Cada segundo de cada día, la Tierra es bombardeada por partículas del espacio exterior. Algunas de estas partículas son detenidas por la atmósfera de nuestro planeta, pero pueden dispersar otras partículas, mientras que otras pueden atravesar la atmósfera a gran velocidad y pasar fácilmente a través de cualquier cosa, incluyéndonos a nosotros.
No sentirás cómo estas partículas te atraviesan, pero surge una pregunta: ¿Cuántas partículas cósmicas están realmente pasando por tu cuerpo en cada instante?
Las partículas más comunes que nos atraviesan desde el espacio exterior son unas diminutas partículas fantasmales conocidas como neutrinos. “Se estima que 100 billones de neutrinos nos atraviesan cada segundo”, declaró Michael Pravica, profesor de física de la Universidad de Nevada, Las Vegas, a Live Science.
Los neutrinos apenas interactúan con la materia ordinaria. Casi todos nos atraviesan a nosotros y al resto del planeta sin dejar rastro. “El hecho de que la mayoría de estas partículas nunca interactúen con nosotros demuestra que existe una realidad subyacente a nuestra existencia, de la cual ni siquiera somos conscientes”, afirmó Pravica.
Los neutrinos se originan a partir de la actividad nuclear. Casi todos los neutrinos que nos atraviesan provienen de las reacciones de fusión nuclear que alimentan al sol, aunque algunos neutrinos se originan mucho más lejos, incluso en otras galaxias, explicó Lu Lu, profesora asistente de física en la Universidad de Wisconsin-Madison, a Live Science.
Otras partículas extraterrestres que impactan continuamente la Tierra son los rayos cósmicos: partículas cargadas eléctricamente y de alta energía que viajan a casi la velocidad de la luz desde todas las direcciones, según la Universidad de Chicago. Si bien las reacciones nucleares del Sol producen rayos cósmicos de muy baja energía, la gran mayoría proviene de fuera del sistema solar. Estos pueden generarse cuando estrellas lejanas explotan como supernovas, cuando la materia cae en agujeros negros supermasivos o cuando colisionan galaxias, según la Universidad de Chicago.
Los rayos cósmicos están compuestos principalmente por protones, que son los núcleos de los átomos de hidrógeno, o por los núcleos atómicos de elementos más pesados (que contienen tanto protones como neutrones), como el helio o el hierro. Los electrones y los positrones (las antipartículas de los electrones) también constituyen una pequeña fracción de los rayos cósmicos.
Según Lu, cuando los rayos cósmicos impactan la Tierra, generalmente son bloqueados por las moléculas de aire en las capas altas de la atmósfera. Sin embargo, estas colisiones pueden generar lluvias de partículas secundarias que llegan al suelo. Entre ellas se encuentran los muones, partículas subatómicas con carga negativa muy parecidas a los electrones, pero con una masa más de 200 veces mayor.
A nivel del mar en la Tierra, aproximadamente un muón atraviesa el planeta por cada 1 centímetro cuadrado por minuto, explicó Lu. “Para una persona, la cifra oscila entre decenas y cientos por segundo”, señaló. “Aproximadamente uno o dos pasan por una mano cada segundo”.
Debido a que los muones tienen carga eléctrica, pueden interactuar con la materia que encuentran. “Sus trayectorias se pueden visualizar en una cámara de niebla”, una caja de vapor en la que se puede observar un rastro de niebla cuando una partícula cargada atraviesa el vapor, explicó Lu.
En cambio, los neutrinos no tienen carga eléctrica. Además, prácticamente no tienen masa. Estas dos características dificultan enormemente su detección, razón por la cual a menudo se les denomina “partículas fantasma”.
Detección de partículas cósmicas
Los científicos estiman la cantidad de neutrinos que atraviesan nuestros cuerpos registrando “la pequeña fracción que choca con la materia dentro o cerca de un detector”, explicó Lu. “Todo lo demás se deduce a partir de esos pocos”.
