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El misterio de los neutrinos: la llave de una nueva ciencia que no comprendemos

Sabemos que existen desde hace solo unas décadas, pero no podemos explicar muchas cosas de ellos. Los neutrinos son uno de los grandes misterios del universo.

Observatorio de neutrinos Super-kamiokande, en Japón

University of Duke

Foto del redactor Juan Antonio Pascual Estapé

Ahora mismo, mientras estás leyendo esta noticia en tu móvil u ordenador, cientos de billones de neutrinos provenientes del Sol atraviesan tu cuerpo cada segundo. Pero es algo que solo sabemos desde hace unos pocos años. Los neutrinos rompen la Física clásica, aunque aún no podemos explicar por dónde, ni por qué.

La ciencia está invirtiendo miles de millones de euros en investigar los neutrinos, porque ponen patas arriba tantas normas del universo que dábamos por seguras, que posiblemente son la llave hacia un nuevo tipo de ciencia. O al menos, a ampliar las fronteras de nuestro conocimiento.

Un neutrino es una partícula elemental que se teorizó por primera vez en 1930, y se comprobó su existencia en 1956. Pero aún sabemos muy poco sobre ellos.

El gran misterio de los neutrinos

Toda la materia física del universo se compone de partículas elementales. Por ejemplo, el cuerpo humano es, en su mayoría, agua formada por moléculas con dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno.

A su vez, los átomos tiene un núcleo, y electrones. El núcleo está formado por protones y neutrones, y estos, por quarks. Los quarks son partículas elementales porque no se pueden dividir más. Al igual que los electrones... y los neutrinos. Conocemos 17 tipos de partículas elementales.

Los neutrinos se descubrieron de forma teórica en 1930, cuando el físico Wolfgang Pauli se dio cuenta de que, tras una explosión nuclear débil, había una parte de la energía que desaparecía. Una de las reglas de la Física es que la energía no se crea ni se destruye, solo se transforma. Así que esa energía perdida debía estar asociada a una partícula desconocida.

En 1956, Clyde Cowan y Frederick Reines demostraron su existencia experimentalmente, bombardeando agua pura con billones de neutrones.

CERN

¿Por qué hemos tardado tanto tiempo en conocer la existencia de los neutrinos? En los primeros años de estudio, según la Física clásica, se determinó que un neutrino era una partícula sin masa, de un tamaño millones de veces más pequeño que un electrón, y que se mueve casi a la velocidad de la luz. Por eso las llamaron "partículas fantasma", porque son casi indetectables.

Una de las características prácticamente única de los neutrinos, es que no se ven afectados por nada, ni siquiera por los electrones. Atraviesan cualquier tipo de material sin alterarse.

Hasta hace 60 años no se sabía casi nada del neutrino, pero más o menos encajaba en la ciencia conocida. Todo cambió cuando se descubrió que los neutrinos sí tienen masa. Y entonces es cuando la Física clásica se derrumba, porque no lo puede explicar.

Observatorio de neutrinos Super-Kamiokande, en Japón
Observatorio de neutrinos Super-Kamiokande, en Japón

Super-Kamiokande

En 1962 se desveló que no existe un solo tipo de neutrino. La mayoría de neutrinos que llegan a la Tierra provienen de las explosiones nucleares del Sol. Pero al llegar a nuestro planeta, solo se registraban la tercera parte de los que deberían llegar. ¿Dónde estaba el resto?

Tal como cuenta Ars Technica, la razón es que no existe un solo tipo de neutrino, sino tres: neutrino electrónico, neutrino muónico, y neutrino tauónico. Este último no se descubrió hasta el año 2000.

Y aquí es donde a los científicos les estalla la cabeza: los neutrinos cambian de uno al otro, mientras viajan por el espacio. Es decir, un neutrino electrónico se transforma en un neutrino muónico, y este en neutrino tauónico, y así en cualquier combinación. Esto solo puede ocurrir si el neutrino tiene masa.

Es realidad es una masa muy pequeña, un millón de veces menos pesado que un electrón. Pero existe. Y eso rompe las reglas de la Física. Lo que pasa es que no podemos reformularlas, hasta que no sepamos más de ellos. Por ejemplo, no sabemos cuál es su masa exacta, la razón de su existencia, por qué cambian de tipo (lo llaman cambio de sabor), ni otras propiedades.

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El problema es que para generar neutrinos, y estudiarlos, se requieren instalaciones que cuestan miles de millones de euros, como el observatorio de neutrinos Super-Kamiokande de Japón, que puedes ver en las fotografías. Y llevar a cabo los experimentos también resulta extremadamente caro, con un enorme gasto energético.

Los misterios de los neutrinos se nos resisten, pero muchos científicos piensan que tienen la llave de un nuevo tipo de ciencia, que nos haría dar un gran paso para desvelar los secretos del universo. Por desgracia, esos descubrimientos no llegarán mañana. La ciencia es, en la mayoría de los casos, un 1% de avance, y un 99% de estudio y paciencia...

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