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Física

Por qué tu cuerpo escupe neutrinos y otras claves del Nobel

Las partículas más esquivas del universo están por todas partes, aunque atraparlas es una de las tareas más complicadas para un científico

Un experimento de neutrinos en Karlsruhe, Alemania
Un experimento de neutrinos en Karlsruhe, Alemania

Los físicos Takaaki Kajita y Arthur McDonald han recibido hoy el premio Nobel de Física por descubrir la oscilación de los neutrinos, una de las partículas más esquivas y misteriosas del universo. El hallazgo ayuda a entender mejor la estructura más básica del cosmos y puede llevar a nuevos descubrimientos más allá de la física conocida.

¿Qué es un neutrino?

Es una partícula subatómica fundamental y, por tanto, indivisible. No tienen carga eléctrica y por eso interactúan muy poco con la materia. Los neutrinos podrían atravesar como si nada una placa de plomo de más de un año luz de grosor. Cada segundo nos acribillan cientos de millones de estas partículas sin encontrar resistencia ni dejar rastro alguno. Por eso se les llama partículas fantasma.

¿Cómo se producen?

 De varias formas. El Big Bang produjo parte de los neutrinos que existen aún hoy en el universo. Otros se producen por reacciones nucleares dentro del Sol y otras estrellas. La radiación cósmica también genera estas partículas al chocar contra la atmósfera terrestre. En la Tierra, los reactores nucleares producen estas partículas e incluso cualquier persona genera unos 5.000 neutrinos cada segundo cada vez que decae un isótopo de potasio en el interior de su cuerpo.

¿Quién descubrió estas partículas?

El primero en proponer su existencia fue el físico Wolfgang Pauli en su intento de explicar la radiactividad en el núcleo atómico. “He hecho algo terrible”, dijo Pauli, “he postulado la existencia de una partícula que no puede ser detectada”, escribió en 1930. Los primeros neutrinos se descubrieron más de un cuarto de siglo después gracias a los reactores nucleares construidos como parte del Proyecto Manhattan con el que EE UU desarrolló la bomba atómica.

¿Cómo se atrapa un neutrino?

Es imposible, por ahora. Pero en ocasiones, estas partículas interactúan con la materia que atraviesan. En los grandes detectores de neutrinos, como el Super Kamiokande de Japón o el de Sudbury (Canadá), donde trabajan los dos científicos galardonados este año con el Nobel de Física, se utilizan grandes cavidades llenas de agua y con sus paredes repletas de fotodetectores. Al encontrar los electrones del agua, los neutrinos emiten un destello de luz azul que es captada por los detectores y que permite reconstruir su trayectoria y conocer sus propiedades, por ejemplo, de qué tipo son.

¿Neutrinos, uno y trino?

Los neutrinos tienen tres sabores, o tipos: electrónico, muónico y tauónico. El Sol solo fabrica neutrinos electrónicos pero, tal y como descubrió Arthur McDonald, para cuando estas partículas alcanzan la Tierra se han transformado en uno de los otros dos tipos. Lo mismo descubrió Takaaki Kajita para los neutrinos que se producen en la atmósfera. Este fenómeno se conoce como oscilación y supone que los neutrinos cambian constantemente de estado siguiendo las leyes de la mecánica cuántica.

¿Por qué son tan importantes para entender el universo?

 En primer lugar, los neutrinos se salen del modelo estándar, el marco fundamental de leyes físicas que describe casi a la perfección el comportamiento de la materia conocida. El modelo estándar predice que los neutrinos no tienen masa, es decir, serían en esto igual que los fotones. Los descubrimientos de Kajita y McDonald señalan que los neutrinos sí tienen masa y de hecho esta cambia cuando pasan de un estado a otro. Esto supone que el marco fundamental para describir la física de partículas y en cuyo seno sí encajan otros descubrimientos de Nobel como el bosón de Higgs, tiene una grieta por la que se podría alcanzar una nueva física desconocida. Además, los neutrinos son unos buenos candidatos para desvelar por qué en el comienzo del universo la materia prevaleció sobre la antimateria, lo que permite que existan galaxias, planetas y vida.

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