sido capaz de describir la mecánica de la desintegración del carbono-14, afirma el físico Gerald Brown, de la Universidad de Stony Brook, en Nueva York. Brown es uno de los miembros del dúo que a principios de la década de 1990 propuso una explicación para el peculiar comportamiento del núcleo del carbono-14, denominada escala Brown-Rho. «Es una idea muy denostada», dice Brown.
La teoría dice lo siguiente: Los protones y neutrones del núcleo de cualquier elemento están unidos por la acción de unas partículas subatómicas llamadas mesones, que van y vienen entre ellos. Los mesones son portadores de dos versiones de la fuerza nuclear fuerte, que impide que el núcleo se separe. Según la escala Brown-Rho, en otros isótopos la diferencia de fuerza entre las dos versiones -llamadas fuerza central y fuerza tensorial- es lo suficientemente grande como para que los núcleos sean inestables, es decir, que se descompongan rápidamente. Pero en el carbono-14, las dos versiones están casi en equilibrio, lo que permite que el isótopo persista mucho más tiempo. Sin embargo, finalmente el núcleo sucumbe a la inestabilidad y el elemento se transmuta en nitrógeno-14.
Hasta ahora, sin embargo, nadie ha podido confirmar la teoría matemáticamente. En un próximo número de Physical Review Letters, Brown y su colega de la Universidad de Stony Brook, Jeremy Holt, han completado nuevos cálculos que, según ellos, verifican la idea. El equipo de Holt informa de que la sensibilidad de la desintegración del carbono-14 a la fuerza tensorial está efectivamente detrás del proceso. «Este es el mecanismo básico que conduce a la larga vida que predecimos», dice Holt.
Los hallazgos también reafirman la primera mención de la conexión entre la fuerza tensorial y la desintegración del carbono-14, hecha por el físico israelí Igal Talmi en 1954, señala el físico Larry Zamick de la Universidad Rutgers en Piscataway, Nueva Jersey. Pero siguen existiendo limitaciones, dice. Los cálculos sólo cubren ciertas interacciones de mesones dentro de la cáscara del núcleo de carbono, dice Zamick. Por ello, recomienda que el equipo intente ampliar sus conclusiones para cubrir «un modelo de cáscara más amplio».
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