Por ejemplo, el Observatorio de Neutrinos IceCube en la Antártida rodea 1 kilómetro cúbico de hielo con miles de sensores de luz. “Cuando un neutrino interactúa con un núcleo atómico en el hielo, produce partículas cargadas de alta velocidad, y esas partículas emiten un tenue destello de luz Cherenkov azul, que los sensores registran”, explicó Lu. “A partir del patrón y el brillo de esa luz, podemos reconstruir la energía y la dirección del neutrino”.
Para estimar cuántos neutrinos atraviesan la Tierra basándonos en estas interacciones registradas, “consideramos el tamaño del detector, su tiempo de funcionamiento, su eficiencia de detección y la probabilidad de que un neutrino de una energía determinada interactúe”, explicó Lu. “Es como estimar la cantidad de peces en un río a partir de los pocos que quedan atrapados en una red muy gruesa. Si se conoce el tamaño de la red, el tiempo que estuvo en el agua y la facilidad con la que los peces se escapan, se puede calcular la cantidad total de peces en todo el río”.
En lo que respecta a los neutrinos que estudia IceCube, aunque billones de ellos atraviesan nuestros cuerpos cada segundo, casi ninguno interactúa con nuestros átomos. “Cabría esperar no más de una interacción en el cuerpo, quizás unas pocas, a lo largo de toda la vida”, dijo Lu.
Estas interacciones poco frecuentes no tendrían prácticamente ningún efecto sobre nosotros. Dado el escaso aporte energético que generaría una interacción de este tipo, estos neutrinos “no representan ningún riesgo para la salud”, afirmó Lu.
En cambio, las lluvias de partículas resultantes de los impactos de rayos cósmicos pueden afectar la biología humana. “A nivel del suelo, los muones predominan entre las partículas cargadas penetrantes que nos llegan procedentes de las lluvias de rayos cósmicos”, explicó Lu. “A mayor altitud, y especialmente durante los viajes en avión, otras partículas secundarias, en particular los neutrones, contribuyen significativamente a la dosis biológicamente relevante”.
Sin embargo, los efectos de estas lluvias de rayos cósmicos suelen ser mínimos. “Para una persona promedio, la radiación cósmica aporta aproximadamente 0,4 milisieverts al año, lo que equivale a unas pocas radiografías de tórax a lo largo del año, de un fondo natural total de unos 2,4 milisieverts provenientes de todas las fuentes”, explicó Lu. “La dosis varía con la altitud, la latitud y el blindaje. A nivel del suelo, los muones y otras partículas de rayos cósmicos no se consideran un riesgo significativo para la salud. La vida en la Tierra ha estado expuesta a ellos desde sus inicios”.
Así pues, cada segundo, unos 100 billones de neutrinos y entre decenas y cientos de muones atraviesan tu cuerpo, y tal vez una pequeña dispersión de neutrones y otras partículas cósmicas o restos de partículas cósmicas que impactan en la atmósfera. Estas partículas cósmicas podrían dar lugar a diversos descubrimientos. Por ejemplo, los científicos han utilizado detectores de muones para identificar pasadizos ocultos en pirámides. Además, “los neutrinos de alta energía nos permiten estudiar algunos de los entornos más violentos y, de otro modo, ocultos del universo, como las regiones que rodean los agujeros negros, las estrellas en explosión y otros potentes aceleradores cósmicos”, afirmó Lu.
“Debido a que los neutrinos interactúan tan débilmente, pueden escapar de regiones densas que la luz no puede penetrar”, explicó. “Por lo tanto, transportan información directamente desde los lugares donde se producen algunas de las partículas más energéticas de la naturaleza”.
En definitiva, “las partículas que fluyen a través de nosotros son un recordatorio constante de que no estamos separados del universo”, dijo Lu. “Somos parte de una historia cósmica que se remonta a 13.800 millones de años“.
Fuente: Live Science.