Hans Bethe
Hans Albrecht Bethe (2 de julio de 1906 – 6 de marzo de 2005) fue un físico germano-estadounidense. Explicó cómo generan las estrellas su energía y recibió por ello en 1967 el Premio Nobel de Física.
Para la física de neutrinos es importante en un doble sentido: describió las reacciones que originan los neutrinos solares — y calculó en 1934 lo improbable que es llegar a ver alguna vez un neutrino.
Trayectoria
Bethe nació en Estrasburgo y se doctoró en 1928 con Arnold Sommerfeld en Múnich. En 1933, por ser hijo de madre judía, perdió su puesto en Tübingen y pasó, vía Inglaterra, en 1935 a la Cornell University de Ithaca, Nueva York, a la que permaneció vinculado durante setenta años.
En la Segunda Guerra Mundial dirigió la división teórica de Los Álamos. Tras la guerra se comprometió durante décadas con el control de armamentos y fue uno de los defensores más eficaces del acuerdo de prohibición de ensayos nucleares de 1963.
«No se puede observar»
Poco después de que Enrico Fermi presentara su teoría de la desintegración beta, Bethe y Rudolf Peierls calcularon con qué intensidad interactuaría un neutrino con la materia. Llegaron a una sección eficaz del orden de magnitud de 10⁻⁴⁴ centímetros cuadrados.
Su conclusión fue sobria: no había ningún camino practicable para observar el neutrino. Una partícula con esa sección atraviesa sin esfuerzo un bloque de plomo del grosor de varios años luz.
El cálculo era correcto. La conclusión no lo era — subestimaba lo que puede lograrse con fuentes muy intensas y detectores muy grandes. Frederick Reines y Clyde Cowan lo demostraron en 1956, y la tasa que midieron coincidía con la cifra de Bethe.
Bethe lo comentó más tarde con visible placer. La anécdota es de las más instructivas de la física: un cálculo correcto se convierte en una afirmación falsa en cuanto se deduce de él dónde están los límites de lo factible.
Cómo arden las estrellas
En 1938 y 1939 Bethe presentó los trabajos por los que recibió el Premio Nobel. La pregunta era antigua: ¿de dónde saca el Sol su energía? Una combustión química habría alcanzado para unos miles de años; una contracción bajo su propia gravedad, para algunos millones — la geología exigía miles de millones.
Bethe describió dos vías por las que las estrellas fusionan hidrógeno en helio:
La cadena protón-protón. La vía de las estrellas más ligeras, como nuestro Sol. Cuatro protones se convierten paso a paso en un núcleo de helio; en el proceso surgen positrones y neutrinos. El primer paso exige que un protón se transforme en un neutrón — un proceso de la interacción débil, y por eso tan lento que el Sol arde durante miles de millones de años en lugar de explotar.
El ciclo CNO. La vía de las estrellas más pesadas. El carbono, el nitrógeno y el oxígeno actúan como catalizadores que no se consumen ellos mismos.
La confirmación tardía
Ambas vías liberan neutrinos, y además con energías distintas. Precisamente eso las hizo medibles más tarde.
Los neutrinos pp los detectó Borexino en 2014. Y en 2020 la misma instalación logró la detección de los neutrinos del CNO — la segunda vía de Bethe, 81 años después de su cálculo y quince años después de su muerte.
Pocos trabajos teóricos han tenido que esperar tanto tiempo su confirmación directa.
Repercusión
Bethe publicó hasta muy avanzada edad. Junto con John Bahcall redactó trabajos sobre la cuestión de si los neutrinos solares que faltaban apuntaban a una nueva física de partículas. Ambos consideraban que la respuesta era sí — y llevaban razón.
Murió en 2005, a la edad de 98 años, tres años después de que Raymond Davis recibiera el Premio Nobel por la medición de aquellos neutrinos cuya formación había calculado Bethe.
Términos relacionados
- Neutrinos solares — el resultado de sus reacciones
- Sección eficaz — su cálculo de 1934
- Borexino — la confirmación tardía del ciclo CNO
- John Bahcall — su compañero de lucha en el modelo solar
Fuentes
- H. Bethe, R. Peierls: The Neutrino, Nature 133, 532 (1934).
- H. A. Bethe: Energy Production in Stars, Physical Review 55, 434 (1939).