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  • Investigación y Ciencia
  • Abril 2015Nº 463
Panorama

Cosmología

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El papel de los neutrinos en la evolución del universo

Varios estudios han propuesto que la existencia de neutrinos «estériles» podría explicar algunas observaciones cosmológicas. No todos los expertos están de acuerdo.

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Nota de los editores: Licia Verde ha sido galardonada con el Premio Nacional de Investigación 2018, concedido por el Gobierno de la Generalitat de Cataluña y la Fundación Catalana para la Investigación y la Innovación (FCRi). Lo celebramos dando acceso libre al siguiente artículo. Su descarga completa es gratuita hasta el 21 de enero de 2019.

Más de medio siglo después de su hallazgo experimental, los neutrinos siguen siendo unos grandes desconocidos. Sabemos que se crean en algunos tipos de reacciones nucleares, como las que instantes después de la gran explosión dieron lugar a los primeros núcleos atómicos del universo o las que, hoy en día, hacen brillar el Sol. Sin embargo, carecen de carga eléctrica y apenas interaccionan con la materia, por lo que resultan extremadamente difíciles de detectar. De los 80.000 cuatrillones (8 x 1028) de neutrinos que, cada segundo, atraviesan la Tierra procedentes del Sol, nuestro planeta solo intercepta uno o dos. Ello se debe a que estas partículas subatómicas solo experimentan la fuerza de la gravedad y, a escalas microscópicas, la interacción nuclear débil. Por esa razón, con frecuencia han sido apodadas «partículas fantasma».

El modelo estándar de la física de partículas, la teoría matemática que describe el mundo subatómico y sus interacciones, contempla la existencia de tres tipos de neutrinos, todos los cuales han sido detectados experimentalmente. No obstante, hay un problema que aún persiste: por un lado, la versión tradicional del modelo estándar supone que los neutrinos carecen de masa; por otro, existen indicios experimentales muy claros de que su masa, aunque pequeña, no es cero.

En particular, desde hace unos años sabemos que los neutrinos «oscilan»; es decir, que los de un tipo pueden transmutarse espontáneamente en neutrinos de otro. Y las reglas de la mecánica cuántica implican que, para que ello ocurra, los neutrinos han de tener masa. El consenso entre los físicos es que el modelo estándar debe ampliarse para dar cabida a este fenómeno. Son varios los mecanismos que se han propuesto para explicar la masa del neutrino, si bien los expertos aún ignoran cuál es el correcto [véase «Mensajeros fantasmales de nueva física», por Martin S. Hirsch, Heinrich Päs y Werner Porod; Investigación y Ciencia, junio de 2013]. Uno de ellos postula la existencia de neutrinos «estériles», una nueva familia que no experimentaría la interacción nuclear débil.

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