Premio Nobel de Física paira aqueles que demostraron que os neutrinos transfórmanse e teñen masa

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

A Fundación Nobel ha anunciado que a xaponesa Takaaki Kajita e Arthur B. O canadense McDonald recibirá o Premio Nobel de Física 2015. Os equipos de ambos os investigadores, cada un pola súa banda, demostraron que os neutrinos transfórmanse dun tipo a outro e por tanto teñen masa.
Nakaaki Kajita e Arthur B. McDonald, Premios Nobel de Física 2015. Ed. Takaaki Kajita / Universidade Queen's

Os billóns neutrinos atravésannos por segundo. Móvense case á velocidade da luz e apenas interactúan coa materia. Prodúcense en diferentes procesos espaciais, pero tamén na nosa atmosfera e na propia Terra, como as centrais nucleares, e no noso interior, ao desintegrar os isótopos. Despois dos fotóns, son as segundas partículas máis abundantes do universo.

A pesar da súa abundancia, os neutrinos sempre foron difíciles de investigar. De feito, ao non interactuar coa materia, son moi difíciles de detectar. Paira cando Wolfang Paul anunciounos en 1930, tiña esa preocupación: “Fixen algo terrible, propuxen una partícula que non se pode detectar”.

Niso non acertou Pauli, que foi detectado un cuarto de século despois. Pero pouco sóubose dos neutrinos fugaces ata que a finais de século fixéronse detectores máis sofisticados. O Instituto Karolinska premiou este ano os descubrimentos realizados en dous destes detectores.

Detectores Kamkande e Subdury

En 1996 púxose en marcha en Xapón o Super-Kamkande, un detector xigante subterráneo de 1.000 metros de profundidade. Tiña a capacidade de detectar os neutrinos que se producen ao chocar os raios cósmicos coas partículas da atmosfera terrestre. O equipo de Takaaki Kajita detectou preto de 5.000 neutrinos durante os dous primeiros anos. Era moito máis do conseguido, pero menos do que os cálculos teóricos indicaban.

Entón déronse conta de algo estraño. Teoricamente, debía alcanzar o mesmo número de neutrinos a ambos os dous lados do detector, uns procedentes directamente da atmosfera e outros que viñan atravesando todo o planeta. Pero detectaban menos aos que atravesaban o planeta. De aí deduciuse que os neutrinos que realizaban o camiño máis longo transformábanse e por tanto non podían detectar.

Existen tres tipos de neutrinos, neutrinos de electróns, neutrinos de muón e neutrinos de pau. Os que se xeran na atmosfera son neutrinos de muón que se detectan no Super-Camión. Kajita propuxo en 1998 que algúns dos outeiros neutrinos que se formaban na atmosfera transformábanse en lat-neutrinos no camiño. E isto supuña outra consecuencia importante: si cambiaban, debían ter masa obrigatoriamente. Así, aínda que até entón pensábase o contrario, Kajita puxo sobre a mesa a primeira proba que sugiría que tiñan masa.

Ao pouco tempo confirmou Arthur B. Grupos de MacDonald no Observatorio Subdury Neutrino de Canadá. Este detector, situado a 2.000 metros de profundidade, detecta os neutrinos procedentes do Sol. Pero permite realizar dúas medidas diferentes: só neutrinos de electróns, ou todos os tipos de neutrinos á vez, sen saber canto hai de cada un.

No sol só se producen neutrinos de electróns. Pero viron que chegan outros neutrinos. Deste xeito, chegouse á conclusión de que algúns dos que salguen do sol en forma de electróns neutrinos convertéronse en muón-neutrino e tau-neutrino.

A Fundación Nobel recoñece que ambos os resultados revolucionaron o coñecemento existente até entón. De feito, o propio Modelo Estándar de Física tamén se puxo en cuestión por primeira vez, xa que este modelo necesita neutróns sen masa. Quedou claro que o Modelo Estándar non é suficiente paira explicar completamente o funcionamento do universo.

Así que se os neutrinos teñen masa, pero moi pequena. Aínda que aínda non se puido medir, os físicos calculan que é un millón de veces menor que os electróns. Con todo, hai tanto neutrino que entre todos pesan como todas as estrelas que se poden ver no universo.