Neutrino estéril: el experimento fallido que abre un nuevo capítulo en la búsqueda del origen del universo

Neutrino estéril: el experimento fallido que abre un nuevo capítulo en la búsqueda del origen del universo

El fracaso de un gran experimento que buscaba una partícula esencial de la materia abre nuevas posibilidades para explicar cómo funciona y cómo se formó el universo.

BBC News Mundo

Un nuevo capítulo en la física se ha abierto, de acuerdo con científicos que han estado buscando un elemento esencial del universo.

Microboone, un gran experimento desarrollado por más de 200 físicos de cinco países en el Laboratorio Nacional Fermi (Fermilab por sus siglas en inglés), en Estados Unidos, pretendía hallar una escurridiza partícula subatómica conocida como neutrino estéril, un componente clave de la materia que constituye nuestra vida diaria.

El experimento no logró su objetivo, pero la búsqueda fallida está llevando a los físicos a teorías aún más interesantes para ayudar a explicar cómo surgió el universo.

Mark Thomson, presidente ejecutivo del Consejo de Instalaciones de Ciencia y Tecnología, (STFC, por sus siglas en inglés), que financia la contribución de Reino Unido al experimento Microboone, describió el resultado como "muy emocionante".

Esto se debe a que muchos físicos han basado sus teorías en la posibilidad de que el neutrino estéril exista.

"El resultado es realmente interesante porque tiene una influencia en teorías emergentes sobre física de partículas y cosmología", le dijo Thomson a BBC News.

Partículas fantasmales

Los neutrinos son partículas subatómicas que permean el universo, pero poco interactúan con el mundo alrededor de nosotros.

Son como miles de millones de fantasmas que cada segundo pasan a través de la Tierra, y de todos los que vivimos en el planeta.

Los bastidores del Microboone están ubicados justo encima del detector, en una plataforma que bloquea cantidades significativas de radiación cósmica que podrían afectar la precisión de los resultados. Foto: FERMILAB/REIDAR HAHN

Los neutrinos vienen en tres tipos o "sabores": electrón, muon y tau.

En 1998, investigadores japoneses descubrieron que los neutrinos cambian de un "sabor" a otro mientras viajan.

El Modelo Estándar, la gran teoría de la física subatómica, no logra explicar totalmente a qué se debe este cambio de sabores.

Algunos físicos creen que encontrar por qué el neutrino tiene una masa tan diminuta, que es lo que les permite cambiar de sabor, podría darles un entendimiento más profundo de cómo funciona el universo y cómo llegó a existir.

Antimateria

Las teorías actuales sugieren que, poco después del Big Bang, había cantidades iguales de materia y de antimateria.

Sin embargo, cuando la materia choca con la antimateria se aniquilan violentamente entre sí, liberando energía.

De haber existido cantidades iguales de materia y de antimateria a principios del universo, deberían haberse cancelado entre sí.

En lugar de eso, la mayor parte del universo está hecho de materia, con cantidades mucho más pequeñas de antimateria.

Se cree que tras el Big Bang se generaron cantidades iguales de materia y antimateria. Foto: Getty

Algunos científicos creen que el cambio de sabor de los neutrinos está relacionado con el proceso cósmico que permitió que alguna cantidad de materia sobreviviera después del Big Bang y formara los planetas, las estrellas y las galaxias.

En la década de los 90, un experimento del Laboratorio Nacional Los Álamos del Departamento de Energía de EE.UU. observó que se produjeron más neutrinos electrones de los que podrían explicarse bajo la teoría del cambio de tres sabores de los neutrinos.

Este resultado fue confirmado por separado en otro experimento en 2002.

Cuarto sabor

Los físicos propusieron entonces la existencia de un cuarto sabor, llamado neutrino estéril.

Los neutrinos permean todo el universo. Foto: Getty

Los investigadores creían que esta forma de la partícula podría explicar la sobreproducción de neutrinos electrones y ayudar a entender por qué las partículas cambian de sabor.

Se les llamó neutrinos estériles porque se predice que no interactúan con la materia en absoluto, mientras que otros neutrinos sí pueden hacerlo, aunque muy raramente.

Detectar a un neutrino estéril pudo haber sido un descubrimiento aún más importante que el bosón de Higgs porque, a diferencia de otras formas de neutrinos y la partícula de Higgs, el neutrino estéril no forma parte del Modelo Estándar.

El experimento Microboone se desarrolló en un laboratorio que consiste en 150 toneladas de maquinaria instalada en un espacio del tamaño de un camión.

Sus detectores son altamente sensibles y sus observaciones del mundo subatómico se han comparado con mirar en ultra alta definición.

El equipo de científicos ha anunciado que luego de cuatro análisis de los datos recolectados durante el experimento, ninguno mostró pistas del neutrino estéril.

Un nuevo capítulo

Pero el resultado no es el fin de la historia, más bien el comienzo de un nuevo capítulo.

Estudiar los neutrinos ayuda a comprender cómo funciona el universo. Foto: Getty

Sam Zeller, investigador de Fermilab, dice que el hecho de que no hayan detectado el neutrino estéril no quiere decir que esto contradiga a los hallazgos anteriores.

"Los datos anteriores no mienten", dice.

"Está ocurriendo algo muy interesante que todavía necesitamos explicar. Los datos nos están dirigiendo a las posibles explicaciones y apuntan hacia algo más complejo e interesante, lo cual es realmente emocionante", explica Zeller.

Justin Evans, de la Universidad de Manchester, cree que el rompecabezas planteado por los últimos hallazgos marca un punto de inflexión en la investigación de neutrinos.

"Cada vez que miramos los neutrinos, parece que encontramos algo nuevo o inesperado", dice Evans.

"Los resultados de Microboone nos están llevando a una nueva dirección, y nuestro programa de neutrinos llegará al fondo de algunos de estos misterios".

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