"Leo el siguiente problema y realizo las actividades a continuación" (los literales concretos de las actividades continúan en la página siguiente, 260).
Contexto entregado en la página
- El neutrino atraviesa todo el planeta Tierra sin provocar interacción alguna, por lo que es muy difícil de detectar y requiere técnicas especializadas.
- Las anomalías de la desintegración beta se detectaron recién en 1953 (Reines y Cowan). En 1987 se registraron 10 eventos en una mina profunda de Japón, coincidentes con la Supernova 1987A, dentro de un intervalo de ~15 s, con neutrinos de baja energía. En una instalación similar en Ohio se detectaron 8 eventos en 6 s. Estas observaciones se hicieron 18 horas antes de la primera observación óptica de la supernova.
- La supernova 1987A está a 170 000 años luz y emitió una ráfaga de energía aproximada E_{total}=10^{46}\,\text{J}.
- Energía promedio por neutrino (según la figura): \bar{E}=6\,\text{MeV}. Área transversal del cuerpo humano: A=5\,000\,\text{cm}^{2}.
Magnitudes derivadas que anticipan las actividades
- Conversión de la energía promedio del neutrino al SI: 1\,\text{MeV}=1{,}602\times10^{-13}\,\text{J}, luego \bar{E}=6\times1{,}602\times10^{-13}\,\text{J}=9{,}61\times10^{-13}\,\text{J}.
- Número de neutrinos emitidos: N=\dfrac{E_{total}}{\bar{E}}=\dfrac{10^{46}\,\text{J}}{9{,}61\times10^{-13}\,\text{J}}\approx1{,}04\times10^{58} neutrinos.
- Distancia en metros: d=1{,}7\times10^{5}\,\text{años luz}\times9{,}46\times10^{15}\,\text{m/año luz}\approx1{,}61\times10^{21}\,\text{m}.
- Fluencia en la Tierra (neutrinos por unidad de área, esféricamente): \Phi=\dfrac{N}{4\pi d^{2}}=\dfrac{1{,}04\times10^{58}}{4\pi(1{,}61\times10^{21})^{2}}\approx3{,}2\times10^{14}\,\text{m}^{-2}.
- Fluencia de energía: \dfrac{E_{total}}{4\pi d^{2}}=\dfrac{10^{46}}{3{,}25\times10^{43}}\approx3{,}1\times10^{2}\,\text{J/m}^{2}.
- Neutrinos que atraviesan el cuerpo humano (área convertida: A=5\,000\,\text{cm}^{2}=0{,}5\,\text{m}^{2}): N_{cuerpo}=\Phi\cdot A=3{,}2\times10^{14}\times0{,}5\approx1{,}6\times10^{14} neutrinos.
- Coherencia con la figura: los eventos de la Supernova 1987A se agrupan en t\approx0 con energías de ~7 a ~35 MeV, por encima del "nivel de fondo" (~7 MeV), lo que justifica el promedio de 6 MeV dado y muestra por qué se requiere separar señal de fondo.
con los datos del problema: \bar{E}\approx9{,}6\times10^{-13}\,\text{J}, N\approx10^{58} neutrinos, \Phi\approx3\times10^{14}\,\text{m}^{-2} y ~1{,}6\times10^{14} neutrinos atraviesan el cuerpo; los literales a), b), c)… se encuentran en la página 260.









