¿Puede el cerebro detectar el paso de un neutrino?

En algunas ocasiones, ya sea en la cama o sentado alrededor del fuego, con los ojos cerrados, rara vez veo un destello blanco muy rápido y luego, con los ojos aún cerrados, el destello desaparece de inmediato. Sucede tan rápido que me siento y me replanteo si fue real. Pero sé que es real porque me ha pasado muchas veces en mi vida. También le he preguntado a otras personas si les sucede y 4/5 respondieron diciendo que habían experimentado el flash antes.

¿Es posible que un neutrino pase por el cerebro y en respuesta produzca el destello blanco? Después de todo, el cerebro está hecho de 73% de agua y los detectores de neutrinos son predominantemente agua.

Intenté enviar esta pregunta en biology.stackexchange y me dijeron que preguntas como estas pertenecían al sitio physics.stackexhange.

Los astronautas del Apolo informaron destellos similares que se cree que podrían ser el resultado de los rayos cósmicos. No muchos rayos cósmicos (que son en su mayoría protones de alta energía) alcanzan la superficie de la Tierra, pero los productos de colisión de su impacto en la atmósfera superior sí lo hacen. Estos productos son en su mayoría muones, detectables en una cámara de niebla casera. No sé si estos pueden dar lugar a lo que ves.
Ja, detectar neutrinos sería el peor superpoder NUNCA , ya que muchos, muchos (Wikipedia sugiere al menos 6.5 × 10 10 por segundo, por centímetro cuadrado perpendicular al Sol) ¡pasan a través de ti todo el tiempo!
Lo que sea que estés viendo, no es causado por neutrinos. No directamente de todos modos.
@DroneScientist tiene razón, esto tiene mucho más que ver con lo que ocurre dentro del ojo que con cualquier cosa que provenga del exterior y te afecte. Consulte a un médico si persiste.
¿Qué tan brillante es este flash? ¿Qué tan localizado en su campo de visión? Podría ser fácilmente una ilusión óptica, un truco del cerebro, una alucinación menor o alguna otra razón no física, ya que podría deberse a reacciones físicas poco comunes.
@DroneScientist Entonces, ¿los astronautas lo estaban imaginando entonces? universetoday.com/94714/seeing-cosmic-rays-in-space ¿O podría haber una razón de gravedad cero por la que podría ocurrir la "fotopsia"? Creo que todos estamos de acuerdo en que no se debe a los neutrinos, pero ciertamente podría ser causado por los rayos cósmicos (y sus productos). Ciertamente he experimentado fenómenos similares.
@RobJeffries: no hay razón para que el mismo síntoma no pueda tener múltiples causas. En el espacio, los rayos cósmicos son presumiblemente la causa más común. En la Tierra, tal vez no.
@HarryJohnston No soy yo quien descartó nada (excepto los neutrinos).
@DroneScientist Habiendo investigado la fotopsia, ciertamente estoy de acuerdo en que nadie debería posponer ir al médico porque cree que solo está experimentando una mayor exposición a los rayos cósmicos, algo serio. Sin embargo, la experiencia del astronauta es genuina, ya que los efectos se correlacionaron claramente con la exposición a CR.
¿Quizás la radiación Cherenkov de las partículas de rayos cósmicos? Muy raro, pero posible y probable que suceda un puñado de veces en la vida humana
como otros mencionaron; los astronautas también lo han experimentado, lo que lo convierte en algo menos que una simple "alucinación", pero como otros también mencionan, detectar un neutrino es... bastante difícil. (el cerebro me refiero)
Solo para agregar (un breve comentario ya que no puedo editar mi comentario anterior): de ninguna manera soy un experto en ningún campo de la física o la biología; así que solo estoy diciendo lo que pienso;
Debe comentárselo a su médico. Podría ser un problema con su retina.
@my2cts Sé que las cámaras en Chernobyl (corríjanme si me equivoco) pueden mostrar perturbaciones blancas (en la escala del tamaño de un píxel) (haciendo un punto blanco por un breve período de tiempo) en lugar de mostrar el color real; la razón de esto es que alguna radiación (presumiblemente gamma, pero puedo estar equivocado) golpea la lente y causa una perturbación (hay un nombre para este fenómeno, pero no sé cómo se llama), aunque alguien podría saberlo. parece algo asi pero mas; al ojo en lugar de a la lente de una cámara. [ Aunque el ojo no está en Chernobyl :) ]

