Los neutrinos son partículas subatómicas elusivas creadas en una amplia variedad de procesos nucleares. Su nombre, que significa "pequeño 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: la gravedad y la fuerza débil, que es responsable de la desintegración radiactiva de los átomos. Casi sin masa, atraviesan el cosmos casi a la velocidad de la luz.
Incontables neutrinos llegaron a existir fracciones de un segundo después del Big Bang. Y se crean nuevos neutrinos todo el tiempo: en los corazones nucleares de las estrellas, en los aceleradores de partículas y en los reactores atómicos en la Tierra, durante el colapso explosivo de las supernovas y cuando los elementos radiactivos se descomponen. Esto significa que, en promedio, hay mil millones de veces más neutrinos que protones en el universo, según el físico Karsten Heeger de la Universidad de Yale en New Haven, Connecticut.
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 que atraviesan una ventana transparente, apenas interactuando con todo lo demás que existe. Aproximadamente 100 mil millones de neutrinos están pasando por cada centímetro cuadrado de su cuerpo en este momento, aunque no sentirá nada.
Descubriendo partículas invisibles
Los neutrinos se plantearon por primera vez como la respuesta a un enigma científico. A fines del siglo XIX, los investigadores estaban desconcertados sobre un fenómeno conocido como desintegración beta, en el cual el núcleo dentro de un átomo emite espontáneamente un electrón. La desintegración beta parecía 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 muy poca energía, y el protón estaba parado en lugar de ser golpeado en la dirección opuesta del electrón. No fue sino hasta 1930 que el físico Wolfgang Pauli propuso la idea de que una partícula extra podría estar volando fuera del núcleo, llevando consigo la energía y el impulso faltantes.
"He hecho algo terrible. He postulado una partícula que no se puede detectar", dijo Pauli a un amigo, refiriéndose al hecho de que su neutrino hipotético era tan fantasmal que apenas interactuaría con algo 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 planta atómica de Savannah River en Carolina del Sur. Su experimento logró enganchar algunos de los cientos de billones de trillones de neutrinos que volaban desde el reactor, y Cowan y Reines orgullosamente enviaron a Pauli un telegrama para informarle de su confirmación. Reines ganaría el Premio Nobel de Física en 1995, momento en el que Cowan había muerto.
Pero desde entonces, los neutrinos han desafiado continuamente las expectativas de los científicos.
El sol produce números 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 andaba mal con los modelos del 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 oscilan entre estos tres tipos, razón por la cual esos primeros experimentos, que solo habían sido diseñados para buscar un sabor, seguían perdiendo dos tercios de su número total.
Pero solo las partículas que tienen masa pueden sufrir esta oscilación, contradiciendo las ideas anteriores de que los neutrinos no tenían masa. Si bien los científicos aún no conocen 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 sensación en todo el mundo al anunciar que habían detectado neutrinos que viajaban más rápido que la velocidad de la luz, una empresa supuestamente imposible. Aunque se informó ampliamente en los medios, los resultados fueron recibidos con mucho escepticismo por parte de la comunidad científica. Menos de un año después, los físicos se dieron cuenta de que el cableado defectuoso había imitado un hallazgo más rápido que la luz, y los neutrinos volvieron al reino de las partículas cosméticamente respetuosas de la ley.
Pero los científicos aún tienen mucho que aprender sobre los neutrinos. Recientemente, los investigadores del Mini Booster Neutrino Experiment (MiniBooNE) en el Laboratorio Nacional de Aceleración de Fermi (Fermilab) cerca de Chicago han proporcionado pruebas convincentes de que han detectado un nuevo tipo de neutrino, llamado neutrino estéril. Tal hallazgo corrobora una anomalía anterior observada en el Detector de neutrinos de centelleo líquido (LSND), un experimento en el Laboratorio Nacional de Los Alamos en Nuevo México. Los neutrinos estériles alterarían 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", dijo la física de partículas Kate Scholberg de la Universidad de Duke a Live Science.
