viernes, 2 de marzo de 2018



El viernes 23 de Septiembre del 2011 un grupo de científicos italianos anuncian al mundo que las partículas subatómicas llamadas neutrinos habían roto la barrera de la velocidad de la luz. Hacía tiempo que la comunidad de físicos teóricos no se encontraban ante una situación semejante. La última revolución fue en 1997, cuando los astrofísicos estadounidenses Saul Perlmutter y Brian Schmitdit afirmaron que el Universo se estaba expandiendo.
Sin embrago, esta vez pocos creen que realmente se haya roto uno de los pilares de la física moderna. ¿Hay algún error en el experimento? Chang Kee Jung físico experimental, en neutrinos de la Universidad de Storry Brook, en Nueva York, lo expresó de forma gráfica: “No apostaría a mi mujer ni a mis hijos, pero apostaría mi casa.”



Difíciles de ver
La opinión de la mayoría de los físicos es que debió ver haber algún tipo de error sistemático, la gran pesadilla de la ciencia experimental: quizá algún defecto en el instrumental o un fallo en el proceso de medición. No es raro que el epicentro de este revuelo sean los neutrinos. Se trata de esas partículas que no han dejado de provocar dolores de cabeza a los científicos desde que el físico austriaco Wolfgang Pauli (1900-1958) predijera su existencia en 1931. Sobre todo porque interaccionan con la materia de hecho se les ha definido como un cuchillo muy afilado sin mango y sin hoja. Serían capaces de atravesar un muro de plomo de cientos de miles de millones de kilómetros de espesor como si fuera aire.

De los neutrinos que proceden de las reacciones nucleares producidas en el interior del Sol solo se detectan uno de cada 5,000 millones, una vez que han llegado a la Tierra. Por eso su caza tardo tanto: no se logró hasta 25 años más tarde, en 1956, de la mano del ingeniero Clyde Cowan Jr (1919-1974) y el físico Frederick Reines (1918-1998).

Semejante dificultad para investigar a estas partículas ha obligado a los físicos a tomar dos decisiones. La primera utilizar grandes maquinas, cuanto más masa tengan, más probable que un neutrino perdido choque con un átomo. Así en Japón se encuentra el Super Kamiokande, un detector con 50,000 toneladas de agua.

La segunda manera para localizar neutrinos es enterrar el detector en el lugar más profundo posible para brindarlo y que nada perturbe su detección. Esta situación podemos compararla con lo que ocurre cuando charlamos con una amigo afónico en un bar atestado de gente; el ruido de otras conversaciones nos impide oir su voz. Por eso para escuchar el susurro de estas partículas los expertos deben ir a un lugar silencioso y unos sitios ideales son las minas. Kamioka en Japón, Homestake en E.U. y Subdury en Canadá- o los tuneles bajo montañas- Gran Sasso en Italia y Cranfranc en España.



Perdidos en el espacio
En 1968 a Raymond Davis (1914-2006) físico del laboratorio Nacional de Brookhaven en E.U se le ocurrió estudiar los neutrinos que salían del Sol. Debido a las reacciones nucleares de fusión que se producen en su centro, cada vez que cuatro núcleos de hidrogeno se convierten en uno de helio nacen dos neutrinos que rápidamente escapan al espacio. La pretensión de Davis era entender que sucede en el centro del astro rey, y se topó con una sorpresa, su equipo detectaba solo 30% de los neutrinos que de acuerdo con la teoría deberían llegar a la Tierra.

Conocido como “ problema de los neutrinos solares” fue confirmado en 1989 por el Kamiokande nipón-precursor del actual Super Kamiokande- Un poco más tarde en 2002 el experimento Solar Neutrino Observatory realizado en Subdury Canada demostró que del total de neutrinos producidos por el Sol sólo un tercio alcanza nuestro planeta ¿Qué estaba ocurriendo?.

Algo que el físico italiano Bruno Pontecorvo (1913-1993) había predicho con anterioridad, en 1957, la oscilación del neutrino. 

La cuestión en realidad es que existen tres tipos de neutrinos y que el equipo de Davis estaba detectando solo uno de ellos. La única forma de explicarlo sin echar abajo todo lo que sabemos de reacciones nucleares es que durante su viaje a la Tierra el neutrino cambia de traje y se convierte en alguno de los otros dos. En 1998 un equipo de físicos japonés había demostrado en el Super Kamiokande que tal oscilación se daba con los neutrinos producidos en la atmosfera por las colisiones de los rayos cósmicos.

El efecto de que oscile ha llevado a los físicos de partículas a mirar hacia otro lado. Y no es para menos, porque si lo hace es porque tiene masa muy pequeña pero no nula. Como mucho, menos de una milésima parte de la masa del electrón. Y eso son malas noticias para el cuidadoso edificio que los científicos han construido para explicar al mundo subatómico y que recibe el nombre del “Modelo Estándar”. Según este la masa del neutrino debería ser rigurosamente cero. En cambio los datos experimentales muestran lo contrario y originan un cambio quizá radical.

Situado a 1.000 metros bajo tierra en la mina de Mozumi, en Japón, el Super-Kamiokande, 

o Super-K, es el mayor observatorio de neutrinos de la Tierra, una gigantesca estructura 

diseñada para estudiar los neutrinos provenientes de cualquier lugar de nuestra galaxia. 

Su cuerpo cilíndrico, de 40 metros de alto por 40 de ancho, alberga 50.000 toneladas de 

agua pura rodeadas por cerca de 11.000 tubos fotomultiplicadores que permiten detectar 

esta fantasmagórica presencia procedente del espacio.





Los neutrinos son partículas subatómicas producidas en gran cantidad en el curso de los procesos termonucleares en el interior de las estrellas. Aunque los científicos todavía desconocen muchas cosas sobre su naturaleza, han detectado que las fuentes más poderosas de neutrinos son el Sol y las Supernovas. Dado su débil vínculo con la materia, los neutrinos viajan a gran velocidad y atraviesan todo lo que lo que encuentran a su paso, incluida la Tierra y nosotros mismos. Se calcula que trillones de neutrinos bombardean nuestro planeta y pasan a través de nosotros a cada momento, cargados de potencial información que solo puede ser captada mediante estos grandes observatorios enterrados bajo tierra. 

El motivo para enterrarlos a gran profundidad tiene que ver con el potente ruido cósmico y 

los millones de partículas elementales que colisionan con la atmósfera. Es por eso que los 

detectores deben ser blindados por una gran masa protectora que los proteja del ruido, y 

construidos en galerías subterráneas o bajo el agua. 

Una vez que llegan hasta el gran cilindro de agua, - por explicarlo de una forma 

simplificadora - los neutrinos interactúan con las partículas presentes en el tanque y emiten 

una radiación azulada que es detectada por los tubos fotomultiplicadores. El patrón 

característico de este destello, conocido como radiación de Cherenkov, proporciona 

información sobre la dirección y la clase de neutrino que llega.









Estos grandes observatorios están proporcionando gran cantidad de datos a los científicos y empiezan a proliferar en todo el mundo. El proyecto Amanda para construir un observatorio en la Antártida, es un ejemplo de ello, así como el del lago Baikal, en Siberia, o el telescopio europeo de neutrinos que se pretende construir bajo el Mediterráneo. Según la revista Science, gigantescos detectores de estas partículas subatómicas, incrustados en los glaciares antárticos o instalados bajo el mar, van a revolucionar la observación del universo en las próximas décadas. 
Dra. Anayatzin S. Mendoza





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