Neutrinos: La metamorfosis de la partícula elusiva
En el campo de la física, hablar de neutrinos significa abordar a una de las partículas más fascinantes y misteriosas, razón por la cual, dicha partícula ha mantenido a varias generaciones de científicos dedicando décadas de trabajo y recursos para poder entenderla en su totalidad. El descifrar su extraño comportamiento, abre una ventana a un nuevo conocimiento que permitirá entender el funcionamiento del universo en su conjunto.
El término metamorfosis hace referencia a un comportamiento cambiante, ya que a diferencia de otras partículas, los neutrinos tienen la capacidad de cambiar de personalidad o identidad, convertirse en otras y volver a recuperar su personalidad inicial. A este fenómeno se le conoce como Oscilaciones. Si hablamos de Partícula Elusiva, nos referimos a que los neutrinos son prácticamente indetectables, debido a que tienen poca capacidad de interactuar con otras partículas. Para visualizar esto, podríamos mencionar que se requerirían cantidades astronómicas de capas de plomo para detener a un neutrino en su totalidad. Esto hace a esta partícula extremadamente difícil de estudiar. A pesar de casi no interactuar, los neutrinos juegan uno de los roles principales que permiten que nuestro universo funcione de la manera en que nosotros lo percibimos. Por ejemplo, las estrellas funcionan debido a la existencia de esta misteriosa partícula. La revolución iniciada por los neutrinos fue detonada principalmente por el deseo de entender los fenómenos ocurridos dentro de las estrellas, en particular el Sol. Otro aspecto relevante, es que esta partícula es la segunda más abundante en el universo, solo después de los fotones; aproximadamente 65 millones de neutrinos atraviesan la uña de nuestro dedo pulgar cada segundo.
En los años 30 del siglo pasado, el físico Wolfgang Pauli propuso la existencia de los neutrinos como una medida desesperada para explicar los fenómenos relacionados al decaimiento beta. Esta medida resultaba ser descabellada porque proponía una partícula sin masa ni carga eléctrica, es decir una partícula indetectable. No fue sino hasta 1956 cuando esta partícula pudo ser observada experimentalmente en Carolina del Sur por Frederick Reines y Clyde Cowan. Posteriormente se descubrió la existencia de otros tipos de neutrinos con distintas personalidades y comportamientos, a los cuales se les llamó sabores. Se descubrió el neutrino sabor electrón, muón y tau, todos pertenecientes a una misma familia de partículas llamada Leptones. En 1964, Raymond Davis y John Bahcall diseñaron un experimento para detectar los neutrinos provenientes del Sol y así poder entender los procesos que se llevan a cabo dentro de él. Solamente el 23% de los neutrinos esperados fueron detectados experimentalmente. A esto se le llamó Problema de los Neutrinos Solares. La primera explicación a este déficit de neutrinos consistió en suponer que el modelo del Sol utilizado para estimar los neutrinos generados era incorrecto, es decir, que Bahcall estaba equivocado. Sin embargo esto no fue así, Bahcall argumentó que su modelo solar era correcto y que el déficit de neutrinos se debía a que los neutrinos presentaban un fenómeno distinto conocido como Oscilaciones (propuesto por primera vez por Bruno Pontecorvo en 1957), en el cual los neutrinos cambiaban de identidad mientras viajaban a la Tierra, razón por la cual al llegar a su destino arribaban con una identidad distinta a la que se esperaba. No fue sino hasta 1998 que el experimento SuperKamiokande en Japón demostró finalmente el comportamiento oscilatorio de los neutrinos, confirmando de esta manera la hipótesis de Bahcall.
Mucho hemos podido aprender de esta diminuta partícula a partir de los numerosos experimentos que se han realizado en los últimos años. Sin embargo aún existen muchas preguntas por responder. Es por esto que la comunidad internacional continúa dedicando grandes cantidades de recursos a la construcción de nuevos y más precisos experimentos, que nos permitirán conocer más detalles de esta fascinante partícula. Sobre estos esfuerzos hablaremos en nuestra próxima entrega.