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Detector del Observatorio de Neutrinos de Sudbury [Observatorio de Neutrinos de Sudbury / Creative Commons (CC BY-SA 4.0)]

«He hecho algo terrible: he postulado una partícula que no se puede detectar»

Tales palabras se le atribuyen a Wolfgang Pauli tras haber propuesto la existencia del neutrino. En una carta enviada el 4 de diciembre de 1930 a varios colegas de profesión, el físico austríaco exponía «una solución desesperada» para sortear la preocupante violación de la conservación de la energía que parecían exhibir algunas desintegraciones radiactivas. Para Pauli, dicha ley podía salvarse suponiendo que los núcleos atómicos emitían una partícula neutra mucho más ligera que el protón. Esa partícula portaría la energía que parecía desaparecer por arte de magia en las desintegraciones y, al no tener carga eléctrica, habría pasado inadvertida en los experimentos. «Admito que tal vez mi solución pueda parecer a priori poco probable», confesaba. «Pero quien no arriesga no gana.»

La idea fue bien acogida por Enrico Fermi, quien haciendo uso del sufijo italiano para los diminutivos bautizó la hipotética partícula como neutrino, en alusión a su pequeñísima masa. Gracias a él, Fermi logró formular la primera teoría de la interacción débil, una de las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza. El físico envió su idea a la prestigiosa revista Nature, que, sin embargo, la rechazó por contener «especulaciones demasiado alejadas de la realidad para ser del interés del lector».

En los 90 años transcurridos desde que Pauli postulase su existencia(pág.4), los neutrinos han dejado de ser aquella de­sesperada hipótesis alejada de la realidad para convertirse en una pieza clave en la comprensión del universo. A través de algunos de los mejores artículos pu­blicados en Investigación y Ciencia a lo largo de los últimos 35 años, varios de ellos firmados por premios nóbel, el presente monográfico revive algunos de los hitos que han marcado la fascinante historia de esta partícula (págs.12-49) y muestra su papel protagonista en la investigación actual en física de partículas(págs. 50-79), astrofísica y cosmología (págs. 80-96).

Aunque no fueran tan indetectables como insinuaba Pauli, los neutrinos no son fáciles de observar. Hubo de pasar un cuarto de siglo hasta que Clyde Cowan, Frederick Reines y sus colaboradores confirmaran su existencia. El neutrino se reveló esencial para entender las reacciones nucleares, el funcionamiento de las estrellas y la existencia de elementos químicos en el universo. A finales de los años sesenta, sin embargo, algo empezó a fallar. La cantidad de neutrinos procedentes del Sol que detectaban los experimentos era muy inferior a la que predecían los modelos solares. Tras un rompecabezas que se prolongó tres décadas, la solución llegó con uno de los descubrimientos más sobresalientes de la física de partículas moderna: el hallazgo de que los neutrinos de un tipo podían transformarse espontáneamente en neutrinos de otro.

La historia de estos acontecimientos se asemeja en ocasiones a un buen relato de suspense y constituye un magnífico ejemplo de cómo funciona la ciencia. Buena parte de ella quedó recogida en los artículos que en su día publicaron en Investigación y Ciencia algunos de sus protagonistas (como Hans Bethe, John Bahcall, Takaaki Kajita y Arthur McDonald, entre otros) y que componen la primera parte de este monográfico.

Lejos de solucionar un problema y cerrar una puerta para siempre, la historia de esta partícula continúa escribiéndose hoy. El hallazgo de las oscilaciones de neutrinos reveló que el modelo estándar de la física de partículas aún tenía toda una región por explorar: la que dicta con detalle cómo se producen esas transformaciones. Su estudio es hoy un campo vibrante y que cuenta con probabilidades reales de deparar sorpresas en un futuro cercano. Sus perspectivas en física de partículas y su potencial para explorar el cosmos completan este número.

 

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