La
Fundación Nobel ha
concedido hoy el premio Nobel de Física aTakaaki Kajita (Japón) y a Arthur B. McDonald (Canadá) por sus investigaciones en el campo de los neutrinos, unas partículas que apenas interaccionan con la materia convencional de la que están constituidos los objetos y los seres vivos, pero que podrían tener un importante papel en la comprensión de la historia del universo y en el funcionamiento de las partes más pequeñas de los átomos.
Tal como
ha afirmado la propia Fundación Nobel, que entrega los premios cada año, «para la física de partículas es un descubrimiento histórico», puesto que «ha demostrado que el modelo estándar (una teoría básica que describe las relaciones entre las interacciones físicas conocidas y las partículas elementales que componen toda la materia)no puede ser la teoría completa de los constituyentes fundamentales del Universo». Sin embargo, varios físicos coinciden en que, en realidad, el reconocimiento no premia un descubrimiento puntual, sino una investigación que comenzó en la década de los sesenta y que revolucionó la teoría hace diez años.
«Estos premios se hacen eco de uno de los descubrimientos más importantes de las últimas décadas. Y este no es otro que la demostración de que los neutrinos oscilan, lo que demuestra que tienen masa», explica Juan José Gómez Cadenas, investigador del Instituto de Física Corpuscular del CSIC y
experto en neutrinos, a través de una conversación telefónica.
«Los modelos físisicos predecían que los neutrinos no tenían masa. Serían como la "basurita" última de la naturaleza y por eso tendrían un rol muy humilde. Pero al confirmarse que tienen masa, de repente adquieren propiedades muy misteriosas. Podrían ser su propia antipartícula. Podría ser que el neutrino fuera el agente que causó el pequeño exceso de materia en el Universo primario. Este exceso podría haber sido el disparador inicial que permitió que ocurriera un evento clave: el dominio de la materia sobre la antimateria».
Antimateria: «el lado oscuro» de la materia
¿En qué consiste este dominio? Justo después del Big Bang, la antimateria y la materia, que se diferenciaban solo en que tenían cargas opuestas, colisionaban y se aniquilaban liberando grandes cantidades de energía, cosa que hoy en día puede reproducirse a pequeña escala en aceleradores de partículas como el
CERN. Pero, a partir de un momento dado y por un motivo no del todo claro, los físicos creen que esa energía comenzó a «condensarse» en forma de materia gracias a que el equilibrio entre estos antagonistas se descompensó, y se inclinó del lado de la materia. Por todo ello, en definitiva, Gómez Cadenas considera que «los neutrinos podrían ser la razón por la que ahora estamos hablando».
¿De dónde vienen los neutrinos?
Durante muchos años, los investigadores estudiaron las partículas más escurridizas del catálogo de la física. Apenas interaccionan con la materia convencional, así que son capaces de atravesar la Tierra y todo lo que haya en ella con total impunidad. Además, lo hacen a una velocidad próxima a la de la luz y en una cantidad ingente: se calcula que pasan del orden de 100.000 millones de neutrinos por la uña de un pulgar en tan solo un segundo.
Además de escurridizas, detectarlas requiere usar sensores muy refinados y evitar las interferencias que causan otros fenómenos naturales. Así que los científicos deben acudir a las profundidades de las minas o a potentes observatorios, como el detector Super-Kamiokande, en Japón, o el Observatorio de Neutrinos de Sudbury, en Canadá, situados en las profundidades.
A pesar de todas estas dificultades, los investigadores pudieron esclarecer el origen de estas partículas, y descubrieron que procedían del Sol y las estrellas, y que también se producían en las capas altas de la atmósfera, donde los rayos cósmicos de alta energía procedentes del espacio interaccionan con ella y provocan reacciones nucleares.
Una anomalía desconcertante
Así las cosas, durante muchos años hubo una «anomalía», porque había una discrepancia entre los neutrinos que se detectabany los que el modelo predecía que debían detectarse. «Durante mucho tiempo se pensó que había fallos en estas predicciones y/o en los propios experimentos que detectaban la cantidad de neutrinos. Pero gracias a los trabajos premiados hoy, se descubrió por qué ocurría. Y es que en su camino del Sol a la Tierra, los neutrinos oscilan, unos se convierten en otros, como si un viajero saliera llamándose Juan y llegara llamándose Pepe», explica Gómez Cadenas.
Y así, una partícula que pasa sin pena ni gloria por nuestro día a día, de forma literal, revolucionó la física teórica. Héctor Socas, experto en física solar en el
Instituto de Astrofísica de Canarias, pone un ejemplo de la importancia que tuvo este hallazgo: «Hasta estos descubrimientos, la física estelar estaba en duda a causa de esta anomalía en los neutrinos. No sabíamos si nuestros modelos estaban mal». Hoy en día, ese gran reactor que es
el Sol sigue produciendo enormes cantidades de energía. Los fotones que libera tardan hasta un millón de años en abandonar sus entrañas. Sin embargo, los neutrinos, esas partículas escurridizas que apenas interaccionan con la materia «normal», resbalan por su interior y tardan un poco más de ocho minutos en llegar a la Tierra.
Tres preguntas a un físico de partículas
GONZALO LÓPEZ SÁNCHEZMADRID
Para Juan José Gómez Cadenas, investigador del Instituto de Física Corpuscular del CSIC, los trabajos sobre neutrinos premiados este martes con el premio Nobel de Física tienen importantes implicaciones en la definición del modelo estándar de la física, ya que establecieron que tenían una pequeña cantidad de masa. Por otro lado, para él estas partículas podrían ser claves en la evolución del universo, que surgió de un desequilibrio entre materia y antimateria. Él mismo explicó los principales conceptos:
-¿Qué es la antimateria? La antimateria es como una imagen en el espejo de Alicia de la materia. Observamos que la naturaleza produce siempre la misma cantidad de materia y de antimateria, se trata de copias idénticas que se diferencian en que tienen carga invertida. Por ejemplo, el electrón tiene carga negativa y es materia, mientras que el positrón tiene carga positiva y es antimateria. Cuando estos chocan, como se puede hacer en el CERN, ambas se aniquilan y producen energía. Hoy en día se cree que el Universo era al principio un juego de la pelota en el que la materia y la antimateria se aniquilaban. Pero por algún motivo se rompió la simetría.
-¿Qué es el modelo estándar de la física? Es lo más parecido a la teoría del todo para los físicos de partículas. Usa ecuaciones matemáticas coherentes para explicar las interacciones entre las partículas y las interacciones físicas (electromagnética, gravitacional, nuclear fuerte y nuclear débil). En resumen, intenta explicar la realidad de la forma más sencilla posible.
-Si hay tantos neutrinos y tienen masa, ¿tienen importancia en la masa total del Universo? No, aunque es una idea con la que hemos jugado. Creemos que la materia oscura tiene un papel mucho más importante. Está compuesta por partículas que se llaman de forma genérica WIMTS, que se parecen a los neutrinos bastante pero que tienen mucha más masa.
No hay comentarios:
Publicar un comentario