Respuestas (4)

La sección transversal de las interacciones de neutrinos depende de la energía.

Para neutrinos solares en ∼ 0.4 MeV, que probablemente dominaría cualquier neutrino que pudiera interactuar con un cerebro (los neutrinos de fondo cósmico tienen energías muy bajas), las secciones transversales son σ ∼ 10 − 48 metro 2 , tanto para procesos leptónicos (dispersión elástica de electrones) como para interacciones neutrino-nucleón.

El camino libre medio de un neutrino estará dado por yo ∼ ( norte σ ) − 1 , dónde norte es el número de partículas objetivo que interactúan por metro cúbico y σ es la sección transversal.

Si tu cabeza es básicamente agua con una densidad de 1000 kg/m 3 , entonces hay norte mi = 3.3 × 10 29   metro − 3 de electrones y sobre 6 × 10 29 metro − 3 de nucleones.

Incluyendo los procesos nucleónicos y leptónicos, el camino libre medio es ∼ 10 18   metro .

Entonces, a menos que su cabeza tenga 100 años luz de ancho, hay pocas posibilidades de que un neutrino individual interactúe con ella.

Sin embargo, esta es solo una parte del cálculo: necesitamos saber cuántos neutrinos pasan por su cabeza por segundo. El flujo de neutrinos del Sol es de aproximadamente 7 × 10 14 metro − 2 s − 1 . Si tu cabeza tiene un área de unos 400 cm 2 , entonces hay 3 × 10 13 neutrinos zumbando a través de tu cerebro cada segundo.

Así es que tomamos X = 20 cm como la longitud del camino a través de tu cabeza, existe la posibilidad ∼ X / yo de cualquier neutrino interactuando, donde yo fue el camino libre medio calculado anteriormente.

Esta probabilidad multiplicada por el flujo de neutrinos a través de su cabeza indica que hay 6 × 10 − 6 s − 1 interacciones de neutrinos en tu cabeza, o aproximadamente una cada dos días.

Si eso produciría algún efecto perceptible en su cerebro, debe derivarse a Biology SE. Si lo requerimos (o más bien electrones dispersos) para producir radiación de Cherenkov en el globo ocular, entonces esto necesita > 5 MeV de neutrinos, por lo que la tasa se reduciría a 1 cada 100 días o incluso menos debido a la menor cantidad de neutrinos a estas energías y al menor volumen de agua en el globo ocular.

EDITAR:

De hecho, mi respuesta original puede ser demasiado optimista en un orden de magnitud, ya que el agua solo actúa como un buen detector (a través de la radiación de Cherenkov) para neutrinos por encima de las energías de 5 MeV. Los neutrinos solares son predominantemente de menor energía que esto. Mi cálculo ignoró los neutrinos atmosféricos que se producen en cantidades mucho menores (pero a energías más altas ∼ 0.1 − 10 GeV). La sección transversal de estos es de 4 a 6 órdenes de magnitud mayor, pero creo que se producen en cantidades mucho más bajas que no contribuyen.

Conclusión No tiene nada que ver con los neutrinos. La tasa sería demasiado baja, incluso si pudieran percibirse.

