Los neutrinos son una particula elemental, (subatómica), sin carga eléctrica, con una masa muy pequeña, y un spin de1/2. Los neutrinos pertenecen a la familia de partículas llamadas leptones, que no están sujetos a la fuerza fuerte. Por tanto, los neutrinos están sujetos a la fuerza débil, que subyace a ciertos procesos de descomposición radiactiva. Existen tres tipos de neutrinos, cada uno asociado con un leptón cargado, es decir, el electrón, el muón y tau. Y, por lo tanto, se les da los nombres correspondientes electron-neutrino, muon-neutrino y tau-neutrino. Cada tipo de neutrino también tiene un componente antimateria, llamado antineutrino. El término neutrino a veces se usa en un sentido general para referirse tanto al neutrino como a su antipartícula.
Propiedades:
Las propiedades básicas del neutrino electrónico (sin carga eléctrica y poca masa), fue predicho en 1930 por el físico austriaco, Wolfgang Pauli, para explicar la aparente pérdida de energía en el proceso de radiactividad la desintegración beta. El físico italiano Enrico Fermi elaboró (1934), la teoría de la desintegración beta y le dio su nombre a la partícula "fantasma". Se emite un electrón-neutrino junto con un positrón, en la desintegración beta positiva, mientras que un electrón-antineutrino, se emite con un electrón en la desintegración beta negativa.
Descubrimiento:
A pesar de tales predicciones, los neutrinos no se detectaron experimentalmente durante 20 años, debido a la debilidad de sus interacciones con la materia. Debido a que no tienen carga eléctrica, los neutrinos no experimentan la fuerza electromagnética y, por lo tanto, no causan ionización de la materia. Además, reaccionan con la materia solo a través de la interacción muy débil de la fuerza débil. Los neutrinos son, por lo tanto, las partículas subatómicas más penetrantes, capaces de pasar a través de una enorme cantidad de átomos sin causar ninguna reacción. Solo 1 de cada 10 mil millones de estas partículas, que viajan a través de la materia a una distancia igual al diámetro de la Tierra, reacciona con un protón o un neutrón. Finalmente, en 1956, un equipo de físicos estadounidenses dirigido por Frederick Reines, informó el descubrimiento del electrón-antineutrino. En sus experimentos, a los antineutrinos emitidos en un reactor nuclear se les permitió reaccionar con protones para producir neutrones y positrones . Las firmas energéticas únicas (y raras) de los destinos de estos últimos subproductos proporcionaron la evidencia de la existencia del antineutrino electrónico.
El descubrimiento del segundo tipo de leptón cargado, el muón, se convirtió en el punto de partida para la identificación eventual de un segundo tipo de neutrino, el muón-neutrino. La identificación del neutrino muón como distinta del neutrino electrónico se logró en 1962, sobre la base de los resultados de un experimento de aceleración de partículas. Los neutrinos muónicos de alta energía, fueron producidos por la descomposición de los mesones pi, y fueron dirigidos a un detector, para poder estudiar sus reacciones con la materia. Aunque son tan poco reactivos como los otros neutrinos, se descubrió que los neutrinos muónicos producen muones, pero nunca electrones en las raras ocasiones en que reaccionan con protones o neutrones. Los físicos norteamericanos Leon Lederman, Melvin Schwartz, y Jack Steinberger, recibieron el Premio Nobel de Física de 1988, por haber establecido la identidad de los neutrinos muónicos.
Historia, extra:
A mediados de la década de 1970, los físicos de partículas, descubrieron otra variedad de leptones cargados, tau. Tau-neutrino y tau-antineutrino, también están asociados con este tercer leptón cargado. En 2000 físicos en el Fermi National Accelerator Laboratory, informaron de la primera evidencia experimental de la existencia del tau-neutrino.
Todos los tipos de neutrinos tienen masas mucho más pequeñas que las de sus parejas cargadas. Por ejemplo, los experimentos muestran que la masa del electrón-neutrino debe ser inferior al 0,002 por ciento de la del electrón, y que la suma de las masas de los tres tipos de neutrinos debe ser inferior a 0,48 voltios de electrones. Durante muchos años parecía que las masas de neutrinos podrían ser exactamente cero, aunque no había una razón teórica convincente por la que esto debería ser así. Luego, en 2002, El Observatorio de Neutrinos de Sudbury (SNO), en Ontario, Canadá, encontró la primera evidencia directa de que los neutrinos electrónicos emitidos por reacciones nucleares en el núcleo del Sol cambian de tipo a medida que viajan a través del Sol. Tales "oscilaciones" de neutrinos son posibles solo si uno o más de los tipos de neutrinos tienen alguna pequeña masa. Los estudios de neutrinos producidos en las interacciones de los rayos cósmicos en la atmósfera de la Tierra también indican que los neutrinos tienen masa, pero se necesitan más experimentos para comprender las masas exactas involucradas.
