MUÓN

En 1935, el físico japonés Hideki Yukawa intentó analizar matemáticamente el problema de la transferencia alternativa de cargas entre protón y neutrón esta debe correr a cargo de una partícula que posea cierta masa. Dicha masa se podría calcular tomando como base el alcance del campo de fuerza nuclear (evidentemente, un alcance muy parco, pues no se dejaba sentir más allá del ultramicroscópico núcleo). La masa estaría en razón inversa al alcance: a mayor masa, menor alcance. Resultó que la masa de la partícula apropiada figuraba en algún lugar entre las masas del protón y el electrón. Yukawa estimó que sería 200 o 300 veces mayor que la masa de un electrón.

Escasamente un año después se descubrió esa partícula tan especial. En el California Institute of Technology, Carl Anderson (descubridor del positrón), cuando examinaba las huellas dejadas por unos rayos cósmicos secundarios, halló un rastro muy corto, más curvilíneo que el del protón y menos que el del electrón. En otras palabras, la partícula en cuestión tenía una masa intermedia. Pronto se detectaron otros rastros semejantes, y las partículas recibieron el nombre de "mesotrones" o "mesones", para abreviar.

Más tarde se descubrió otra partícula perteneciente a este tipo de masa intermedia, que recibió el nombre de "mu mesón", "mesón mu" o "muón" ("mu" es una letra del alfabeto griego; hoy se emplea ya casi todo este alfabeto para denominar partículas subatómicas). Como en el caso de las partículas citadas anteriormente, el muón presenta dos variedades: positiva y negativa.

El muón negativo, que tiene 206,77 veces más masa que el electrón (y, por tanto, una novena parte del protón) es la partícula; el muón positivo es la antipartícula. El muón negativo y el muón positivo corresponden, respectivamente, al electrón y al positrón. Por cierto que en 1960 se hizo evidente que el muón negativo era idéntico al electrón en todos los aspectos, excepto en la masa. Era, pues, un "electrón pesado". Asimismo, el muón positivo era un "positrón pesado".

Hasta ahora no se ha podido explicar esta identidad, pese a ser tan real, que los muones negativos pueden remplazar a los electrones en el átomo para formar "átomos muón". Asimismo, los muones positivos remplazan a los positrones en la antimateria.

Los muones positivos y negativos se aniquilarán entre sí, y tal vez giren antes brevemente en torno a un centro común de fuerza: lo mismo cabe decir de los electrones positivos y negativos. Sin embargo, en 1960 el físico americano Vernon Willard Hughes descubrió una situación mucho más interesante. Detectó un sistema en que el electrón giraba alrededor de un muón positivo; lo denominó "muonio" (el positrón que gira alrededor de un muón negativo seria el "antimuonio").

El átomo muonio (si se nos permite llamarlo así) es análogo al hidrógeno 1, en el cual el electrón gira en torno a un protón positivo, y ambos son similares en muchas de sus propiedades. Aunque los muones y electrones parecen ser idénticos, si se exceptúa la masa, esta diferencia de masas basta para evitar una verdadera oposición entre el electrón y el muón positivo, de forma que ninguno de ellos aniquilará al otro. Por consiguiente, el muonio no tiene la inestabilidad característica del positronio. El muonio resiste más tiempo, y resistiría indefinidamente (siempre y cuando no fuese perturbado desde el exterior) si no fuera porque el muón es mucho menos resistente. Apenas transcurridas dos millonésimas de segundo aproximadamente, el muón se desmorona, y el átomo muonio deja de existir.

He aquí otro punto de similitud: así como las partículas pesadas pueden producir electrones más antineutrinos (como cuando un neutrón se convierte en protón), o positrones más neutrinos (como cuando un protón se convierte en neutrón), esas mismas partículas pesadas pueden mantener una interacción para formar muones negativos más antineutrinos, o muones positivos más neutrinos. Durante largos años, los físicos dieron por supuesto que los neutrinos que acompañaban a los electrones y positrones eran idénticos a los que iban unidos a los muones negativos y positivos. Sin embargo, en 1962, se comprobó que los neutrinos no pasaban nunca al otro campo, por así decirlo; el neutrino del electrón no emprendía jamás una interacción que condujera a formar un muón, y, por su parte, el neutrino del muón tampoco procedía en el mismo sentido respecto a formar un electrón o un positrón.

Resumiendo: los físicos se encontraron con dos pares de partículas sin cargas ni masas: el antineutrino del electrón y el neutrino del positrón, más el antineutrino del muón negativo y neutrino del muón positivo. ¿Cuál sería la diferencia entre los dos neutrinos y entre los dos antineutrinos? De momento no puede decirse nada en este sentido, pero no cabe duda de que son diferentes. Los muones difieren de los electrones y positrones en otro aspecto: el de la estabilidad. El electrón o positrón abandonado a su propia suerte, permanece invariable indefinidamente. En cambio, el muón es inestable y se desintegra al cumplirse las dos millonésimas de segundo, que es su promedio de vida. El muón negativo se desintegra para formar un electrón (más un antineutrino de la variedad electrón y un neutrino de la variedad muón), mientras que el muón positivo hace lo mismo, aunque a la inversa, o sea, da un positrón, un electrón-neutrino y un muón-antineutrino.

Cuando un muón se desintegra, forma un electrón (o positrón) con menos de 1/200 de su masa, y un par de neutrinos que carecen en absoluto de masa. ¿Pero, qué sucede con el 99,5% restante de la masa? De una forma clara, se convierte en energía que puede emitirse como fotones o consumirse en formación de otras partículas.

A la inversa, si se concentra la suficiente energía en un diminuto volumen de espacio, en ese caso en vez de formarse un par electrón-positrón, se formará un par más hinchado; un par parecido al par electrón-positrón, excepto por el hinchamiento de energía que hace las veces de masa. La adherencia de una masa extra al electrón o positrón básico no es muy fuerte, por lo que el muón es inestable y rápidamente se despoja de esa masa y se convierte en un electrón o positrón.