¡Resultado sorprendente! +1 para el cálculo
what-if.xkcd.com/73 dice que es más como uno cada pocos años en todo tu cuerpo. Sin embargo, no muestra ningún cálculo. Aún así, me temo que los ojos humanos no pueden ver 0.4MeV = 6.4e-14 julios de energía luminosa. Creo que el OP debería volver al SE de biología, pero simplemente pregunte '¿Por qué a veces veo un destello brillante?'.
@sanchises Lo que "ves" es cuestión de conjeturas. La radiación de Cherenkov en el globo ocular es una posibilidad (ver editar). No me queda claro que los fotones que golpean la retina sean necesarios para que el cerebro perciba un destello de luz. No puedo explicar el cálculo de xkcd ya que no hay ninguno. El no. de los neutrinos solares es bastante indiscutible, al igual que su energía. La sección transversal que he usado también parece bastante estándar. Creo que mi número de nucleones/metro cúbico está bien... Así que no está claro por qué esto merece un voto negativo, pero tal vez no seas tú.
@RobJeffries Obtuviste mi voto a favor, no te preocupes. Solo estaba agregando una fuente que pensé que era relevante y que, en orden de magnitud, corresponde a su respuesta; y solo estaba agregando lo insignificante que es en términos de energía, incluso cuando sucede.
@sanchises Según en.wikipedia.org/wiki/Absolute_threshold#Vision , solo se necesitan del orden de 50 fotones (visibles) para obtener una respuesta, es decir, del orden de 100 eV. Un electrón relativista en tu globo ocular tiene suficiente energía.
En realidad, Rob y @sanchises, si leen sobre los experimentos más modernos en ese mismo artículo que intentan eliminar el sesgo hacia arriba al excluir posibles falsos positivos, la sensibilidad es aproximadamente un orden de magnitud mayor (6 fotones). He escuchado cosas similares entre los investigadores de la visión. Gran cálculo por cierto. Tal vez deberías enviarle esto a Randall Munroe: ¡su cálculo, como dices, inusualmente no está allí!

Si eres tan rápido detectando la luz, estás viendo muones de rayos cósmicos. Están cargados y dejan un rastro ionizante en todo lo que cruzan y en la luz de Cerenkov. en líquido, y el ojo es principalmente líquido.

Son las partículas energéticas más numerosas que llegan al nivel del mar, con un flujo de alrededor de 1 muon por centímetro cuadrado por minuto. Esto se puede comparar con un flujo de neutrinos solares de aproximadamente 5 x 10 ^ 6 por centímetro cuadrado por segundo.

Aunque hay muchos más neutrinos, no generan fotones de primer orden para ser detectables en cámaras de burbujas, chispas, etc., y por lo tanto ni siquiera a simple vista.

La fácil creación de cámaras de niebla que muestran huellas de muones está registrada en varios videos de YouTube .

Con una cámara de este tipo, podría tener un ojo debajo de la taza y pedirle a un amigo que verifique la coincidencia con una de las pistas que ingresan, para verificar la nitidez de su detección de luz. :)

Editar después de googlear:

Se propone que la radiación cósmica primaria sea la responsable de los destellos de luz observados por los astronautas en vuelos translunares. La radiación de Cherenkov puede ser un mecanismo importante o incluso dominante. Un mecanismo alternativo es la excitación directa de la retina por partículas de rayos cósmicos.

Y luego recordé una historia que me contó un físico veterano en esos primeros tiempos de experimentos de física de alta energía donde los físicos controlaban los haces: él centraba el haz en su detector por la luz cerenkov en su ojo. Posiblemente no se hizo ninguna conexión con la radiación y el cáncer en esos momentos, y los flujos de los rayos no eran tan fuertes como los que tenemos actualmente. (acabo de recordar que le pregunté al respecto y él hizo el centrado con un haz muy débil).

La parte de excitación de la retina no puede contener muones cósmicos únicos. Uno no vería un destello, solo un punto sería excitado por la ionización que solo viaja micras.

