Nobel para los cazadores de neutrinos
El japonés Takaaki Kajita y el canadiense Arthur McDonald reciben el Premio Nobel de Física por el descubrimiento de la oscilación de estas partículas
NUÑO DOMÍNGUEZ
El momento de anuncio de los ganadores / AFP (REUTERS/LIVE)
El japonés Takaaki Kajita y el canadiense Arthur McDonald han recibido hoy el Premio Nobel de Física por el descubrimiento de la oscilación de los neutrinos, lo que demuestra que estas partículas tienen masa.
El hallazgo de ambos físicos “ha cambiado nuestra comprensión del funcionamiento más profundo de la materia y puede ser crucial para nuestra visión del universo”, ha dicho la Academia de Ciencias Sueca, que cada año otorga este galardón.
Kajita trabaja en el experimento Super Kamiokande y está afiliado a la Universidad de Tokio. McDonald está adscrito a la Queen’s University de Canadá.
Los neutrinos han sido las partículas más misteriosas del universo. Cada segundo, billones de ellos atraviesan nuestro cuerpo, nuestras casas y el resto del planeta sin dejar rastro alguno, lo que les ha valido el apodo de fantasmas. Parte de ellos se crean en la atmósfera terrestre cuando incide en ella la radiación cósmica y otros son producidos en reacciones nucleares dentro del Sol. Los únicos lugares donde son visibles es en descomunales detectores instalados debajo de montañas, en viejas minas y otros lugares naturalmente protegidos contra cualquier tipo de interferencia por parte de otras partículas más pesadas. Los neutrinos son tan rápidos y ligeros que se pensaba que no tenían masa. Hasta los descubrimientos de McDonald y Kajita, se calculaba que gran parte de ellos desaparecen sin explicación posible.
En 1998, Kajita observó la oscilación de los neutrinos gracias al Super Kamiokande, una descomunal piscina con 50.000 toneladas de agua construida a un kilómetro bajo tierra en Japón. En algunas raras ocasiones, cuando un neutrino atraviesa el agua, interactúa con los electrones de este líquido lanzando un destello de luz que permite estudiar su trayectoria y propiedades. Kajita se centró en los neutrinos que llegan desde la atmósfera y observó que estos oscilan entre dos estados o tipos diferentes. Por su parte, McDonald trabajó a más de dos kilómetros bajo tierra, en una vieja mina de níquel de Ontario (Canadá) reconvertida en el Observatorio de Neutrinos de Sudbury. Gracias a esta instalación, en 2001 comprobó que los neutrinos que se producen en el Sol no estaban desapareciendo en su camino hacia la Tierra, sino que simplemente habían cambiado de tipo, oscilando entre uno y otro igual que los neutrinos atmosféricos detectados en Japón.
Esta metamorfosis se da entre los tres tipos de neutrinos conocidos y explica por qué dos tercios de todas estas partículas, que deberían estar llegando a la Tierra según los cálculos teóricos, no estaban siendo detectadas. Los descubrimientos de ambos físicos explican que estas partículas no desaparecen, sino que oscilan entre tres estados diferentes a los que los físicos llaman sabores y cuya dinámica está regida por la mecánica cuántica.
Los descubrimientos de Kajita y McDonald implican que, a pesar de su fantasmagórica presencia, los neutrinos tienen masa, al contrario de lo que se había pensado durante décadas. Aún se ignora cuál es su masa exacta, especialmenrte porque esta cambia cuando se produce la metamorfosis. Más aún, el modelo estándar, que describe a la perfección el mundo subatómico de la física de partículas y que incluye el bosón de Higgs, se queda corto para explicar al neutrino. Según los cálculos de este modelo, no debería tener masa. Por eso el trabajo de McDonald y Kajita aporta uno de las mayores indicios de que hay una nueva física en el universo que está por descubrir.
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 / KIT
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.
http://elpais.com/elpais/2015/10/06/ciencia/1444125814_641821.html/ http://elpais.com/elpais/2015/10/06/ciencia/1444150721_022586.html
