Andreas Reisenegger

Doctor del Instituto Tecnológico de California (Caltech). Fue investigador postdoctoral del Instituto de Estudio Avanzado en Princeton (ambos en EE.UU.). Profesor titular del Instituto de Astrofísica de la Pontificia Universidad Católica de Chile e investigador del Centro de Astrofísica y Tecnologías Afines (CATA).

Los neutrinos son las partículas elementales más esquivas y misteriosas del actual "Modelo Standard" de la física de partículas. Son producidos en diversas reacciones nucleares, incluidas las que ocurren en el interior del Sol, pero interactúan sólo muy débilmente con el resto de la materia, tanto así que todo el tiempo muchísimos de ellos están atravesando nuestros cuerpos e, incluso, nuestro planeta sin que nos demos cuenta.

En los años 60, el astrofísico John Bahcall y sus colaboradores predijeron el flujo esperado de neutrinos en base a modelos precisos del Sol. Al mismo tiempo, se construyó en las profundidades de la mina de oro de Homestake, en Dakota del Sur (EE.UU.), el primer detector radioquímico de neutrinos solares. Ubicarlo a gran profundidad es crucial, porque así se impide la llegada de señales contaminantes como rayos cósmicos. Este experimento confirmó por primera vez que el Sol efectivamente emite neutrinos, pero también dio una sorpresa: el flujo observado era sólo 30% de lo esperado. Un déficit similar fue confirmado por otros experimentos, pero sólo en 1989 el de Kamiokande (Japón) midió la dirección de movimiento de los neutrinos usando el efecto Cherenkov, confirmando que efectivamente venían del Sol.

La explicación más plausible del déficit de neutrinos era un posible error en los modelos solares, que podrían estar sobreestimando la temperatura central del Sol y por lo tanto la cantidad esperada de neutrinos de alta energía. Por otro lado, los modelos fueron confirmados por las precisas mediciones de las oscilaciones del Sol (heliosismología).

Esto dio fuerza a una hipótesis bastante más exótica, basada en que hay tres tipos de neutrinos, llamados "sabores" (en una jerga sin mayor razón que la "choreza"), asociados a los tres "leptones cargados": el electrón, el muón y el tau (o tauón). Las reacciones nucleares (en la Tierra y en el Sol) producen sólo neutrinos electrónicos, y los experimentos radioquímicos son sensibles únicamente a éstos. Sin embargo, se planteó la posibilidad de que los neutrinos "oscilaran" entre un sabor y otro en su trayecto desde el centro del Sol hasta la Tierra, en cuyo caso algunos de ellos llegarían como neutrinos muónicos o tauónicos, y por eso no eran detectados. Aunque esto requería una modificación al Modelo Standard, daba predicciones precisas, susceptibles de verificación.

Se planteó la posibilidad de que los neutrinos "oscilaran" entre un sabor y otro en su trayecto desde el centro del Sol hasta la Tierra

Esta hipótesis fue confirmada primero por el experimento Super-Kamiokande (una versión "recargada" del Kamiokande), liderado por Kajita, que detectó este cambio de identidad en los neutrinos producidos por los rayos cósmicos incidentes en la atmósfera terrestre. Luego, el Observatorio de Neutrinos Sudbury, a cargo de McDonald, verificó que el flujo total de neutrinos del Sol corresponde a las predicciones y su distribución entre los tres sabores concuerda con las "oscilaciones" propuestas. Este resultado implica también que los neutrinos tienen masa y por lo tanto contribuyen a la misteriosa materia oscura.

Esto muestra la importancia de tener no sólo telescopios mirando al cielo, sino también laboratorios subterráneos para detectar las partículas más elusivas, como los neutrinos y otras partículas, aún desconocidas, de materia oscura. Físicos argentinos, chilenos y de otros países están trabajando para que en el futuro tengamos uno de estos experimentos, —llamado ANDES— bajo nuestra cordillera, en el túnel Agua Negra que unirá a Chile y Argentina.