Bahcall y el problema de los neutrinos solares

E l pasado 10 de enero, en la 207 reuni¨®n de la Sociedad Americana de Astronom¨ªa, de EE UU, el director de la NASA, Michael Griffin, hizo entrega de la medalla de esta instituci¨®n al m¨¦rito a la excelencia cient¨ªfica, a t¨ªtulo p¨®stumo, al internacionalmente reconocido astr¨®nomo y astrof¨ªsico John Norris Bahcall. El premio reconoce su extraordinaria labor en el programa de astronom¨ªa espacial de la NASA y su liderazgo en el informe de los planes estrat¨¦gicos de investigaci¨®n astron¨®mica estadounidense en la d¨¦cada de los noventa, conocido como informe Bahcall. Junto a los astr¨®nomos Lyman Spitzer y George Field, John fue esencial en la decisi¨®n final de construir el telescopio espacial Hubble, gestionando problemas cr¨ªticos que evitaron la cancelaci¨®n del proyecto.

John Bahcall, profesor de astrof¨ªsica en el Instituto de Estudios Avanzados en Princeton, interpret¨® correctamente por primera vez las l¨ªneas de absorci¨®n de los cu¨¢sares, absorci¨®n por nubes de gas de las intensas emisiones debidas a la acreci¨®n de materia en los centros masivos de las galaxias, y contribuy¨® a la comprensi¨®n de ¨¦stos como agujeros negros muy masivos. De todas sus contribuciones cient¨ªficas, destaca especialmente el descubrimiento del problema de los neutrinos solares.

Los neutrinos son part¨ªculas neutras que se producen por interacci¨®n o desintegraci¨®n de otras part¨ªculas o en reacciones nucleares. Sus c¨¢lculos de los neutrinos generados en las reacciones nucleares de fusi¨®n que se producen en el interior del Sol, proporcionaron la base te¨®rica para justificar la construcci¨®n del primer experimento de detecci¨®n de neutrinos del Sol, realizado por Ray Davis, en los a?os sesenta, un detector de 350.000 litros de precloroetileno situado en el interior de una mina de oro en explotaci¨®n en el sur de Dakota (EE UU). Los neutrinos solares convertir¨ªan unos pocos ¨¢tomos de cloro en arg¨®n. Ray fue capaz de aislar y contar los ¨¢tomos de arg¨®n producidos.

El n¨²mero de ¨¢tomos de arg¨®n contados por Ray implicaba un n¨²mero de neutrinos solares que correspond¨ªa a un tercio de la predicci¨®n te¨®rica. Aquello fue devastador para un joven Bahcall. Durante m¨¢s de tres d¨¦cadas, John revis¨® cada una de las potenciales fuentes de error, incluyendo mejoras en las determinaciones de los par¨¢metros solares necesarios en los c¨¢lculos. La discrepancia se manten¨ªa; se denomin¨® el problema de los neutrinos solares. John propuso nuevos experimentos y destac¨® por el liderazgo en la investigaci¨®n de los neutrinos solares, ayudando a los incipientes grupos experimentales en la obtenci¨®n de financiaci¨®n para realizar nuevos experimentos.

A principios de los a?os noventa, John se convenci¨® de que el problema no estaba ni en sus c¨¢lculos ni en los experimentos; la discrepancia deb¨ªa de apuntar a alg¨²n nuevo fen¨®meno en el comportamiento de los neutrinos. En junio de 2001, recibi¨® una llamada de Art MacDonald, investigador del experimento de neutrinos solares en Sudbury, Canad¨¢. Sus nuevas medidas, en combinaci¨®n con los resultados de experimentos anteriores, demostraban que los c¨¢lculos de John eran correctos. El cient¨ªfico sospechoso de estar equivocado, hab¨ªa triunfado despu¨¦s de 40 a?os de trabajo te¨®rico.

?Pero, si los c¨¢lculos eran correctos, d¨®nde estaban los neutrinos que no detectaba el experimento de Ray? Los resultados experimentales han demostrado que los neutrinos cambian de personalidad en su viaje hasta el detector, lo que en f¨ªsica de part¨ªculas se denomina cambio de sabor o cambio de tipo de neutrino.

En el interior del Sol se producen neutrinos asociados al electr¨®n, de los cuales s¨®lo una tercera parte permanece con ese sabor cuando llegan al detector de Ray para convertir el cloro en arg¨®n. El detector canadiense confirm¨® este comportamiento de cambio de personalidad de los neutrinos, siendo capaz de detectar de modo independiente tanto los neutrinos asociados al electr¨®n como los no asociados al electr¨®n.

Este comportamiento de los neutrinos se debe a su peque?a masa, no nula; el hallazgo m¨¢s importante en f¨ªsica de part¨ªculas en los ¨²ltimos 25 a?os.

Una rara enfermedad sangu¨ªnea sorprendi¨® a John el verano pasado. Su tenacidad y honestidad han sido ejemplares.

Carlos Pe?a Garay es f¨ªsico de astropart¨ªculas en el Instituto de Estudios Avanzados en Princeton.