Nobel de Física para dos pioneros en el estudio de los neutrinos, las partículas elementales más escurridizas
Los neutrinos saltaron a la fama hace tres años, cuando un equipo de científicos sugirió que viajaban más rápido que la luz, poniendo en entredicho la Teoría de la Relatividad. Nuevos experimentos demostraron pronto que los científicos del Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN) que llevaron a cabo esas mediciones estaban equivocados. Sus sorprendentes resultados, que apuntaban a que los neutrinos eran 60 nanosegundos más veloces que la luz, se debieron a un error. Albert Einstein seguía teniendo razón.
Pese al fiasco, estas escurridizas y abundantes partículas elementales no han perdido un ápice de interés para los científicos. De hecho, han sido las protagonistas del Nobel de Física 2015, que ha sido concedido a los dos investigadores que descubrieron las oscilaciones de los neutrinos y demostraron que estas partículas tienen masa (durante mucho tiempo se pensó que no la tenían). El japonés Takaaki Kajita y el canadiense Arthur B. McDonald comparten este año el prestigioso galardón.
El mundo está lleno de neutrinos. Están por todas partes, aunque no podamos verlos o sentirlos (por eso también se les conoce como partículas fantasma). Después de los fotones (partículas de luz), son los más abundantes en el cosmos. La Tierra está siendo constantemente bombardeada por ellos.
Partículas camaleónicas
Su origen es diverso. Muchos se forman a partir de reacciones entre la radiación cósmica y la atmósfera terrestre. Otros tienen su origen en las reacciones nucleares que tienen lugar en el interior del Sol. Tras décadas de estudio, los científicos averiguaron que son partículas camaleónicas, es decir, se transforman durante su viaje a la Tierra, o como dicen los investigadores, cambian de identidad. Y si sabemos todo esto, es en gran parte gracias a Takaaki Kajita y Arthur B. McDonald.
«Para entender las oscilaciones de neutrinos, uno de los campos más activos en la Física de Partículas, es necesario saber que hay tres identidades de neutrinos: electrónica, muónica y tauónica. Si no tuviera masa, un neutrino creado con una identidad la mantendría durante toda su existencia», explica José Ignacio Crespo Anadón, investigador del CIEMAT, el Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas.
Durante la rueda de prensa que ofreció el martes por la mañana desde su casa, McDonald, que sigue activo a sus 73 años, calificó como un «momento Eureka» la captura de neutrinos en el Observatorio de Neutrinos de Sudbury (SNO), construido en las profundidades de una mina de Ontario.
Y es que para poder detectarlos e investigar su naturaleza, ha sido necesario disponer de grandes detectores subterráneos, donde se han desarrollado los experimentos liderados por los dos premiados: el detector Super-Kamiokande de Japón, y el SNO de Canadá. Instalaciones que Michel Sorel, investigador delInstituto de Física Corpuscular (IFIC), centro mixto de la Universidad de Valencia y del CSIC, define como «catedrales de la física».
Corría el año 1998 cuando Takaaki Kajita presentó su descubrimiento de que los neutrinos parecían sufrir una metamorfosis cuando eran detectados en el Super-Kamiokande.
Posteriormente, el equipo que Arthur B. McDonald lidera en Canadá demostró que los neutrinos que proceden del Sol no desaparecen durante su viaje a la Tierra. Los capturaron cuando llegaron al Observatorio de Neutrinos Subdury, aunque vieron que habían sufrido una metamorfosis. Así, los científicos pudieron resolver el puzle de los neutrinos.
«Fue un juego de equipo. Los japoneses detectaron la anomalía y los canadienses la explicaron», resume el luxemburgués Michel Sorel, que considera que se trata de un «Nobel hipermerecido».
«Interaccionan de manera muy débil. Aunque hay miles de millones de neutrinos, atraviesan todo sin dejar casi señal. Por eso, para observar una fracción muy pequeña de los neutrinos que llegan hacen falta detectores muy grandes», explica María Chamizo, investigadora del CIEMAT y del experimento CMS del gran detector LHC del CERN.
«Son las partículas más ligeras que conocemos. Y sospechamos que el hecho de que sean tan poco masivas puede estar relacionado con una física que va más allá del Modelo Estándar, que es una teoría que se ha desarrollado a lo largo del siglo pasado y de este, y que lo explica todo. Sin embargo, sabemos que faltan cosas. Y estamos buscando precisamente esas desviaciones», explica Juan José Hernández, director del IFIC e investigador del telescopio de neutrinos KM3NET, que está siendo desplegado en Sicilia y el sur de Francia. «Los neutrinos son el primer indicio de que hay física más allá del Modelo Estándar», añade.«Sospechamos que los neutrinos guardan información sobre la asimetría que hay en el Universo entre materia y antimateria», señala.
Estas partículas también tienen implicaciones para la cosmología y la astrofísica: «Los primeros neutrinos se produjeron durante el Big Bang, por lo que contienen información de los primeros instantes del Universo y de cómo ha evolucionado, pues se producen también en otras reacciones, en el Sol, en explosiones de supernova...», señala Chamizo. La investigadora considera que el Nobel de este año, que se suma al que hace dos años premió a Peter Higgs y François Englert por la teoría del bosón de Higgs, «es un reconocimiento al trabajo de los físicos de partículas».
Pero sobre los neutrinos todavía planean muchos interrogantes, y para responderlos, dice Juan José Hernández, en los últimos años han surgido gran cantidad de experimentos:«Desconocemos todavía muchas cosas. Por ejemplo, su masa. Sabemos que son ligerísimos pero no sabemos cuánto. También desconocemos su naturaleza, ¿es su propia antipartícula», enumera.
El lunes se falló el Premio de Medicina, que ha sido otorgado a William C. Campbell y Satoshi Omura por descubrir una nueva terapia contra infecciones de lombrices redondas (nemátodos) y Youyou Tu por desarrollar un tratamiento novedoso contra la malaria.
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