Un experimento en Japón desvela una característica esencial de las partículas elementales
El hallazgo de la masa de los neutrinos exige revisar las teorías del universo
Los neutrinos son partículas elementales, constituyentes básicos del microcosmos, que bañan el universo y, según se creía hasta ahora, no tenían masa, a diferencia, por ejemplo, de los protones y neutrones que forman los núcleos atómicos. Los resultados del experimento Superkamiokande, realizado en Japón y que fueros presentados hoy allí indican, por el contrario, que los neutrinos tienen masa, aunque muy pequeña. Si es así, el hallazgo es una gran noticia para la física de partículas y exige una revisión de la teoría, afirman los científicos responsables del experimento.
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La masa de los neutrinos, algo olfateado y perseguido desde hace décadas, puede tener grandes implicaciones en el modelo del Big Bang, la Historia del cosmos desde su origen. Los neutrinos ya no pueden ser despreciados en el recuento de la masa del universo, ha dicho John Learned, profesor de la universidad de Hawai y miembro del equipo Superkamiokande, integrado por un centenar de físicos de Japón y de EE.UU. liderado por Yoji Totsuka. Ellos presentan sus datos hoy en la conferencia Neutrino'98, en Japón. En la teoría de las partículas y fuerzas fundamentales de la naturaleza se ha venido adjudicando a los neutrinos una masa cero y no se habían logrado hasta ahora datos sólidos que indicasen lo contrario. Sin embargo, algunos experimentos habían proporcionado indicios de que algunos neutrinos se transforman de un tipo en otro al recorrer largas distancias, produciendo un misterioso desequilibrio en el flujo de estas partículas. El desequilibrio podría deberse a lo que técnicamente se denomina oscilación de los neutrinos e indicaría que tienen alguna masa. Esto es lo que perseguían los físicos en el gigantesco detector subterráneo Superkamiokande. |
La clave de este experimento es encontrar alguna diferencia entre los flujos de neutrinos que llegan de todas las direcciones, sobre todo entre el flujo que llega por encima de Japón y el que llega por abajo, que son neutrinos que entran por las antípodas y que, tras atravesar el planeta, llegan a Superkamiokande. Los investigadores, tras 537 días tomando datos en que han registrado 4.700 astros de neutrinos, afirman haber constatado la transformación o, técnicamente oscilación, entre los llamados neutrinos del electrón y los del muón, comparando los flujos de una y otra dirección. Toda hipótesis alternativa para explicar la anomalía ha sido descartada. Hemos pasado un año examinando cuidadosamente cualquier problema en los datos que pudiera confundir los resultados y no hemos hallado ninguno, dicen los físicos de Superkamiokande. Concha González García, del Instituto de Física Corpuscular de Valencia y experta en este campo dice, con prudencia: La explicación de los datos en términos de masa de los neutrinos es plausible, es la mejor, pero hay que tener en cuenta que es une detección indirecta y, por tanto, susceptible a posibles efectos desconocidos en el experimento. ALICIA RIVERA |
Partículas elementales invisibles y omnipresentes
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Nuestro planeta está inmerso en una nube de neutrinos. La mayoría de ellos provienen del Sol, debido a que las reacciones de fusión nuclear que tienen lugar en sus profundidades los producen en abundancia junto con la energía radiante. Otros proceden de los primeros momentos de la vida del Universo y lo bañan uniformemente. Otros, pocos, son producidos por los rayos cósmicos al incidir sobre las capas altas de la atmósfera. Y algunos, los menos, proceden de fenómenos como las explosiones de supernovas, que liberan cantidades gigantescas de energía, en forma de neutrinos en una parte importante. Se trata de partículas invisibles y omnipresentes, hasta el punto de que sobre cada centímetro cuadrado de nuestra piel inciden del orden de millones por segundo. Los científicos sólo tienen noticia de su existencia de modo indirecto, desde principios de los años 30 en que fueron propuestos como explicación a las anomalías detectadas en la desintegración de algunas partículas subatómicas; y de modo directo a partir de 1956 en que se observaron por primera vez sus interacciones con la materia ordinaria. Hoy también se preparen haces de neutrinos en los aceleradores de partículas. ¿Cómo es posible que algo tan abundante haya pasado desapercibido? Lo es porque los neutrinos son las únicas partículas conocidas sólo sensibles, además de a la gravitación, a la llamada interacción nuclear débil. Y ésta es tan débil que la probabilidad de que interaccionen es minúscula. Nuestros sentidos no son estimulados por ellos y la mayoría de los detectores son incapaces de retenerlos. De los billones de neutrinos que inciden sobre la Tierra cada segundo la inmensa mayoría la atraviesan sin inmutarse; sólo unos pocos interaccionarán con alguno de sus átomos. |
Su masa es muy pequeña. Hasta el momento los datos indicaban que podría ser cero, como es cero la masa de los fotones o cuantos de luz. Y los experimentos en laboratorio y la evidencia cosmológica indican que su masa debe ser, en todo caso, muy pequeña. Pero no hay ninguna ley física que obligue a que sea nula. Y si no lo fuera, se produciría un fenómeno interesante y sólo explicable en el mundo regido por las leyes de la Física Cuántica. Ocurriría que las tres clases de neutrinos que hay (tres sabores en la jerga de los físicos) podrían transformarse unos en otros: oscilar, de modo que un neutrino creado de un sabor se manifestaría como de otro distinto dependiendo de la distancia recorrida desde su nacimiento. Este efecto es el que parece haber sido observado en un detector subterráneo situado en Japón con los neutrinos creados a partir de colisiones de rayos cósmicos con la atmósfera. Y si se producen oscilaciones, su masa no puede ser cero. Es un resultado preliminar que debe todavía pasar por verificaciones. Pero si se confirmara podría tener repercusiones importantes en cosmología, ya que parte de la denominada materia oscura presente en el universo podría estar formada por neutrinos; en la Teoría Estándar de partículas elementales que se formula normalmente poniendo sus masas igual a cero y que debería ser modificada en este punto; y en la resolución de problemas antiguos, como el déficit de neutrinos solares observados en comparación con los que se esperan de los modelos solares. CAYETANO LÓPEZ (catedrático de Física Teórica de la Universidad Autónoma de Madrid).
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