NEUTRINOS SUPERVELOCES
El
viernes 23 de Septiembre del 2011 un grupo de científicos italianos anuncian al
mundo que las partículas subatómicas llamadas neutrinos habían roto la barrera
de la velocidad de la luz. Hacía tiempo que la comunidad de físicos teóricos no
se encontraban ante una situación semejante. La última revolución fue en 1997,
cuando los astrofísicos estadounidenses Saul Perlmutter y Brian Schmitdit
afirmaron que el Universo se estaba expandiendo.
Sin
embrago, esta vez pocos creen que realmente se haya roto uno de los pilares de
la física moderna. ¿Hay algún error en el experimento? Chang Kee Jung físico
experimental, en neutrinos de la Universidad de Storry Brook, en Nueva York, lo
expresó de forma gráfica: “No apostaría a mi mujer ni a mis hijos, pero
apostaría mi casa.”
Difíciles de ver
La
opinión de la mayoría de los físicos es que debió ver haber algún tipo de error
sistemático, la gran pesadilla de la ciencia experimental: quizá algún defecto
en el instrumental o un fallo en el proceso de medición. No es raro que el
epicentro de este revuelo sean los neutrinos. Se trata de esas partículas que
no han dejado de provocar dolores de cabeza a los científicos desde que el
físico austriaco Wolfgang Pauli (1900-1958) predijera su existencia en 1931.
Sobre todo porque interaccionan con la materia de hecho se les ha definido como
un cuchillo muy afilado sin mango y sin hoja. Serían capaces de atravesar un
muro de plomo de cientos de miles de millones de kilómetros de espesor como si
fuera aire.
De los
neutrinos que proceden de las reacciones nucleares producidas en el interior
del Sol solo se detectan uno de cada 5,000 millones, una vez que han llegado a
la Tierra. Por eso su caza tardo tanto: no se logró hasta 25 años más tarde, en
1956, de la mano del ingeniero Clyde Cowan Jr (1919-1974) y el físico Frederick
Reines (1918-1998).
Semejante
dificultad para investigar a estas partículas ha obligado a los físicos a tomar
dos decisiones. La primera utilizar grandes maquinas, cuanto más masa tengan,
más probable que un neutrino perdido choque con un átomo. Así en Japón se
encuentra el Super Kamiokande, un detector con 50,000 toneladas de agua.
La
segunda manera para localizar neutrinos es enterrar el detector en el lugar más
profundo posible para brindarlo y que nada perturbe su detección. Esta
situación podemos compararla con lo que ocurre cuando charlamos con una amigo
afónico en un bar atestado de gente; el ruido de otras conversaciones nos
impide oir su voz. Por eso para escuchar el susurro de estas partículas los
expertos deben ir a un lugar silencioso y unos sitios ideales son las minas.
Kamioka en Japón, Homestake en E.U. y Subdury en Canadá- o los tuneles bajo
montañas- Gran Sasso en Italia y Cranfranc en España.
Perdidos en el espacio
En
1968 a Raymond Davis (1914-2006) físico del laboratorio Nacional de Brookhaven
en E.U se le ocurrió estudiar los neutrinos que salían del Sol. Debido a las
reacciones nucleares de fusión que se producen en su centro, cada vez que
cuatro núcleos de hidrogeno se convierten en uno de helio nacen dos neutrinos
que rápidamente escapan al espacio. La pretensión de Davis era entender que
sucede en el centro del astro rey, y se topó con una sorpresa, su equipo
detectaba solo 30% de los neutrinos que de acuerdo con la teoría deberían
llegar a la Tierra.
Conocido
como “ problema de los neutrinos solares” fue confirmado en 1989 por el
Kamiokande nipón-precursor del actual Super Kamiokande- Un poco más tarde en
2002 el experimento Solar Neutrino Observatory realizado en Subdury Canada
demostró que del total de neutrinos producidos por el Sol sólo un tercio
alcanza nuestro planeta ¿Qué estaba ocurriendo?.
Algo
que el físico italiano Bruno Pontecorvo (1913-1993) había predicho con
anterioridad, en 1957, la oscilación del neutrino.
La
cuestión en realidad es que existen tres tipos de neutrinos y que el equipo de
Davis estaba detectando solo uno de ellos. La única forma de explicarlo sin
echar abajo todo lo que sabemos de reacciones nucleares es que durante su viaje
a la Tierra el neutrino cambia de traje y se convierte en alguno de los otros
dos. En 1998 un equipo de físicos japonés había demostrado en el Super
Kamiokande que tal oscilación se daba con los neutrinos producidos en la
atmosfera por las colisiones de los rayos cósmicos.
El
efecto de que oscile ha llevado a los físicos de partículas a mirar hacia otro
lado. Y no es para menos, porque si lo hace es porque tiene masa muy pequeña
pero no nula. Como mucho, menos de una milésima parte de la masa del electrón.
Y eso son malas noticias para el cuidadoso edificio que los científicos han
construido para explicar al mundo subatómico y que recibe el nombre del “Modelo
Estándar”. Según este la masa del neutrino debería ser rigurosamente cero. En
cambio los datos experimentales muestran lo contrario y originan un cambio
quizá radical.
o
Super-K, es el mayor observatorio de neutrinos de la Tierra, una gigantesca
estructura
diseñada para estudiar los neutrinos provenientes de cualquier lugar
de nuestra galaxia.
Su cuerpo cilíndrico, de 40 metros de alto por 40 de ancho,
alberga 50.000 toneladas de
agua pura rodeadas por cerca de 11.000 tubos
fotomultiplicadores que permiten detectar
esta fantasmagórica presencia
procedente del espacio.
Los neutrinos son partículas subatómicas
producidas en gran cantidad en el curso de los procesos termonucleares en el
interior de las estrellas. Aunque los científicos todavía desconocen muchas
cosas sobre su naturaleza, han detectado que las fuentes más poderosas de
neutrinos son el Sol y las Supernovas. Dado su débil vínculo con la materia,
los neutrinos viajan a gran velocidad y atraviesan todo lo que lo que
encuentran a su paso, incluida la Tierra y nosotros mismos. Se calcula que
trillones de neutrinos bombardean nuestro planeta y pasan a través de nosotros
a cada momento, cargados de potencial información que solo puede ser captada
mediante estos grandes observatorios enterrados bajo tierra.
los
millones de partículas elementales que colisionan con la atmósfera. Es por eso
que los
detectores deben ser blindados por una gran masa protectora que los
proteja del ruido, y
construidos en galerías subterráneas o bajo el agua.
Una vez que llegan hasta el gran cilindro de agua, - por explicarlo de una forma
Una vez que llegan hasta el gran cilindro de agua, - por explicarlo de una forma
simplificadora - los neutrinos interactúan
con las partículas presentes en el tanque y emiten
una radiación azulada que es
detectada por los tubos fotomultiplicadores. El patrón
característico de este
destello, conocido como radiación de Cherenkov, proporciona
información sobre
la dirección y la clase de neutrino que llega.
Estos grandes observatorios están
proporcionando gran cantidad de datos a los científicos y empiezan a proliferar
en todo el mundo. El proyecto Amanda para construir un observatorio en la
Antártida, es un ejemplo de ello, así como el del lago Baikal, en Siberia, o el
telescopio europeo de neutrinos que se pretende construir bajo el Mediterráneo.
Según la revista Science, gigantescos detectores de estas partículas
subatómicas, incrustados en los glaciares antárticos o instalados bajo el mar,
van a revolucionar la observación del universo en las próximas décadas.
Dra.
Anayatzin S. Mendoza
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