Bahcall y el problema de los neutrinos solares

E l pasado 10 de enero, en la 207 reunión de la Sociedad Americana de Astronomía, de EE UU, el director de la NASA, Michael Griffin, hizo entrega de la medalla de esta institución al mérito a la excelencia científica, a título póstumo, al internacionalmente reconocido astrónomo y astrofísico John Norris Bahcall. El premio reconoce su extraordinaria labor en el programa de astronomía espacial de la NASA y su liderazgo en el informe de los planes estratégicos de investigación astronómica estadounidense en la década de los noventa, conocido como informe Bahcall. Junto a los astrónomos Lyman Spitzer y George Field, John fue esencial en la decisión final de construir el telescopio espacial Hubble, gestionando problemas críticos que evitaron la cancelación del proyecto.

John Bahcall, profesor de astrofísica en el Instituto de Estudios Avanzados en Princeton, interpretó correctamente por primera vez las líneas de absorción de los cuásares, absorción por nubes de gas de las intensas emisiones debidas a la acreción de materia en los centros masivos de las galaxias, y contribuyó a la comprensión de éstos como agujeros negros muy masivos. De todas sus contribuciones científicas, destaca especialmente el descubrimiento del problema de los neutrinos solares.

Los neutrinos son partículas neutras que se producen por interacción o desintegración de otras partículas o en reacciones nucleares. Sus cálculos de los neutrinos generados en las reacciones nucleares de fusión que se producen en el interior del Sol, proporcionaron la base teórica para justificar la construcción del primer experimento de detección de neutrinos del Sol, realizado por Ray Davis, en los años sesenta, un detector de 350.000 litros de precloroetileno situado en el interior de una mina de oro en explotación en el sur de Dakota (EE UU). Los neutrinos solares convertirían unos pocos átomos de cloro en argón. Ray fue capaz de aislar y contar los átomos de argón producidos.

El número de átomos de argón contados por Ray implicaba un número de neutrinos solares que correspondía a un tercio de la predicción teórica. Aquello fue devastador para un joven Bahcall. Durante más de tres décadas, John revisó cada una de las potenciales fuentes de error, incluyendo mejoras en las determinaciones de los parámetros solares necesarios en los cálculos. La discrepancia se mantenía; se denominó el problema de los neutrinos solares. John propuso nuevos experimentos y destacó por el liderazgo en la investigación de los neutrinos solares, ayudando a los incipientes grupos experimentales en la obtención de financiación para realizar nuevos experimentos.

A principios de los años noventa, John se convenció de que el problema no estaba ni en sus cálculos ni en los experimentos; la discrepancia debía de apuntar a algún nuevo fenómeno en el comportamiento de los neutrinos. En junio de 2001, recibió una llamada de Art MacDonald, investigador del experimento de neutrinos solares en Sudbury, Canadá. Sus nuevas medidas, en combinación con los resultados de experimentos anteriores, demostraban que los cálculos de John eran correctos. El científico sospechoso de estar equivocado, había triunfado después de 40 años de trabajo teórico.

¿Pero, si los cálculos eran correctos, dónde estaban los neutrinos que no detectaba el experimento de Ray? Los resultados experimentales han demostrado que los neutrinos cambian de personalidad en su viaje hasta el detector, lo que en física de partículas se denomina cambio de sabor o cambio de tipo de neutrino.

En el interior del Sol se producen neutrinos asociados al electrón, de los cuales sólo una tercera parte permanece con ese sabor cuando llegan al detector de Ray para convertir el cloro en argón. El detector canadiense confirmó este comportamiento de cambio de personalidad de los neutrinos, siendo capaz de detectar de modo independiente tanto los neutrinos asociados al electrón como los no asociados al electrón.

Este comportamiento de los neutrinos se debe a su pequeña masa, no nula; el hallazgo más importante en física de partículas en los últimos 25 años.

Una rara enfermedad sanguínea sorprendió a John el verano pasado. Su tenacidad y honestidad han sido ejemplares.

Carlos Peña Garay es físico de astropartículas en el Instituto de Estudios Avanzados en Princeton.