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Por qué un neutrino volteado acaba de ganar el Premio Nobel

Cuando los científicos comenzaron a pedir la construcción de detectores de neutrinos, la gran pregunta era: ¿para qué molestarse? Los neutrinos eran increíblemente difíciles de detectar, solo interactuaban débilmente con la materia regular y ni siquiera parecían tener masa. Estos detectores de neutrinos eran plataformas increíblemente caras y meticulosas que tenían que construirse a gran profundidad, solo para tener la esperanza de capturar la presencia, y mucho menos la dirección, de un neutrino que bombardea la Tierra desde el espacio. Sin embargo, ahora, los investigadores que trabajan en Japón y Canadá han sido premiados el Premio Nobel de Física 2015 por su trabajo sobre el neutrino. ¿Qué encontraron y por qué fue tan impresionante?

En primer lugar, los neutrinos son increíblemente numerosos. Aunque no interactúan con la materia que forma nuestro cuerpo, hay muchos miles de millones de neutrinos que bombardean nuestros cuerpos en cualquier segundo. Algunos se originaron durante el Big Bang, mientras que otros surgen del impacto de los rayos cósmicos con la atmósfera superior e incluso de la desintegración radiactiva de elementos en la corteza terrestre. Vienen en tres «sabores» denominados tau, electron y muon. Experimentos anteriores que investigaban el neutrino muónico obtuvieron el Premio Nobel de Física en 1988.

neutrino nobel 2Sin embargo, por abundantes que sean, los físicos pensaron que deberían ser mucho más abundantes de lo que los nuevos detectores de neutrinos de la humanidad observaban. Además, no siempre tenían el sabor que deberían tener y, en 1998, un equipo japonés bajo el liderazgo del Dr. Kajita descubrió que los muones pueden cambiar de sabor por sí mismos. Poco después, un equipo canadiense demostró que los neutrinos del Sol están experimentando un cambio de sabor similar en su camino a la Tierra.

Demostrar que esta «oscilación» entre sabores realmente ocurre resolvió dos problemas a la vez: mostró que aproximadamente dos tercios de los neutrinos que estaban «perdidos» de hecho se habían alejado de su sabor esperado, y mostró que los neutrinos deben tener masa . El único problema era que tanto la teoría como la observación decían que el neutrino no no tener misa.

Por su trabajo que demuestra que el neutrino no puede carecer de masa, lo que llevó con bastante rapidez a observaciones separadas de esa masa, los dos equipos recibieron el Premio Nobel de Física 2015. Los dos beneficiarios fueron Arthur McDonald de la Universidad de Queens de Canadá y Takaaki Fajita de la Universidad de Tokio de Japón.

Gracias a su trabajo, ahora sabemos que el neutrino tiene de hecho una cantidad increíblemente pequeña de masa, probablemente alrededor de una millonésima parte de la masa de un electrón, una partícula que alguna vez se creyó que no tenía masa. Sin embargo, dada la increíble cantidad de neutrinos en el universo, estas pequeñas masas podrían llegar a pesar más que todas las estrellas del universo.

McDonald y Kajita.

McDonald y Kajita.

Los neutrinos podrían ser una forma muy poderosa de mirar el universo, ya que pueden penetrar la materia con muy pocos problemas. Una clase similar de leptones llamados muones también penetra profundamente en la materia densa y se ha utilizado para mirar dentro del reactor Fukushima Daichi y la Gran Pirámide de Giza, pero los muones solo pueden enterrarse unos pocos kilómetros en la Tierra. Los neutrinos, por otro lado, atraviesan fácilmente todo el camino y salen por el otro lado. Tendrán que verse afectados por el núcleo de la Tierra de alguna manera para que sean útiles para obtener información, pero no es inconcebible que los detectores de neutrinos puedan algún día permitir que los científicos examinen profundamente el núcleo de la Tierra.

O, lo que es más importante, estrellas interiores. Como se mencionó, una de las principales fuentes de neutrinos son las estrellas, y los científicos ya han utilizado las emisiones de neutrinos del Sol para aprender sobre la reacción de fusión que tiene lugar en el interior. Con una capacidad cada vez mejor para leer el lenguaje de los neutrinos, no se sabe qué nuevos conocimientos podrían obtener los astrónomos sobre el universo y sus componentes.

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