Los teóricos sopesan una nueva vía hacia la masa del neutrino

Los cálculos de la señal producida en un bucle de un cable cuando un neutrino pasa a través del anillo a casi la velocidad de la luz. La línea sólida es la señal esperada si la partícula pasa a través del eje central del bucle, y la línea punteada y discontinua son señales de partículas que atraviesan el bucle en diferentes localizaciones del eje. (Cortesía: APS).

Cuando pasamos a pesar las partículas elementales, un conjunto de escalas no es de mucho uso. La masa del electrón, por ejemplo, es de aproximadamente 10-30 kg y sólo puede determinarse confiando en su relación matemática con otras propiedades que pueden medirse en experimentos. Pero pesar neutrinos, que son al menos un millón de veces más ligeros que los electrones, representan un reto incluso mayor. Esta situación ha llevado a tres físicos de los Estados Unidos a sugerir un nuvo método para intentar obtener su masa.

“Si el neutrino tiene masa entonces tiene que tener un momento magnético”, dice el miembro del equipo Michael Schmitt de la Universidad del Noroeste. “Le hemos dado vueltas a esta lógica para ver es posible inferir la masa del neutrino observando un momento magnético tan pequeño”.

Parece, sin embargo, que las opciones son escasas.

Las oscilaciones del neutrino

El porqué la masa del neutrino es tan pequeña comparada con otras partículas elementales es un misterio. De hecho, antes de 1998, los neutrinos — que aparecieron en tres tipos — se pensaba que no tenían masa de acuerdo con el modelo estándar de física de partículas. Pero ese año investigadores en el experimento SuperKamiokande en Japón encontraron que la razón de los neutrinos del tipo electrón al tipo muón producidos por rayos cósmicos que golpeaban en la atmósfera en un lado de la tierra era distinto del detectado en esos impactos en el otro lado. Esto confirmó las primeras sospechas sobre que los neutrinos podían cambiar su identidad conforme se propagan, lo que significa que deben tener masa.

Las oscilaciones de los neutrinos proporcionan la única forma de manejar la masa de estas fantasmales y neutras partículas por parte de los investigadores. Pero dado que la probabilidad de que un tipo de neutrino oscile a otro es proporcional a la diferencia entre los cuadrados de sus masas, las oscilaciones de neutrino no permiten determinar las masas individuales de un tipo de neutrino. Incluso una pobre medida de la masa del neutrino sería por tanto un enorme paso adelante para resolver el misterio de su origen, tal vez mejorando el conocimiento de los físicos sobre los parámetros de la oscilación del neutrino.

Schmitt junto con Armen Apyan de la Universidad del Noroeste y su hijo Aram Apyan, que actualmente cursa sus estudios en el Instituto Tecnológico de Illinois, han calculado ahora el tamaño y forma del pulso eléctrico que se produciría en un bucle de cable si un neutrino pasara a través de él (Phys Rev D 77 037901). Al comportarse como diminutos imanes, los neutrinos cambiarían el flujo magnético a través del bucle e inducirían una corriente de acuerdo con la Ley de Faraday. Dado que el momento magnético de un neutrino es directamente proporcional a su masa, esta corriente permitiría conocer de forma directa la masa de cada tipo de neutrino.

Muy pequeño

Los cálculos del equipo, que han tenido que ser completamente relativistas y fueron realizados en su mayoría por el joven Apyan mientras aún estaba en el instituto, sugieren que los pulsos serían minúsculos. Suponiendo el actual límite superior de la masa del neutrino (1 eV o aproximadamente 10-36 kg) y un momento magnético de 10-10 “magnetones Bohr”, la amplitud de cada pulso en cada pasada del neutrino resultó ser de 16 órdenes de magnitud menor que el voltaje de una pila de 1 V. “Eso es mucho menos que cualquier señal que yo conozca de un experimento real”, dice Schmitt. Para poner las cosas aún peor, los pulsos apenas duran 10-21 s — lo cual dice Schmitt que los hace más rápidos que un relámpago.

Por tanto, ¿podría alguna vez un experimento detectar tal señal? De acuerdo con Sunil Somalwar ahora en la Universidad de Rutgers, que en los años 80 solía usar un aparato similar (pero real) para la búsqueda de monopolos magnéticos, podría ser posible usar dispositivos superconductores de interferencia cuántica (SQUIDS) para detectar las corrientes por debajo de 1 fA (10-15 A). “Pero eso está aún muy lejos de los 10-45 A predichos aquí, incluso aunque una gran cantidad de neutrinos pasaran en chorro desde un acelerador”, añade.

Aunque Schmitt acepta que las señales del neutrino son demasiado pequeñas para ser observables con la tecnología actual, el equipo apunta que esta técnica podría permitir a los investigadores comprobar cómo el momento magnético de otras partículas se comporta bajo transformaciones de Lorentz. “Esperamos que algún imaginativo experimentador tenga alguna gran idea basándose en nuestro artículos”, comentó.


Autor: Matthew Chalmers
Fecha Original: 13 de febrero de 2008
Enlace Original

Comparte:
  • Print
  • Digg
  • StumbleUpon
  • del.icio.us
  • Facebook
  • Twitter
  • Google Bookmarks
  • Bitacoras.com
  • Identi.ca
  • LinkedIn
  • Meneame
  • Netvibes
  • Orkut
  • PDF
  • Reddit
  • Tumblr
  • Wikio

Like This Post? Share It

Deja un comentario

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos necesarios están marcados *