Nobel de física por desentrañar el misterio de los neutrinos

Los neutrinos son partículas subatómicas extraordinariamente abundantes en el universo, surgidas por ejemplo de reacciones nucleares como las que acontecen en nuestro Sol, pero el hecho de que rara vez interaccionen con otras partículas los hace difíciles de observar. De hecho, miles de millones de neutrinos atraviesan cada segundo nuestro cuerpo a la velocidad de luz sin que sintamos lo más mínimo. Así que para estudiarlos es necesario construir unas complejísimas instalaciones.

Los investigadores Takaaki Kajita y Arthur McDonald fueron galardonados ayer con el Premio Nobel de física 2015 por haber contribuido, cada uno al frente de sus respectivos equipos y sus respectivos detectores en Japón y Canadá, a conocer un poco más las características de estas esquivas partículas, y muy particularmente por haber descubierto que los tres tipos de neutrinos «oscilan» -pueden cambiar de propiedades, transformarse entre ellos-, un hallazgo «que prueba que tienen masa y que desafía el modelo estándar de la física», como destacó el jurado de la Academia de Ciencias sueca. «Esta oscilación, como la llamamos, es un fenómeno cuántico que solo puede ocurrir si los neutrinos tienen masa», ilustra Enrique Fernández, investigador del Institut de Física d'Altes Energies (IFAE) que ha colaborado en diversos proyectos con Kajita.

LOS INICIOS: 1930 / La existencia de los neutrinos fue sugerida por primera vez en 1930, aunque no fueron descubiertos experimentalmente hasta 1956. Los neutrinos, formados en reacciones nucleares en el Universo, se propagan y lógicamente muchos acaban llegando a la Tierra, del orden de 60.000 millones por centímetro cuadrado cada segundo. Sin embargo, se calcula que solo uno de cada 10.000 millones interacciona con un átomo terrestre. Los demás la atraviesan y pasan de largo.

Sin embargo, como sucede a menudo, el hallazgo de 1956 no hizo más que abrir otros interrogantes: uno de ellos atañía a la cantidad de neutrinos que hay, puesto que las observaciones experimentales solo detectaban un tercio de los que, según estimaciones teóricas, nos llegan constantemente. Dos tercios desaparecen.

Para salir de dudas fue necesario construir bajo tierra dos grandes detectores, el Super-Kamiokande, que comenzó a operar en 1996 en Japón, y el Sudbury Neutrino Observatory (SNO), que se estrenó tres años después en Canadá. Ambos cuentan con tanques gigantes de agua donde los neutrinos chocan alguna vez, por azar, con un electrón o con un núcleo atómico. En esas colisiones se crean partículas con carga y, alrededor de ellas, se generan destellos débiles de luz azul, la llamada radiación Cherenkov. Gracias a estos experimentos se descifró por fin el misterio: lo que sucedía es que los neutrinos cambian periódicamente de identidad -se transforman de un tipo a otro- lo que evitaba que fueran observados.

LO QUE FALTA / «Ambos trabajos han impulsado nuevos experimentos y han obligado a la física de partículas a pensar de nuevas maneras, ya que su modelo estándar requiere que los neutrinos no tengan masa», dice el acta del jurado. Sin embargo, antes de desarrollar teorías que superen ese modelo hará falta averiguar más detalles sobre la naturaleza de los neutrinos, «como cuál es su masa exacta», recuerda Fernández.