Los neutrinos son unas esquivas partículas subatómicas que se crean en una gran variedad de procesos nucleares. Su nombre, que significa «pequeño neutro», se refiere al hecho de que no llevan carga eléctrica. De las cuatro fuerzas fundamentales del universo, los neutrinos sólo interactúan con dos: la gravedad y la fuerza débil, responsable de la desintegración radiactiva de los átomos. Al no tener apenas masa, atraviesan el cosmos casi a la velocidad de la luz.
Cuántos neutrinos surgieron fracciones de segundo después del Big Bang. Y todo el tiempo se crean nuevos neutrinos: en el corazón nuclear de las estrellas, en los aceleradores de partículas y en los reactores atómicos de la Tierra, durante el colapso explosivo de las supernovas y cuando los elementos radiactivos se descomponen. Según el físico Karsten Heeger, de la Universidad de Yale, en New Haven (Connecticut), en el universo hay una media de mil millones de veces más neutrinos que protones.
A pesar de su omnipresencia, los neutrinos siguen siendo en gran medida un misterio para los físicos porque es muy difícil atrapar estas partículas. Los neutrinos atraviesan la mayor parte de la materia como si fueran rayos de luz que atraviesan una ventana transparente, y apenas interactúan con todo lo que existe. Aproximadamente 100.000 millones de neutrinos están pasando por cada centímetro cuadrado de su cuerpo en este momento, aunque usted no sentirá nada.
Descubriendo partículas invisibles
Los neutrinos se plantearon por primera vez como la respuesta a un enigma científico. A finales del siglo XIX, los investigadores se preguntaban por un fenómeno conocido como desintegración beta, en el que el núcleo de un átomo emite espontáneamente un electrón. La desintegración beta parecía violar dos leyes físicas fundamentales: la conservación de la energía y la conservación del momento. En la desintegración beta, la configuración final de las partículas parecía tener muy poca energía, y el protón se quedaba quieto en lugar de ser golpeado en la dirección opuesta al electrón. No fue hasta 1930 cuando el físico Wolfgang Pauli propuso la idea de que una partícula extra podría salir volando del núcleo, llevando consigo la energía y el momento que faltaban.
«He hecho algo terrible. He postulado una partícula que no se puede detectar», dijo Pauli a un amigo, refiriéndose al hecho de que su hipotético neutrino era tan fantasmal que apenas interactuaría con nada y tendría poca o ninguna masa.
Más de un cuarto de siglo después, los físicos Clyde Cowan y Frederick Reines construyeron un detector de neutrinos y lo colocaron fuera del reactor nuclear de la central atómica de Savannah River, en Carolina del Sur. Su experimento consiguió captar algunos de los cientos de billones de neutrinos que salían del reactor, y Cowan y Reines enviaron a Pauli un telegrama para informarle de su confirmación. Reines ganaría el Premio Nobel de Física en 1995, momento en el que Cowan ya había fallecido.
Pero desde entonces, los neutrinos no han dejado de desafiar las expectativas de los científicos.
El sol produce cantidades colosales de neutrinos que bombardean la Tierra. A mediados del siglo XX, los investigadores construyeron detectores para buscar estos neutrinos, pero sus experimentos seguían mostrando una discrepancia, detectando sólo un tercio de los neutrinos que se habían predicho. O bien algo estaba mal en los modelos solares de los astrónomos, o bien estaba ocurriendo algo extraño.
Los físicos acabaron dándose cuenta de que los neutrinos probablemente se presentan en tres sabores o tipos diferentes. El neutrino ordinario se llama neutrino electrón, pero también existen otros dos sabores: el neutrino muón y el neutrino tau. Al atravesar la distancia entre el sol y nuestro planeta, los neutrinos oscilan entre estos tres tipos, razón por la cual aquellos primeros experimentos -que sólo habían sido diseñados para buscar un sabor- seguían perdiendo dos tercios de su número total.
Pero sólo las partículas que tienen masa pueden sufrir esta oscilación, contradiciendo las ideas anteriores de que los neutrinos no tenían masa. Aunque los científicos aún no conocen las masas exactas de los tres neutrinos, los experimentos han determinado que el más pesado de ellos debe ser al menos 0,0000059 veces menor que la masa del electrón.
¿Nuevas reglas para los neutrinos?
En 2011, los investigadores del experimento Oscillation Project with Emulsion-tRacking Apparatus (OPERA), en Italia, causaron sensación en todo el mundo al anunciar que habían detectado neutrinos que viajaban más rápido que la velocidad de la luz, una empresa supuestamente imposible. Aunque los medios de comunicación se hicieron eco de los resultados, éstos fueron acogidos con gran escepticismo por la comunidad científica. Menos de un año después, los físicos se dieron cuenta de que un cableado defectuoso había imitado un hallazgo más rápido que la luz, y los neutrinos volvieron al reino de las partículas que respetan la ley cósmica.
Pero los científicos aún tienen mucho que aprender sobre los neutrinos. Recientemente, los investigadores del Mini Booster Neutrino Experiment (MiniBooNE) del Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilab), cerca de Chicago, han aportado pruebas convincentes de que han detectado un nuevo tipo de neutrino, denominado neutrino estéril. Este hallazgo corrobora una anomalía anterior observada en el Detector de Neutrinos de Centelleo Líquido (LSND), un experimento del Laboratorio Nacional de Los Álamos, en Nuevo México. Los neutrinos estériles pondrían patas arriba toda la física conocida porque no encajan en lo que se conoce como el Modelo Estándar, un marco que explica casi todas las partículas y fuerzas conocidas, excepto la gravedad.
Si los nuevos resultados de MiniBooNE se mantienen, «eso sería enorme; va más allá del Modelo Estándar; requeriría nuevas partículas… y un marco analítico totalmente nuevo», dijo la física de partículas Kate Scholberg, de la Universidad de Duke, a Live Science.