Nobel para los cazadores de neutrinos

El japonés Takaaki Kajita y el canadiense Arthur McDonald han recibido hoy el Premio Nobel de Física por el descubrimiento de la oscilación de los neutrinos, lo que demuestra que estas partículas tienen masa.

El hallazgo de ambos físicos “ha cambiado nuestra comprensión del funcionamiento más profundo de la materia y puede ser crucial para nuestra visión del universo”, ha dicho la Academia de Ciencias Sueca, que cada año otorga este galardón.

Kajita trabaja en el experimento Super Kamiokande y está afiliado a la Universidad de Tokio. McDonald está adscrito a la Queen’s University de Canadá.

Los neutrinos han sido las partículas más misteriosas del universo. Cada segundo, billones de ellos atraviesan nuestro cuerpo, nuestras casas y el resto del planeta sin dejar rastro alguno, lo que les ha valido el apodo de fantasmas. Parte de ellos se crean en la atmósfera terrestre cuando incide en ella la radiación cósmica y otros son producidos en reacciones nucleares dentro del Sol. Los únicos lugares donde son visibles es en descomunales detectores instalados debajo de montañas, en viejas minas y otros lugares naturalmente protegidos contra cualquier tipo de interferencia por parte de otras partículas más pesadas. Los neutrinos son tan rápidos y ligeros que se pensaba que no tenían masa. Hasta los descubrimientos de McDonald y Kajita, se calculaba que gran parte de ellos desaparecen sin explicación posible.

En 1998, Kajita observó la oscilación de los neutrinos gracias al Super Kamiokande, una descomunal piscina con 50.000 toneladas de agua construida a un kilómetro bajo tierra en Japón. En algunas raras ocasiones, cuando un neutrino atraviesa el agua, interactúa con los electrones de este líquido lanzando un destello de luz que permite estudiar su trayectoria y propiedades. Kajita se centró en los neutrinos que llegan desde la atmósfera y observó que estos oscilan entre dos estados o tipos diferentes. Por su parte, McDonald trabajó a más de dos kilómetros bajo tierra, en una vieja mina de níquel de Ontario (Canadá) reconvertida en el Observatorio de Neutrinos de Sudbury. Gracias a esta instalación, en 2001 comprobó que los neutrinos que se producen en el Sol no estaban desapareciendo en su camino hacia la Tierra, sino que simplemente habían cambiado de tipo, oscilando entre uno y otro igual que los neutrinos atmosféricos detectados en Japón.

Esta metamorfosis se da entre los tres tipos de neutrinos conocidos y explica por qué dos tercios de todas estas partículas, que deberían estar llegando a la Tierra según los cálculos teóricos, no estaban siendo detectadas. Los descubrimientos de ambos físicos explican que estas partículas no desaparecen, sino que oscilan entre tres estados diferentes a los que los físicos llaman sabores y cuya dinámica está regida por la mecánica cuántica.

Los descubrimientos de Kajita y McDonald implican que, a pesar de su fantasmagórica presencia, los neutrinos tienen masa, al contrario de lo que se había pensado durante décadas. Aún se ignora cuál es su masa exacta, especialmenrte porque esta cambia cuando se produce la metamorfosis. Más aún, el modelo estándar, que describe a la perfección el mundo subatómico de la física de partículas y que incluye el bosón de Higgs, se queda corto para explicar al neutrino. Según los cálculos de este modelo, no debería tener masa. Por eso el trabajo de McDonald y Kajita aporta uno de las mayores indicios de que hay una nueva física en el universo que está por descubrir.