Tienen un origen diverso, y después de los fotones son las partículas más abundantes del universo, si dejamos de lado por un momento a la materia y la energía oscuras. Hablamos de los neutrinos.
Estas partículas se encuentran estrechamente ligadas con el trabajo del Dr. Eric Vázquez Jáuregui, cercano colaborador de Arthur B. McDonald, quien en 2015 recibió el Premio Nobel de Física, junto con Takaaki Kajita, por demostrar que los neutrinos poseen masa.
El modelo estándar
Los neutrinos se encuentran incluidos en el modelo estándar. Ahora bien, en las ecuaciones que describen a este modelo, carecen de masa.
“Es un modelo teórico muy elegante, que interpreta muchos fenómenos de la física, pero en ellos los neutrinos no tienen masa y el experimento con el cual Arthur B. McDonald ganó el Premio Nobel descubrió que los neutrinos sí tienen masa”.
Ese hallazgo, añade, “hizo surgir lo que se llama la física más allá del modelo estándar, es decir, sabemos que el modelo estándar con lo bello y con lo bien que reproduce muchos fenómenos de la naturaleza, está incompleto, porque ahí los neutrinos no tienen masa pero ya está demostrado experimentalmente que la tienen. Entonces hay gente trabajando en extensiones, en incrementar, en desarrollar algo más allá de lo que nosotros tenemos”, asienta.
Por otra parte, recalca que los neutrinos no viajan más rápido que la velocidad de la luz. Y es que en septiembre de 2011, un equipo de investigadores de la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN) publicó un estudio en el que afirmaba que los neutrinos eran 60 nanosegundos más rápidos.
“Esto surgió porque no entendían por qué la velocidad de los neutrinos era más grande que la de la luz. Habían revisado todo lo humanamente posible, según dijeron, pero realmente les faltó verificar algunos dispositivos y se dieron cuenta que había una falla allí y obviamente una vez que lo corrigieron, los neutrinos siguen satisfaciendo las leyes de la física que conocemos”, agrega el Dr. Vázquez.
Más allá del modelo estándar
¿Esto quiere decir que el modelo estándar ha dejado de funcionar? De ninguna manera, se apresura a contestar el investigador del Instituto de Física. Y recalca que explica satisfactoriamente “una gran cantidad de fenómenos”, muchos de ellos nuevos, que ahora necesitan encontrar una descripción adecuada, que obligue a replantear los postulados.
Uno de esos fenómenos es la materia oscura, que “no está englobada en el modelo estándar. La materia oscura, la energía oscura y la masa de los neutrinos son fenómenos que están más allá del modelo estándar y que no los puede explicar”. Pero esto no quiere decir que se deba desechar el modelo; al contrario, insiste en que “sirve muy bien”, pero ahora hay nuevos fenómenos que van más allá.
Al respecto, acepta que sería un poco como ocurrió con la relación entre la teoría de la gravitación universal de Newton y la relatividad. “Newton sigue funcionando”. Cuando se nos cae un objeto o cuando lanzamos uno al espacio, la física newtoniana nos ayuda muy bien a predecir lo que va a ocurrir. “Pero ahora, en el caso de la relatividad, surgieron nuevos fenómenos que no era posible explicar con la gravitación. Es exactamente una comparación idéntica, entre lo que es el modelo estándar y la física más allá del modelo estándar. Necesitamos extender, expandir ahora ese modelo”.
Neutrinos por todas partes
A los neutrinos también se les conoce como partículas fantasma. ¿Por qué razón? Pues por el hecho de que difícilmente interaccionan con otras partículas.
Al respecto, el Dr. Vázquez explica que la interacción se hace a través de dos vías. Una, “la más importante”, es la interacción débil, que es la responsable de que algunas partículas decaigan, y esa es la que domina y por lo tanto es la más importante para los neutrinos.
“Los neutrinos no tienen carga eléctrica, por lo que no interactúan electromagnéticamente. Tampoco tienen lo que llamamos carga de color, como los quarks, y por ese motivo no interactúan con la interacción fuerte, lo hacen solamente con la débil. Como los neutrinos tienen masa, también interactúan gravitacionalmente, pero su masa es tan pequeña, que a nivel de partículas la interacción gravitacional no importa; es muchísimos órdenes de magnitud más pequeña. Simplemente irrelevante para interacciones a nivel de partículas, porque las masas son muy pequeñas de por sí y los neutrinos todavía más”.
Por otra parte, ahora sabemos que hay neutrinos producidos a partir del Big Bang. En ese evento era mucha la energía y había aniquilación y creación de partículas. En un punto hubo una producción de neutrinos que han llegado hasta nuestros días. Hay varios millones de neutrinos por metro cúbico en el universo originados en ese instante seminal. Por esa razón se les llama neutrinos reliquia.
“Jamás se han medido, porque su energía es muy pequeña, pero nuestros modelos nos dicen que ahí deben estar”, asienta Vázquez. Por otro lado, también hay neutrinos que se producen en las más diversas reacciones. La fuente más grande que tenemos a la mano es el Sol. En nuestra estrella todas las reacciones nucleares dan lugar a neutrinos, propiciando que haya hasta 40 billones por centímetro cuadrado por segundo. “Por nuestra uña pasa esta cantidad cada segundo. Si pudiéramos verlos, veríamos billones y billones de neutrinos atravesando la Tierra”, explica Eric Vázquez.
Nuestro planeta también es productor de neutrinos, como demuestran las plantas nucleares o los aceleradores de partículas. Además, el interior de la Tierra tiene isótopos de uranio y torio, de donde también salen neutrinos. Incluso nuestros cuerpos los emiten. “Tenemos potasio, carbón e isótopos radioactivos de estos elementos que decaen emitiendo neutrinos. Más o menos estamos emitiendo unos ocho mil neutrinos por segundo. Hay muchos procesos de decaimiento donde surgen neutrinos. Puse el ejemplo de nosotros, pero también en el café o en los plátanos hay decaimientos de partículas, de donde salen neutrinos. Están por todos lados. El detalle es que interactúan muy poco”.
Además, cuando explota una estrella también se generan estas partículas. De hecho, 99% de la energía de una estrella, cuando estalla, se va en neutrinos. Como se puede apreciar, muchos fenómenos en el universo los emiten, de ahí el interés del Dr. Vázquez para estudiarlos, como hizo durante una estancia en Canadá.
“Empecé a trabajar primero en un experimento de neutrinos llamado SNO PLUS, con el que queremos medir neutrinos del sol y también un proceso muy raro que nos daría información sobre la masa de los neutrinos que es uno de los tópicos de la física más importantes”, cierra el investigador.
por Yassir Zárate Méndez
