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1 de Junio de 2013
Física de partículas

Mensajeros fantasmales de nueva física

Las exóticas propiedades de los neutrinos podrían aportar las pistas necesarias para ir más allá del modelo estándar.

Represenctación esquemática de los protones y los neutrones que componen un núcleo atómico. El estudio de algunas desintegraciones radiactivas podría ayudar a entender la relación entre los neutrinos y la antimateria. [George Retseck]

En síntesis

Los neutrinos bien pueden considerarse las partículas elementales más enigmáticas que existen. Extremadamente ligeros y carentes de carga eléctrica, su detección reviste especial complejidad.

Los físicos aún no comprenden bien el origen de su exigua masa. Tampoco saben si el neutrino y el antineutrino corresponden a partículas diferentes o si, por el contrario, son idénticos.

Hasta la fecha se han detectado tres especies de neutrinos. Los de un tipo pueden metamorfosearse en otro de manera espontánea, un proceso cuyo origen sigue sin entenderse por completo.

Desentrañar la verdadera naturaleza de estas partículas podría allanar el camino hacia una teoría unificada y ayudaría a entender el origen de la asimetría cósmica entre materia y antimateria.

Pocos físicos han tenido el privilegio de traer al mundo una nueva partícula elemental. Sin embargo, cuando Wolfgang Pauli concibió el neutrino en 1930, las dudas templaron su entusiasmo inicial. «He hecho algo terrible», confesaría más tarde a sus colegas de profesión. «He postulado una partícula imposible de detectar.»

El neutrino es decididamente esquivo. Su naturaleza fantasmal le permite atravesar casi todas las barreras físicas, también los materiales que componen los detectores de partículas. De hecho, fluyen constantemente a través de la Tierra sin apenas interaccionar con nada. Pero los temores de Pauli se revelaron un tanto exagerados: sí resulta posible detectar neutrinos, aunque ello exija grandes dosis de ingenio y afán experimental.

Los neutrinos resultan muy extraños por varias razones. No forman átomos ni guardan relación alguna con la química. Son las únicas partículas elementales de materia que no poseen carga eléctrica. Su masa resulta ínfima: menos de la millonésima parte de la masa de la siguiente partícula más ligera, el electrón. Y, mucho más que cualquier otra partícula, los neutrinos se metamorfosean: su identidad fluctúa entre las tres variedades, o sabores, que se conocen: el neutrino electrónico, el muónico y el tauónico.

Los físicos llevan más de 80 años perplejos ante las propiedades del neutrino. Hoy en día aún ignoramos algunas de sus propiedades más básicas. ¿Existen solo tres sabores de neutrinos o hay más? ¿Por qué poseen una masa tan minúscula? ¿Son el neutrino y el antineutrino la misma partícula? ¿Por qué mutan de identidad con tanto brío?

Numerosos experimentos en todo el mundo, ya sea en colisionadores de partículas, en reactores nucleares o en pozos de minas abandonadas, se dedican a investigar tales cuestiones. Sus respuestas deberían proporcionar información clave sobre la estructura íntima de la materia. Además, las extrañas propiedades del neutrino tal vez guíen a los físicos en su empeño por formular una teoría de gran unificación: una que combine todas las partículas e interacciones —salvo la gravedad— bajo una misma estructura matemática. El modelo estándar, la mejor teoría de la que disponemos hasta el momento, no puede acomodar todas las complejidades del neutrino. Por ello, debemos ampliarlo.

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