Premi Nobel de Física per a aquells que van demostrar que els neutrins es transformen i tenen massa

2015/10/06 Etxebeste Aduriz, Egoitz - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Fisika
• Sariak

Els bilions neutrins ens travessen per segon. Es mouen gairebé a la velocitat de la llum i a penes interactuen amb la matèria. Es produeixen en diferents processos espacials, però també en la nostra atmosfera i en la pròpia Terra, com les centrals nuclears, i en el nostre interior, en desintegrar els isòtops. Després dels fotons, són les segones partícules més abundants de l'univers.

Malgrat la seva abundància, els neutrins sempre han estat difícils d'investigar. De fet, al no interactuar amb la matèria, són molt difícils de detectar. Per a quan Wolfang Paul els va anunciar en 1930, tenia aquesta preocupació: “He fet una cosa terrible, he proposat una partícula que no es pot detectar”.

En això no va encertar Pauli, que va ser detectat un quart de segle després. Però poc es va saber dels neutrins fugaços fins que a la fi de segle es van fer detectors més sofisticats. L'Institut Karolinska ha premiat enguany els descobriments realitzats en dos d'aquests detectors.

Detectors Kamkande i Subdury

En 1996 es va posar en marxa al Japó el Super-Kamkande, un detector gegant subterrani de 1.000 metres de profunditat. Tenia la capacitat de detectar els neutrins que es produeixen en xocar els raigs còsmics amb les partícules de l'atmosfera terrestre. L'equip de Takaaki Kajita va detectar prop de 5.000 neutrins durant els dos primers anys. Era molt més de l'aconseguit, però menys del que els càlculs teòrics indicaven.

Llavors es van adonar d'una cosa estranya. Teòricament, havia d'aconseguir el mateix nombre de neutrins a banda i banda del detector, uns procedents directament de l'atmosfera i uns altres que venien travessant tot el planeta. Però detectaven menys als que travessaven el planeta. D'aquí es va deduir que els neutrins que realitzaven el camí més llarg es transformaven i per tant no podien detectar.

Existeixen tres tipus de neutrins, neutrins d'electrons, neutrins de muón i neutrins de pal. Els que es generen en l'atmosfera són neutrins de muón que es detecten en el Super-Camió. Kajita va proposar en 1998 que alguns dels pujols neutrins que es formaven en l'atmosfera es transformaven en lat-neutrins en el camí. I això suposava una altra conseqüència important: si canviaven, havien de tenir massa obligatòriament. Així, encara que fins llavors es pensava el contrari, Kajita va posar sobre la taula la primera prova que sugiría que tenien massa.

Al poc temps va confirmar Arthur B. Grups de MacDonald en l'Observatori Subdury Neutrí del Canadà. Aquest detector, situat a 2.000 metres de profunditat, detecta els neutrins procedents del Sol. Però permet realitzar dues mesures diferents: només neutrins d'electrons, o tots els tipus de neutrins alhora, sense saber quant hi ha de cadascun.

En el sol només es produeixen neutrins d'electrons. Però van veure que arriben altres neutrins. D'aquesta manera, es va arribar a la conclusió que alguns dels quals salin del sol en forma d'electrons neutrins es van convertir en muón-neutrí i tau-neutrí.

La Fundació Nobel reconeix que tots dos resultats van revolucionar el coneixement existent fins llavors. De fet, el propi Model Estàndard de Física també es va posar en qüestió per primera vegada, ja que aquest model necessita neutrons sense massa. Va quedar clar que el Model Estàndard no és suficient per a explicar completament el funcionament de l'univers.

Així que si els neutrins tenen massa, però molt petita. Encara que encara no s'ha pogut mesurar, els físics calculen que és un milió de vegades menor que els electrons. No obstant això, hi ha tant de neutrí que entre tots pesen com totes les estrelles que es poden veure en l'univers.