No he tratado la hipótesis del cerebro porque es extremadamente improbable que un muón que golpea aleatoriamente el tejido cerebral cree coherentemente un destello en los receptores o en el área que interpreta la luz del ojo. Necesitaría un modelo biofísico.
(1/2) Creo que un rayo cósmico podría inducir un evento de potencial de acción en una neurona que de otro modo no se habría disparado, pero los datos transportados por el nervio óptico ya han sido transformados y codificados hasta el punto en que dudo. un solo pico adicional se percibiría como un destello en una ubicación coherente.
(2/2) Me parece mucho más plausible que un rayo cósmico active directamente un grupo de células fotorreceptoras en la retina, que se percibiría como un destello. No soy físico pero he estudiado neurobiología con cierto detalle.
@zwol El muón es una partícula puntual, su campo electromagnético no se propaga más allá de unas pocas micras. No puede golpear un grupo de células excepto si las golpea tangencialmente, la probabilidad es mucho menor que la radiación de Cerenkov mientras cruza el líquido del ojo.
Al nivel del mar, ¿no son los rayos cósmicos ~90% neutrones, lo que induciría una lluvia de partículas si golpean algo?
@zwol Afortunadamente no. muy pocos neutrones. Se trata principalmente de muones en cuanto a partículas cargadas y muchos más neutrinos, pero tienen una probabilidad muy pequeña de interacción con respecto a los muones. vea la cita en mi respuesta y la respuesta de rob

No se puede "ver" un destello si el ojo no recibe ningún estímulo aunque el cerebro sea golpeado directamente por un neutrino y sería imposible detectarlo porque: 1) No existe un receptor de este tipo en el cerebro. 2) Un neutrino tiene una masa extremadamente pequeña. Les puedo asegurar que si el cuerpo humano fuera capaz de detectar una partícula subatómica individual que choca con nosotros, no habría ningún uso práctico de las cámaras de burbujas y otros equipos complejos de este tipo.

Incluso si un neutrino golpeara un bastón o un cono en su retina, el estímulo no sería lo suficientemente fuerte como para generar un potencial receptor, y mucho menos desencadenar un potencial de acción (las sinapsis asegurarían que cualquier impulso débil se filtra y no enviado al cerebro). Incluso para ver algo, necesitamos que más de un fotón llegue a nuestra retina. (Bastantes en realidad)

En realidad me permito diferir. Dado que su cerebro controla lo que ve, estoy seguro de que no necesita ver las cosas solo con sus ojos. Un buen ejemplo es Daniel Tammet, cuya parte de los recuerdos del cerebro está conectada con la parte de la vista. Ahora literalmente ve formas, paisajes y números que describe como "cuando tomas una cámara y la enciendes a una velocidad de obturación lenta y escribes algo en una pared". Él no ve físicamente estas formas, pero su cerebro sí.
Bueno, sí, eso es cierto. Pero el cerebro ciertamente no detectará un neutrino en colisión. Una persona puede "ver" cosas si el cerebro las imagina. Pero no verás paisajes porque algo pequeño choca contra tu cerebro.
Se necesitan alrededor de 50 fotones (energía total quizás 100eV) para provocar una respuesta. Los neutrinos solares tienen energías de 0,1-10 MeV. Si estos colisionan provocando una desintegración beta inversa, un electrón relativista puede producir radiación de Cherenkov en el globo ocular. La estimulación directa del nervio óptico también es una posibilidad en.wikipedia.org/wiki/Cosmic_ray_visual_phenomena ; universetoday.com/94714/ver-cosmic-rays-in-space
@RobJeffries Eres tan profesional en física.

Esto definitivamente no es un neutrino. Los neutrinos son difíciles de detectar porque son ligeros, rápidos y no tienen carga, por lo que suelen atravesar la materia. Construimos máquinas gigantes para detectar neutrinos individuales. Las posibilidades de que esto suceda son extremadamente bajas.

¿Puede el cerebro detectar el paso de un neutrino?
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