Hallada la última partícula elemental

Un equipo internacional de físicos asociados al Fermilab, el laboratorio de física de partículas de Illinois (EE UU), ha conseguido comprobar experimentalmente y por primera vez la existencia de la partícula elemental neutrino del tau, el tercer tipo de neutrino (partículas sin carga ni apenas masa) conocido en la materia. Ésta era la única de las partículas elementales cuya existencia, predicha por la teoría, quedaba por comprobar, tras la detección del quark top en este mismo laboratorio en 1994. Sin embargo, el hallazgo sigue dejando pendiente la cuestión de si los neutrinos tienen masa.

Los neutrinos parece que carecen de masa o, al menos, actúan como si no la tuvieran, y eso hace muy difícil su detección. En Fermilab se hará hoy el anuncio oficial, basado en sólo cuatro detecciones. Sin embargo, el laboratorio ha señalado que la posibilidad de detectar el neutrino del tau es un paso adelante hacia la posible identificación de neutrinos con masa distinta de cero, que, de ser localizados, abrirían la puerta a una nueva interpretación de la evolución del universo.La física de partículas probó experimentalmente hace décadas la existencia de los neutrinos y había señales convincentes de la existencia del neutrino del tau, pero no había podido ser observado dado que son más difíciles de producir en experimentos.

"Por fin tenemos prueba directa de que el neutrino del tau es uno de los bloques básicos de la naturaleza y que se relaciona con otras partículas conforme a nuestra actual teoría científica sobre la interacción de partículas", señala Byron Lundberg, portavoz del experimento Observación Directa del Neutrino Tau (Donut), un programa en el que participan 54 físicos de 12 universidades de EE UU, Japón, Corea y Grecia. "Una cosa es pensar que existen neutrinos del tau y otra realizar el difícil experimento de que un neutrino del tau choque contra un núcleo y se transforme en un leptón tau, lo que ha permitido su identificación", dice Lundberg.

Los científicos del proyecto produjeron hace tres años en el acelerador Tevatron del Fermilab un intenso rayo de neutrinos en el que esperaban que hubiera neutrinos del tau. El rayo atravesó una diana de un metro de espesor de planchas de hierro, entre las que había intercaladas películas de emulsión para registrar las interacciones de las partículas. En la prueba, uno de cada billón de neutrinos del tau actuó sobre el núcleo de hierro y produjo un leptón tau, que dejó una huella de un milímetro de longitud en la emulsión. Algo semejante a la que la luz deja en una placa fotográfica, pero en tres dimensiones. Desde entonces, los científicos han trabajado como hormigas para identificar en las imágenes obtenidas en el detector la huella del tau y su degeneración, la ansiada prueba que confirmara su existencia. "Es lo de la aguja en un pajar", dice con una imagen fácilmente comprensible Lundberg. El experimento inicial permitió identificar seis millones de potenciales interacciones que, sometidas una a una a análisis, quedaron reducidas a un millar de posibles huellas de tau. Al final, sólo cuatro fueron consideradas como irrefutables de la existencia del neutrino del tau.

Hasta hace 44 años se consideraba que el átomo, unidad básica de la materia, estaba formado por un núcleo de neutrones y protones en torno al que giraban los electrones. No había nada más ni nada más pequeño. Entonces se rompió ese paradigma al ser descubierto el primer neutrino, que resultó ser el del electrón. En 1962 fue identificado el del muón. El modelo estándar de partículas elementales, aceptado actualmente, exigía que hubiera un tercero, y físicos del Laboratorio Europeo de Física de Partículas CERN probaron en 1989 que ese tercer y último constituyente del modelo estándar era el del tau. Pero había que observarlo experimentalmente.

Leon Lederman, anterior director de Fermilab, que trabajó en los experimentos con los dos primeros tipos de neutrinos y obtuvo el Nobel de Física en 1988 por el hallazgo del neutrino del muón, se felicita por este "importante y esperado resultado". Martin Perl, físico de Stanford y Nobel en 1995 por descubrir el leptón tau (primer miembro de la tercera generación de partículas), considera que este experimento "abre un mundo completamente nuevo". Lejos de cerrar la física de los neutrinos, el tau da nueva energía al reto científico de encontrar la masa de los neutrinos. Después de los experimentos de hace unos meses realizados en Japón en que se descubrieron evidencias de que los neutrinos tienen masa, científicos nipones, estadounidenses y del CERN se encuentran en distintos estadios de la carrera para zanjar esta importante cuestión.