¿Qué es un neutrino?

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Los neutrinos son diminutas — verdaderamente diminutas— partículas de materia. Son tan pequeñas, de hecho, que pasan entre, e incluso a través de, los átomos sin interactuar con ellos en absoluto. Los neutrinos están por todas partes: Si empiezas a contar ahora, habrán pasado más de 100 trillones de ellos (esto es 1019) a través de tu cuerpo cuando finalices este artículo. Aún así, sólo uno de esos 100 trillones de neutrinos probablemente interactuará con un átomo de tu cuerpo. El resto pasará siguiendo alegremente su camino.

Trabajadores reparando uno de los 11 200 tubos fotomultiplicadores que conforman el detector de neutrinos Súper Kamiokande y rastrean la luz generada cuando los neutrinos se mueven casi a la velocidad de la luz a través del agua. Cortesía del Observatorio Kamioka, ICRR, Universidad de Tokio

Números asombrosos de neutrinos pasan constantemente a través de la Tierra y salen al espacio exterior. Detectarlos es algo similar a buscar una aguja en un pajar pero llevado a extremos ridículos. Afortunadamente para los científicos, existe una gran cantidad para buscar. Irina Mocioiu, profesora asistente de física en la Universidad Estatal de Pennsylvania, estudia las pruebas de las extrañas interacciones entre los neutrinos y otras, más accesibles, partículas subatómicas, tales como los protones y electrones.

¿Cómo sabe cuando está teniendo lugar una interacción? “Los neutrinos no portan carga, por lo que no pueden observarse directamente”, reconoce Mocioiu. Pero cada colisión puede provocar un cambio característico en un protón o un electrón y transferir algo de la energía del neutrino en movimiento al movimiento de estas partículas cargadas. “Existen muchas formas de ver partículas cargadas en un detector”, explica.

Un detector de neutrinos — uno de los dispositivos diseñados para confirmar la actividad de estas partículas infinitesimales — contiene normalmente un gran cuerpo de agua, el cual incrementa las opciones de interacción de las partículas. Por ejemplo, apunta Mocioiu, el detector Súper Kamiokande en Japón contiene 47,5 millones de litros de agua rodeados por más de 11 000 tubos fotomultiplicadores, sensores de luz ordenados para captar la radiación provocada por las interacciones entre neutrinos y moléculas de agua.

Para evitar interferencias de otros tipos de radiación, este detector, como la docena aproximadamente que funcionan en todo el mundo, fue construido a un kilómetro bajo el suelo. Cada día que funciona, el Súper K obtiene información de un pequeño puñado de un número casi inimaginable de neutrinos que pasan a través de él.

Debido a que son tan diminutos, se pensó durante mucho tiempo que los neutrinos no tenían masa. “En los últimos 10 años, sin embargo”, apunta Mocioiu, “los experimentos de oscilación de neutrinos han demostrado definitivamente que tienen masa, aunque una extremadamente pequeña”.

Entonces, ¿de donde proceden originalmente todas estas fantasmales partículas? La mayoría de neutrinos del universo se cree que se formaron hace miles de millones de años, durante el Big Bang, dice Mocioiu. “Creemos que los neutrinos que proceden del Big Bang son casi estacionarios y que hay 10 000 000 de tales neutrinos en cada pie cúbico (un pie son aproximadamente 0,3 metros) de espacio de todo el universo”, añade. Estos neutrinos estacionarios son casi imposibles de detectar.

Los neutrinos más activos que estudia Mocioiu son producto de reacciones nucleares que impulsan las estrellas y los eventos cósmicos de alta energía tales como las explosiones de estrellas moribundas. Incluso con tantos neutrinos alrededor, no añaden una gran cantidad de masa. De acuerdo con nuestro conocimiento actual, dice Mocioiu, los neutrinos cuentan como máximo con un pequeño porcentaje de la densidad de energía total del universo, y puede ser incluso una fracción de eso.

¿Por qué estudiar algo que, a primera vista, parece tan insignificante? “Los neutrinos desempeñan un papel importante en la física de partículas, astrofísica y cosmología”, dice Mocioiu. “Dado que los neutrinos no tienen carga eléctrica y sólo tienen interacciones débiles, pueden viajar distancias muy largas sin ser absorbidos por la materia o rechazados por campos magnéticos. Por tanto los neutrinos pueden proporcionarnos nueva información sobre objetos y eventos astrofísicos”.

Las corrientes de neutrinos lanzados desde estrellas o galaxias en colapso, dice Mocioiu, portan con ellos trozos de datos sobre los eventos de alta energía que los produjeron. Es un recordatorio de que incluso la más diminuta de las partículas tiene una historia que contarnos sobre el universo del que son parte.


Autor: Steve Miller
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