junio 13, 2010

Los neutrinos cambian de sabor

Luis González de Alba
Se descubrió que...
Milenio

Esta nota, sin aparente aplicación práctica en futuros enseres domésticos, tiene por objeto seguir los pasos de la ciencia y su construcción de hipótesis. 1. Al desintegrar partículas del núcleo atómico, los físicos descubrieron que sus restos suman menos que la masa desintegrada. 2. Eso no es posible sin alterar la sólida ley de la conservación de la energía y del momentum, comprobada con millares de observaciones. (Es preferible el latín momentum —laxamente definido, el “vuelo”— que su castellanización momento, porque en español induce una confusión de significados distantes bajo una misma voz). 3. Por tanto, la solución más parsimoniosa es que se produce otra partícula, aún no conocida ni detectada, propuso uno de los padres de la cuántica, Wolfgang Pauli. Como debía ser neutra se la llamó neutrino. Para que la receta produzca el suflé deseado, no debía tener masa alguna (sí… gulp).

Esta hipótesis elaborada por Pauli en 1930 fue comprobada en 1956. Una vez más, observamos un hecho maravilloso en ciencia: la matemática se adelanta a la observación.

Problema Uno: La combustión termonuclear en el interior del Sol debe producir neutrinos que lleguen a la Tierra en número bien calculado y rectificado. Problema Dos: No llegan, son apenas un tercio, según calculó hace medio siglo el premio Nobel estadunidense Ray Davis. Etiqueta: Problema de los Neutrinos Faltantes. Y a trabajar en eso.

Hipótesis propuesta por Pontecorvo y Gribov en 1969: si hay tres tipos de neutrino, el que debía llegarnos del Sol muestra un déficit porque oscila entre sus variedades. Es como ver un helado de fresa sin más ni más volverse de chocolate… Etiqueta: Problema de la Oscilación de los Neutrinos. Y a trabajar en eso.

El pasado 31 de mayo, un informe del CERN (que construyó y maneja el enorme acelerador bajo la frontera franco-suiza, ya tratado aquí) reporta que la primera observación de un neutrino transformado en otro fue realizada por investigadores del laboratorio Gran Sasso, en Italia. Señala que el resultado provee la pieza faltante en el rompecabezas de la física. Era un reto planteado desde los años 60 del siglo pasado y ofrece vislumbres como los tormentos de Tántalo de la física por venir, dice el CERN. Tántalo es el símbolo de la eterna insatisfacción: castigado por Zeus a causa de sus crímenes, está sumergido en agua que le llega a la barbilla, cuando quiere beberla se retira y no logra calmar su sed. Los físicos sufren tortura similar porque, cada que creen tener frutos a la mano, las ramas se retiran.

El neutrino es una partícula para la que un planeta rocoso completo como el nuestro es transparente, lo cruza sin perturbación alguna a casi la velocidad de la luz. Hoy se considera que el neutrino puede tener masa, aunque tan ínfima que es de 10 mil a 200 mil veces menor a la del minúsculo electrón.

Hay tres variedades de neutrino y se llaman “sabores”, así como una oscilación entre sabores: neutrino electrón, neutrino tau y neutrino muon (por las letras griegas para la t y la m). La oscilación es una hipótesis planteada para explicar la aparente desaparición de los neutrinos muon. Faltaba confirmarla porque nadie había visto esa transformación de un tipo de neutrino en otro.

Los 170 físicos del experimento OPERA, un detector de partículas de 1800 toneladas del laboratorio subterráneo Gran Sasso, pusieron a prueba la hipótesis de la oscilación entre sabores de neutrinos. El equipo usó un haz de neutrinos muon generado a 730 kilómetros de distancia, en el famoso CERN a las afueras de Ginebra, Suiza. Los neutrinos cruzan la materia sin interacción con ella y mantienen la misma dirección, así que, creados con protones en el CERN, pasaron a través de la corteza terrestre, dirigidos con precisión al Gran Sasso. Miles de miles de millones de neutrinos muon pasaron bajo tierra en apenas 2.4 milésimas de segundo.

Antonio Eridato, vocero del equipo, dice: “Sabíamos que ocurría un asesinato, queríamos encontrar el cuerpo”. Y lo encontraron. “El haz de neutrinos del CERN fue encendido en 2006, y desde entonces los investigadores del detector OPERA han estado filtrando sus datos en busca de evidencia…” indica la nota oficial: ver el salto de neutrino muon a neutrino tau. Luego de analizar un tercio de los datos recogidos, encontraron uno: la oscilación ocurre. Falta ahora comprobar que su tasa esté de acuerdo con las predicciones.

Se abre una nueva física porque el Modelo Estándar, que explica la conducta de las partículas subatómicas, pide un neutrino sin masa. Y si oscila es porque la tiene. A pesar del éxito del Modelo, presenta fallas, una es que exige un electrón puntual, con radio cero. Quizá tipos desconocidos de neutrinos expliquen la materia oscura, tanta como la cuarta parte del universo.

No se preocupe: si algo irritaba a Einstein de la física que había colaborado a fundar eran estos aspectos.

Contacto para prensa: Romeo Bassoli, romeo.bassoli@presid.infn.it