Los neutrinos aclaran la simetría rota del universo

Los neutrinos, esas fantasmagóricas partículas elementales que generan, por ejemplo, el Sol y los reactores nucleares en cantidades ingentes y que atraviesan la Tierra, las personas, y prácticamente todo lo que se encuentran sin delatar su presencia, protagonizan el último descubrimiento que ha puesto en efervescencia a la comunidad internacional de física de partículas. Técnicamente es una medida de una característica de estas partículas, pero puede convertirse en la llave para desvelar uno de los grandes misterios del universo: por qué está hecho ahora de materia y no de antimateria.

El hallazgo tiene todos los ingredientes de las grandes historias de la ciencia, con dura competición internacional entre grupos nutridos de físicos para hacerse con el trofeo del descubrimiento, sorpresa con el equipo que se hace con la primicia y alguna dosis de drama, ya que el terremoto y el tsunami que asolaron una extensa región de Japón hace ahora un año inutilizaron el laboratorio japonés que estaba en la carrera y que era uno de los fuertes competidores.

Además, el éxito se lo ha apuntado el experimento de Daya Bay, en China, lo que significa, como ha señalado Science, que la potencia asiática “ya ha llegado a la física de partículas”, sin olvidar la importante participación de especialistas de varias instituciones estadounidenses.

Conviene aclarar cuanto antes que este resultado no tiene nada que ver con la supuesta velocidad superior a la de la luz de los neutrinos que los científicos del detector Opera (en Italia) anunciaron el año pasado y que parece ser un error debido a una conexión defectuosa en la electrónica del experimento.

Tras el Big Bang había la misma cantidad de materia que de antimateria

En Daya Bay hay seis grandes detectores para captar y estudiar los neutrinos generados en los reactores nucleares del conjunto de Daya Bay. Es similar al experimento francés Double Chooz, que ya avanzó el pasado noviembre datos parecidos pero no tan rotundos como para cantar victoria, con lo que Daya Bay, y para sorpresa general porque no se esperaban sus resultados tan rápido, se ha apuntado el tanto.

El parámetro que han logrado medir y el valor obtenido “es importante para entender cuantitativamente cómo, a partir de la sopa primordial que se generó tras el Big Bang —sopa en la que había una cantidad equivalente de materia y antimateria— hemos acabado en este universo en el que vivimos, que está hecho de la materia y apenas hay antimateria”, explica desde Estados Unidos Concha González-García, investigadora del ICREA (Universidad de Barcelona) y de la Universidad de Stony Brook. “Ese comportamiento diferente sería como una semilla que se propaga por todo el universo, como un grumo que acaba decantando la sopa, de manera que ahora solo hay materia primordial”, añade Belén Gavela, catedrática de Física Teórica (Universidad Autónoma de Madrid).

“Si la simetría entre partículas y antipartículas no estuviera rota, con la misma cantidad de materia que de antimateria, y dado que tienden a aniquilarse mutuamente, nunca se habrían formado en el universo galaxias, estrellas, planetas ni vida”, señala Enrique Fernández Martínez desde el Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN).

Para entender el experimento de Daya Bay hay que entrar un poco en el extraño y fascinante mundo de la mecánica cuántica, donde las cosas, casi siempre, distan mucho de ser lo que parecen. En este caso se trata de medir un ingrediente de esas partículas elementales, los neutrinos, que se dan en tres tipos o sabores, como dicen los físicos. Ese ingrediente es determinante en la peculiar propiedad que tienen los neutrinos de transformarse los de un tipo en otro cuando recorren una distancia.

El descubrimiento
abre una puerta de conocimiento

Esta capacidad de transformación desconcertó durante años a los físicos que intentaban comprender el funcionamiento del Sol, porque medían en la Tierra menos neutrinos de los que, según los cálculos, se generarían en la estrella. El problema se solucionó cuando se comprendió que estas partículas solares cambiaban de un tipo a otro en el recorrido hasta nuestro planeta y muchos de ellos pasaban desapercibidos en los detectores.

“Cada uno de los tres tipos de neutrinos es en realidad una combinación diferente de tres ingredientes”, comenta Gavela. “Es que en la mecánica cuántica, las partículas, además de comportarse como bolitas, o puntitos, también son ondas, como las olas del mar, y las ondas se superponen y se combinan”, añade. “Lo que han logrado ahora medir en China es la proporción en la que los neutrinos del electrón se transforman en otros a distancias cortas, prácticamente completando con ello la descripción de las oscilaciones”.

Varios experimentos internacionales están volcados en esta investigación, con las justas dosis de colaboración científica y competencia. Unos miden haces de neutrinos de aceleradores de partículas, como el estadounidense Minos o los italianos de Gran Sasso, otros, como el chino, el francés y uno coreano, aprovechan los antineutrinos emitidos en reactores nucleares.

En Daya Bay se van a instalar dos detectores más. “En Double Chooz tenemos dos reactores, un detector instalado y otro planificado”, explica Inés Gil Botella, física del Ciemat y miembro del experimento francés. “Nosotros obtenemos resultados más limpios que los de Daya Bay, pero, de cualquier forma, sus datos y los nuestros son complementarios”, añade. Mientras tanto, los japoneses de T2K, tras el tsunami, están otra vez listos para recoger datos.

Para los físicos, el descubrimiento que cuadra las oscilaciones de los neutrinos ha abierto una puerta de conocimiento que quieren explorar. “El resultado es muy emocionante porque nos permitirá comparar las oscilaciones de neutrinos con las de antineutrinos, ver cómo son de diferentes y, esperemos, obtener una respuesta a la pregunta de por qué existimos”, concluye Kambiu Luk, profesor de la Universidad de California en Berkeley y líder de la colaboración estadounidense en el experimento de Daya Bay.