Los neutrinos son partículas subatómicas elusivas creadas en una amplia variedad de procesos nucleares. Su nombre, que significa "neutral", se refiere al hecho de que no llevan carga eléctrica. De las cuatro fuerzas fundamentales en el universo, los neutrinos solo interactúan con dos, gravedad y la fuerza débil, que es responsable de la desintegración radiactiva de los átomos. Al no tener casi masa, atraviesan el cosmos a casi la velocidad de la luz.
Innumerables neutrinos aparecieron en fracciones de segundo después del Big Bang.
Se crean nuevos neutrinos todo el tiempo, en los corazones nucleares de las estrellas, en los aceleradores de partículas, en los reactores atómicos de la Tierra, durante el colapso explosivo de las supernovas y cuando los elementos radioactivos se desintegran. Esto significa que hay, en promedio, mil millones de veces más neutrinos que protones en el universo.
A pesar de su ubicuidad, los neutrinos siguen siendo en gran medida un misterio para los físicos porque las partículas son muy difíciles de atrapar. Los neutrinos fluyen a través de la mayoría de la materia como si fueran rayos de luz atravesando una ventana transparente, que apenas interactúan con todo lo que existe. Aproximadamente 100 mil millones de neutrinos pasan a través de cada centímetro cuadrado de tu cuerpo en este momento, aunque no sientes nada.
Los neutrinos se postularon por primera vez como la respuesta a un enigma científico. A fines del siglo XIX, los investigadores estaban desconcertados sobre un fenómeno conocido como la desintegración beta, en el que el núcleo dentro de un átomo emite un electrón de forma espontánea. La descomposición beta parece violar dos leyes físicas fundamentales: la conservación de la energía y la conservación del impulso. En la desintegración beta, la configuración final de las partículas parecía tener un poco de energía muy pequeña, y el protón estaba parado en lugar de ser golpeado en la dirección opuesta al electrón. No fue hasta 1930 que el físico Wolfgang Pauli propuso la idea de que una partícula adicional podría estar saliendo del núcleo, llevando consigo la energía y el impulso que faltaban.
"He hecho algo terrible. He postulado una partícula que no se puede detectar", dijo Pauli a un amigo, refiriéndose al hecho de que su hipotético neutrino era tan fantasmal que apenas podría interactuar con nada y tendría poca o ninguna masa.
Más de un cuarto de siglo después, los físicos Clyde Cowan y Frederick Reines construyeron un detector de neutrinos y lo colocaron fuera del reactor nuclear en la central atómica del río Savannah en Carolina del Sur. Su experimento logró enganchar a algunos de los cientos de billones de neutrinos que volaban desde el reactor, y Cowan y Reines le enviaron a Pauli un telegrama para informarle de su confirmación. Reines ganaría el Premio Nobel de Física en 1995, momento en el cual, Cowan había muerto.
Pero desde entonces, los neutrinos han desafiado continuamente las expectativas de los científicos.
El Sol produce cantidades colosales de neutrinos que bombardean la Tierra. A mediados del siglo XX, los investigadores construyeron detectores para buscar estos neutrinos, pero sus experimentos siguieron mostrando una discrepancia, detectando solo alrededor de un tercio de los neutrinos que se habían predicho. O algo estaba mal con los modelos de Sol de los astrónomos, o algo extraño estaba sucediendo.
Los físicos finalmente se dieron cuenta de que los neutrinos probablemente vienen en tres sabores o tipos diferentes. El neutrino ordinario se llama neutrino electrónico, pero también existen otros dos sabores: un neutrino muón y un neutrino tau. A medida que pasan a través de la distancia entre el Sol y nuestro planeta, los neutrinos están oscilando entre estos tres tipos, razón por la cual esos experimentos iniciales, que solo habían sido diseñados para buscar un sabor, siguieron faltando dos tercios de su número total.
Pero solo las partículas que tienen masa pueden sufrir esta oscilación, lo que contradice las ideas anteriores de que los neutrinos no tenían masa. Si bien los científicos aún no saben las masas exactas de los tres neutrinos, los experimentos han determinado que el más pesado de ellos debe ser al menos 0.0000059 veces más pequeño que la masa del electrón.
¿Nuevas reglas para los neutrinos?
En 2011, los investigadores del experimento Oscillation Project with Emulsion-tRacking Apparatus (OPERA) en Italia causaron una sensación mundial al anunciar que habían detectado que los neutrinos viajaban más rápido que la velocidad de la luz, una hipótesis supuestamente imposible. Aunque se informó ampliamente en los medios de comunicación, los resultados fueron recibidos con gran escepticismo por parte de la comunidad científica. Menos de un año después, los físicos se dieron cuenta de que un cableado defectuoso había imitado un hallazgo más rápido que la luz, y los neutrinos volvieron al reino de las partículas que respetan las leyes cósmicas.
Pero los científicos todavía tienen mucho que aprender sobre los neutrinos. Recientemente, los investigadores del Mini Booster Neutrino Experiment (MiniBooNE) en el Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilab) cerca de Chicago han proporcionado pruebas convincentes de que han detectado un nuevo tipo de neutrino, llamado neutrino estéril. Este hallazgo corrobora una anomalía anterior observada en el Detector de Neutrinos Líquidos de Centelleo Líquido (LSND), un experimento en el Laboratorio Nacional de Los Alamos en Nuevo México. Los neutrinos estériles cambiarían toda la física conocida porque no encajan en lo que se conoce como el Modelo Estándar, un marco que explica casi todas las partículas y fuerzas conocidas, excepto la gravedad.
Si los nuevos resultados de MiniBooNE se mantienen, eso sería enorme; eso está más allá del Modelo Estándar; eso requeriría nuevas partículas ... y un marco analítico completamente nuevo.
