Los neutrinos son partículas elementales, y muy difíciles de detectar. No es extraño que las pocas mediciones de que disponemos (tomadas en experimentos muy complicados) no se comprendan bien y a veces resulten contradictorias. Poco a poco hemos ido aprendiendo cómo se comportan los neutrinos, y sabemos con más precisión lo que nos queda por conocer. Hace poco he asistido a una conferencia del profesor José R. Alonso, y me pareció tan interesante que la voy a resumir aquí.

Empecemos por el principio. La materia habitual (de la que estamos hechos nosotros, por ejemplo) se compone de átomos, en cuyo núcleo hay protones y neutrones, alrededor del cual orbitan los electrones. Sin embargo, ni protones ni neutrones son partículas elementales: están compuestos de quarks. Un protón lo forman dos quarks up y un quark down; el neutrón, un quark up y dos quarks down. Todas estas partículas elementales son fermiones (tienen spin ½). La carga del electrón es -1, la del quark up es +2/3 y la del quark down -1/3. Ahora bien, para dar cuenta de algunas reacciones nucleares en las que un quark down se transforma en un quark up, es necesario invocar otra partícula: el neutrino electrónico. Esta partícula elemental no tiene carga, posee spin ½ y su masa en reposo es pequeñísima. Como además no interactúa más que por las fuerzas nucleares débiles (aparte de la gravitación, pero su masa es ínfima), resultan extremadamente difíciles de detectar.

Hay otras dos generaciones de partículas elementales, cada una de las cuales consta de dos quarks (uno con carga 2/3 y otro con carga -1/3), una partícula de carga -1 y un neutrino de carga 0. Las partículas del llamado modelo estándar quedan así, sin tener en cuenta las mediadoras de fuerzas:

esquema modelo estádar

Esquema del modelo estándar: en rojo, quarks; en color oscuro: leptones; los neutrinos son leptones de carga nula. Hay tres "generaciones" de partículas elementales, aunque la materia ordinaria sólo está compuesta de la primera, la correspondiente a la columna de la izquierda. Para completar el modelo estándar, habría que añadir las partículas mediadoras de fuerzas y las antipartículas.

 

Hay muchos neutrinos. Se calcula que atraviesan la uña del dedo gordo unos 40.000 millones de neutrinos cada segundo. Interactúan muy poco con la materia, pero se pueden detectar: aunque muy raramente, toman parte en una reacción nuclear que convierte un quark up en un quark down, cambiando las especies químicas, y se puede medir el número de isótopos que van apareciendo conforme la débil interacción con los neutrinos provoca esa reacción.

Una de las primeras sorpresas fue que el Sol parecía producir muchos menos neutrinos de lo que se calculaba (la tercera parte más o menos). El quebradero de cabeza se resolvió con el descubrimiento de que los neutrinos oscilan: es decir, pasan de un tipo de neutrino a otro (como se dice técnicamente, de un sabor a otro: por ejemplo de neutrino electrónico a neutrino muónico). Para ello es necesario asumir que tienen masa. En el caso de la medición de los neutrinos del Sol, lo que ocurría es que sólo se detectaba un tipo de neutrino, la tercera parte.

Sin embargo, los expeimentos que se han llevado a cabo para medir la proporción de cada sabor de neutrinos han dejado... mal sabor de boca. Porque en algunas mediciones salen menos neutrinos electrónicos de los esperados, o más, o se encuentran discrepancias con los antineutrinos (las antipartículas de los neutrinos), y otras sorpresas por el estilo. Una de las hipótesis propuestas para conciliar las observaciones es que existen dos neutrinos más, pero que no participan en las reacciones nucleares de los neutrinos “normales”: son los llamados neutrinos estériles. (Si existen, eso implicaría modificar el modelo estándar). Por ahora, no se ha encontrado ni rastro de los neutrinos estériles. Pero en el detector de la mina de Kamioka, en Japón, se está preparando un experimento que podría solventar la cuestión. Su nombre es IsoDAR (Isotope Decay at Rest).

¡Esperamos noticias! (con paciencia, eso sí: pueden tardar unos años...).

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Ángel Garcimartín Montero
Ángel Garcimartín Montero

Catedrático de física (especialidad: materia condensada) en la Universidad de Navarra.

Ha llevado a cabo investigaciones (de carácter marcadamente experimental) sobre dinámica no lineal, inestabilidades, caos y sistemas físicos fuera del equilibrio; la fractura de los materiales frágiles; la transición vítrea, y los medios granulares. Actualmente se interesa en los atascos de materia activa (por ejemplo, los seres vivos).

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La materia blanda es la que se deforma fácilmente cuando se somete a esfuerzos o fluctuaciones térmicas: líquidos, coloides, materiales granulares, polímeros, espumas, algunos materiales biológicos. Pero en sentido figurado ¿no es también materia blanda la ciencia, la universidad, o incluso la sociedad?

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