Miércoles 10 de febrero de 2016
Uno de los éxitos más impactantes de la ciencia moderna ha sido demostrar que la realidad que percibimos es sólo una fracción pequeña de la realidad física que nos envuelve. Hoy es el turno de hablar de otro componente casi invisible pero fundamental: los neutrinos.
Cada segundo nuestro cuerpo es atravesado por miles de millones de neutrinos, minúsculas partículas que bañan el universo surcando todo lo que encuentran con casi total impunidad. Propuestos teóricamente en los 30s por W. Pauli, fueron detectados por primera vez en 1956 por C. Cowan y F. Reines. Son algo así como "electrones sin carga eléctrica" —de ahí su nombre e incapacidad de interactuar electromagnéticamente o de formar núcleos atómicos— siendo sólo susceptibles a la gravedad y a la fuerza nuclear débil. Esto los hace casi indetectables. Además su masa es extremadamente pequeña, casi un millón de veces menor que la de un electrón, pudiendo viajar a velocidades cercanas a la de la luz. Inocuos a simple vista, sus efectos en el universo son muy importantes.
Los neutrinos nacieron —para la ciencia— de la necesidad de explicar ciertas reacciones nucleares conocidas como decaimiento beta. Dichas reacciones ocurren en diversos procesos, siendo uno de los más importantes la fusión nuclear que enciende las estrellas. De este modo el Sol nos baña constantemente de neutrinos, hecho constatado por primera vez en los años 60, dando origen al "problema de los neutrinos solares". Resulta que los experimentos detectaban sólo un tercio de los neutrinos que se esperaban desde el núcleo solar. Tuvieron que pasar 30 años hasta que T. Kajita y A. McDonald demostraran que estas partículas tienen una propiedad muy especial: pueden mutar —u oscilar— entre tres tipos de neutrinos (electrónico, muónico o tauónico). Esto resolvió el problema ya que los experimentos sólo eran sensibles a los neutrinos electrónicos. Por lo demás, este increíble hecho implica que el neutrino debe tener algo de masa —aunque muy pequeña— demoliendo la creencia contraria de la época.
Los neutrinos son muy difíciles de detectar. Tales experimentos consisten en enormes piscinas de agua enterradas kilómetros bajo tierra y rodeadas de miles de detectores. En rarísimas ocasiones, después de haber atravesado toda la Tierra sin perturbación, un neutrino choca con un electrón del agua delatando su presencia. Tal facilidad para atravesar objetos es muy bienvenida por los astrónomos, ya que nos permiten "ver" directamente los procesos internos de objetos como las estrellas. En 1987 una supernova explotó en la Nube Grande de Magallanes. Entre dos a tres horas antes de que la luz nos llegara, tres experimentos detectaron el arribo de neutrinos generados en el centro mismo de la supernova, adelantándose a los fotones, ya que éstos fueron emitidos recién cuando la explosión llegó a la superficie de la estrella. Esta es la única fuente de neutrinos extraterrestres, además del Sol, que hemos detectado directamente.
Otra fuente de neutrinos muy importante es el Big Bang. En él se generó una gran cantidad de estas partículas, siendo imposibles de detectar hoy por su baja energía. No obstante, dado su gran número y el hecho de tener masa, los neutrinos primordiales cumplen un rol fundamental en la evolución del universo, modelando la manera en que las galaxias se distribuyen y forman la estructura a gran escala.
Al igual que en la supernova SN1987a, los neutrinos primordiales contienen información directa de los primeros instantes del universo, por lo que medirlos sería un paso gigantesco para entender el origen de todo lo que vemos. A veces lo invisible e insignificante es la clave para entender lo fundamental y grandioso.
