NEUTRINO: LA PARTÍCULA FANTASMA QUE ESTÁ DE MODA

En la actualidad, algunas de las máquinas más sofisticadas jamás construidas se dedican a recabar información para poder responder a preguntas esenciales como por qué existimos o cómo es la naturaleza del universo. El más famoso de estos artefactos es el LHC o ‘Gran Colisionador de Hadrones’ del CERN (sigla en francés del Consejo Europeo para la Investigación Nuclear), que es el acelerador de partículas de 6.000 millones de euros construido junto a Ginebra (Suiza), donde en 2012 se dio a conocer que habían capturado el ‘Bosón de Higgs’.

Pero existen más proyectos que van en la misma línea, es decir, con objetivos igual de ambiciosos. Por ejemplo, Japón estudia el origen del universo debajo de una montaña.

En la mina de Kamioka, a un kilómetro bajo tierra, se construyó un observatorio subterráneo protegido por metros de roca que filtran los rayos cósmicos que constantemente bombardean la Tierra y que provocan interferencias en los detectores más sensibles. En un principio los científicos japoneses buscaban observar algo nunca visto: la desintegración de un protón (una de las partículas fundamentales que componen toda la materia que nos rodea), porque sería la prueba de que a las muy altas energías que habría en el inicio del Universo, tres de las cuatro interacciones fundamentales de la naturaleza que ahora se conocen (la interacción nuclear débil, responsable de la radiactividad; la interacción nuclear fuerte, que mantiene los núcleos atómicos unidos y así se constituye lo que llamamos materia; y la interacción electromagnética, que ocurre entre partículas con carga eléctrica) serían una sola ⁽¹⁾.

Un protón tiene una vida media de 10³⁴ años, por lo que tomar uno y esperar a que se desintegre es imposible. Por ello, para conseguir ver la desintegración era necesario reunir una cantidad ingente de protones. La forma más fácil y barata era construir un gran tanque para llenarlo de agua (que, como toda la materia, está compuesta de protones), y colocar a su alrededor detectores de luz que captaran la desintegración. Con esa idea se construyó el observatorio Kamiokande bajo la montaña, con un depósito de 1 millón de litros de agua. 

Cuando se inició la investigación se vio que las rocas protegieron el experimento de los rayos cósmicos pero no pudieron hacer frente a los fantasmagóricos neutrinos ⁽²⁾ (son tan indiferentes frente a otra partículas que un neutrino podría atravesar un bloque de plomo de más de 9 billones de kilómetros de grosor sin problemas). Estas partículas se ‘colaron’ en el experimento y dieron una sorpresa: aunque no se pudo detectar la desintegración de un protón, en 1987 coincidió que se produjo una supernova en la Nube de Magallanes (una galaxia vecina de nuestra Vía Láctea), y al mismo tiempo que eso ocurría los detectores del Kamiokande observaron un flujo de neutrinos de baja energía totalmente distintos a los que habían captado hasta entonces, y comprobaron que venían de la zona donde se había visto la supernova. Eran los primeros neutrinos de fuera de nuestro Sistema Solar que se habían captado, y con ellos se descubrió una nueva herramienta para estudiar algunos de los fenómenos del universo. El hallazgo de esta nueva forma de estudio recibió el Nobel de Física en 2002.

Después de ese éxito los japoneses construyeron el Súper-Kamiokande, destinado ya al estudio de los neutrinos. Era un tanque de 50 millones de litros de agua pura. Con este experimento se consiguió demostrar que los neutrinos tienen masa (aunque su valor es muy pequeño), otro triunfo que podría llegar a merecer otro Nobel de Física, y que fue el inicio de la ‘astrofísica de neutrinos’.

Y este año 2015, los japoneses han anunciado un nuevo proyecto: el Hyper-Kamiokande. Este proyecto tiene un presupuesto inicial de casi 900 millones de dólares, y supone construir un observatorio 20 veces mayor que el anterior (un tanque de 1.000 millones de litros). En cinco años tomará los mismos datos que Super-Kamiokande tomaría en 100 años. Sus objetivos son muy amplios: pretenden estudiar 28 partículas fantasma o neutrinos de alta energía (han dicho esa cifra, pero podrían haber dicho 2.000… ¡como son fantasma!) las cuales fueron detectadas por primera vez en el IceCube ⁽³⁾; pretenden medir la jerarquía de masas de los neutrinos; también quieren estudiar neutrinos cósmicos (del Sol, del centro Galáctico, de supernovas); búscar la desintegración de protón; medir de la violación de CP en el sector leptónico... Es un proyecto internacional en el que participan 13 países, entre ellos España.

¡Ahí está! Los neutrinos están de moda… ¡Qué bonito es saber! Adelante con la Ciencia, la madre de la consciencia del siglo XXI.

Ver video: Neutrino. La partícula fantasma y el Súper-Kamiokande

Ver video: Neutrino, medición de lo inesperado

 _____________

⁽¹⁾ Quedaría al margen la cuarta interacción fundamental: la interacción gravitatoria, que origina la aceleración que experimenta un cuerpo físico en las cercanías de otro (la fuerza de la gravedad). La búsqueda de un modelo que explique las cuatro interacciones fundamentales de la naturaleza en el micro y macrocosmos se denomina Teoría del Todo o Teoría Unificada.

⁽²⁾ El neutrino es un tipo de partícula subatómica perteneciente al grupo de los LEPTONES, y es de naturaleza extremadamente esquiva. Detectar un neutrino es muy difícil: son elusivos, indiferentes, y casi no interactúan con la materia; no tienen carga eléctrica, por lo que la fuerza electromagnética no les afecta, y son tan livianos –prácticamente no tienen masa- que son inmunes a la gravedad. Todo esto hace que los miles de millones de neutrinos que cada segundo bombardean cada centímetro cuadrado de la Tierra no dejan ningún rastro de su paso.

⁽³⁾ El Observatorio de Neutrinos del IceCube es otro proyecto internacional consistente en un gigantesco telescopio astrofísico enterrado bajo el hielo del Polo Sur (Antártida) que costó 300 millones de dólares y que se construyó para detectar neutrinos de baja energía (como los producidos en los choques contra la atmósfera de rayos cósmicos procedentes del Sol). Muy de vez en cuando un neutrino choca contra un átomo de hielo y produce un destello que queda registrado en los detectores. Para sorpresa de los científicos que trabajaban en el IceCube, hace poco detectaron 28 sucesos que atravesaron sus sensores y que no eran de baja, sino de alta energía: 28 neutrinos que procedían de eventos cósmicos ultra violentos, por lo que tenían que venir de fuera del Sistema Solar. Estos datos se publicaron en 2013.