¿Los neutrinos se mueven en línea recta?

En respuesta a la pregunta, sí, podríamos decir que los neutrinos viajan en línea recta desde la fuente en la cual se han producido. De hecho, es lo que los hace atractivos, entre otras cosas, para la astrofísica. Que no se desvíen desde el lugar en el que se han generado nos da información sobre donde está ubicada la fuente. Si somos capaces de detectar los neutrinos producidos durante una explosión de supernova, podríamos saber dónde se ha producido esa supernova. Esta sería la respuesta corta, pero es necesario explicarlo en detalle porque no es tan sencillo.

Los neutrinos son partículas fundamentales, sin carga eléctrica y muy pequeñas —tanto que durante un tiempo se pensó que no tenían masa—, por lo que interaccionan débilmente con la materia. Durante las reacciones nucleares en el interior de las estrellas se producen diferentes partículas como fotones o neutrinos. Al contrario que los fotones —que aunque no tienen carga ni masa, se comportan como si las tuvieran al interaccionar con la materia—, los neutrinos escapan siguiendo una trayectoria rectilínea sin interactuar con ella.

Eso ocurre en el interior de una estrella, pero ¿qué pasa en el universo? En el cosmos los neutrinos se mueven igual. Como no tienen carga, no interaccionan con los campos electromagnéticos que podrían desviarle de su trayectoria, y también es muy poco probable que interactúen con la materia por su baja masa. Por eso decimos que los neutrinos viajan en línea recta, porque no interactúan con el resto de materia que hay en el universo. Eso sí les ocurre a otras partículas, como los rayos cósmicos, que interactúan con los campos electromagnéticos o con los fotones.

Los neutrinos podrían interaccionar con la materia a través de la fuerza de la gravedad. Sin embargo, aunque tienen masa, esta es tan pequeña que incluso en el caso de que se encuentre con un objeto muy masivo que curve significativamente el espacio-tiempo, como un agujero negro supermasivo, la probabilidad de interacción es prácticamente despreciable.

Sin embargo, hay que matizar lo de que se mueven en línea recta debido a que el espacio-tiempo del universo no es plano, sino curvo por efecto de la materia que contiene. Teniendo en cuenta esta curvatura, realmente los neutrinos se mueven a través de líneas geodésicas (que son la trayectoria más corta que une dos puntos en una superficie dada). Es algo análogo a lo que sucede con la trayectoria de los aviones en la superficie de la Tierra: no siguen líneas rectas entre, por ejemplo, Madrid y Nueva York, sino que tradicionalmente se desvían hacia el norte al cruzar el océano Atlántico debido a la curvatura de la Tierra. Por supuesto, si nos limitamos a una región pequeña del universo sin grandes masas, lo que se conoce como espacio de Minkowski, la curvatura es mínima y la línea geodésica coincide con una trayectoria rectilínea.

En resumen, para responder a esta pregunta, diría que los neutrinos se mueven siguiendo líneas geodésicas, que en ausencia de grandes masas que curven significativamente el espacio-tiempo, como agujeros negros supermasivos, coincide con trayectorias en línea recta.

Y ese movimiento en línea recta de los neutrinos es precisamente una de las propiedades que les hace tan interesantes para la astronomía. Eso y que son partículas muy rápidas. Se cree que viajan a velocidades muy cercanas a la de la luz. De hecho, algunos estudios defendieron que podían superarla, aunque los resultados fueron muy discutidos. Al ser tan rápidos y no haber nada que los desvíe, llegan a la Tierra antes que los fotones. Y eso para, por ejemplo, detectar una explosión de una supernova es muy importante. Las personas que investigamos con detectores de neutrinos —como Super-Kamiokande, situado en Japón y en el que yo trabajo—, estamos preparadas para que, en caso de que haya una explosión de supernova, lanzar una alerta en cuestión de segundos. Solo es necesario detectar los neutrinos y avisar a los telescopios, tanto terrestres como espaciales, de hacia dónde deben apuntar para observar el fenómeno desde el inicio de la explosión.

Nataly Ospina Escobar es investigadora en el Departamento de Física Teórica de la Universidad Autónoma de Madrid.

Pregunta enviada vía email por Ada Cobo.

Coordinación y redacción: Victoria Toro.

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