El sol es una bola de hidrógeno tan grande que la presión gravitatoria en el centro elimina los electrones de los átomos de hidrógeno y empuja a los protones tan fuertemente juntos que se pegan el uno al otro. El "pegado" finalmente crea helio y también libera energía en forma de fotones de rayos gamma. Esos fotones se abren camino a través de las partículas en el sol, perdiendo algo de energía a lo largo del camino y finalmente saliendo del sol en forma de rayos X, infrarrojos y luz visible. El camino desde el centro hasta la salida del sol toma muchos pasos y muchos años.
Rayos Gamma
La creación de helio a partir del hidrógeno en el núcleo del sol es un proceso de tres etapas que libera directamente un rayo gamma y libera indirectamente otro. Los rayos gamma son radiación electromagnética, al igual que las microondas, la radio y las ondas de luz, lo que significa que viajan a la velocidad de la luz: 300,000 kilómetros por segundo (186,000 millas por segundo). El sol tiene un radio de aproximadamente 700,000 kilómetros (435,000 millas). Por lo tanto, es razonable esperar que un rayo gamma salga del sol unos 2,3 segundos después de su creación. Pero eso no sucede.
Colisiones
En el núcleo del sol, los protones y los núcleos de helio son tan gruesos que un rayo gamma emitido no puede llegar muy lejos antes de ser absorbido. Si imagina que un rayo gamma se emite justo en el centro del sol, comenzará a dirigirse hacia la superficie. Cuando choca contra un protón, el resultado de la colisión es un protón con energía extra. El protón abandona esa energía extra al emitir otro fotón de rayos gamma. Pero este podría ir en cualquier dirección, incluso desde donde comenzó. Y así sucede, con el ataque del rayo gamma de una colisión a otra, cambiando su dirección cada vez que es absorbido y re-emitido.
The Random Walk
Imagina que hay un tipo tan borracho que necesita aferrarse a un poste ligero para ponerse de pie. Él quiere llegar al siguiente poste de luz, a solo 10 pasos de distancia, pero está tan borracho que no puede caminar en línea recta. Demonios, está tan borracho que, después de dar un paso, su próximo paso podría ser en otra dirección. Eso es lo que los físicos y matemáticos llaman el "paseo del borracho" o el "paseo al azar". La pregunta es, ¿cuánto tiempo le tomará a ese tipo pasar de una farola a la siguiente? La respuesta es que si su punto de partida y punto final están separados por 10 pasos, le tomará, en promedio, 100 pasos para llegar allí, eso es 10 al cuadrado. Esa es la misma situación que enfrenta un rayo gamma en el centro del sol.
Suposiciones
Cuando intenta resolver un problema de paseo aleatorio, lo más importante que necesita saber es qué tan grandes son los pasos. Hay dos problemas para descubrir un fotón de rayos gamma en el sol. En primer lugar, las condiciones no son las mismas en todo el sol, por lo que la distancia entre los "choques" de rayos gamma con otras partículas cambia. En segundo lugar, nadie ha visitado el centro del sol, por lo que algunas suposiciones deben hacerse, de todos modos. Hay todo tipo de suposiciones razonables, que varían de una décima parte de un milímetro a alrededor de un centímetro. La elección de esta distancia tiene un gran impacto en el cálculo del tiempo.
¿Cuánto tiempo lleva
El radio del sol es de 700,000 kilómetros, que son 7 billones de "pasos" si cada paso es una décima de milímetro, y 70 mil millones de pasos si cada paso es de 1 centímetro. A partir del problema de los borrachos, sabes que el número promedio de pasos necesarios para obtener una cierta distancia es igual al cuadrado del número de pasos que tomaría ir en línea recta. Por lo tanto, tomaría 49 billones de billones de pasos de 0.1 milímetros y 490 billones de millones de pasos de 1 centímetro cada uno. El tiempo que lleva recorrer esos pasos es la distancia total dividida por la velocidad de la luz. Entonces, si crees que los fotones solo viajan 0,1 milímetros entre fallas, el fotón tardará más de medio millón de años en escapar del sol. Si cree que se trata de un centímetro, el fotón tardará aproximadamente 5.000 años en salir del sol.
