Resuelto el misterio del neutrino est¨¦ril

Los neutrinos son como los hobbits de la f¨ªsica de part¨ªculas. Prefieren estar en sus cosas, sin meterse en los l¨ªos pol¨ªticos de los poderosos elfos o los ambiciosos humanos, y parecen insignificantes a su lado. Sin embargo, tienen algo, quiz¨¢ fruto de esa autonom¨ªa respecto a otras part¨ªculas m¨¢s poderosas, que les hace poder cambiar el mundo desde su posici¨®n aparentemente humilde.

Igual que un hobbit salv¨® a la Tierra Media del dominio del mal absoluto de Sauron, cuentan los f¨ªsicos que pudieron ser los neutrinos quienes inclinaron la balanza hacia la antimateria en la lucha que se inici¨® contra la materia en los or¨ªgenes del tiempo. Tras el Big Bang se hab¨ªa creado la misma cantidad de las dos sustancias y cada vez que una part¨ªcula con una carga chocaba contra su opuesta ambas se desintegraban dejando tras de s¨ª un rastro de radiaci¨®n. Si esa igualdad en la guerra hubiese perdurado, hoy no habr¨ªa ni galaxias ni Tierra, ni humanos ni libros sobre hobbits.

Los neutrinos est¨¦riles podr¨ªan explicar por qu¨¦ hay m¨¢s materia que antimateria

Como los hobbits, que se dividen en tres razas, los neutrinos se agrupan en tres sabores, asociados a otros tres leptones de distintas masas: el electr¨®n, el mu¨®n y el tau. Estas part¨ªculas se crean cuando protones de alta energ¨ªa, producidos en cataclismos c¨®smicos como las supernovas, chocan contra la atm¨®sfera terrestre y desencadenan una lluvia de part¨ªculas diversas entre las que se encuentran los neutrinos. En su camino a trav¨¦s de la Tierra, fluct¨²an cambiando de sabor, un fen¨®meno cuyo descubrimiento fue premiado con el Nobel de F¨ªsica en 2015.

Estos hallazgos ya hab¨ªan ayudado a reconfigurar el Modelo Est¨¢ndar de f¨ªsica de part¨ªculas, que sirve para organizar nuestro conocimiento sobre c¨®mo funciona la materia en su nivel m¨¢s fundamental, pero en los ¨²ltimos a?os, algunos cient¨ªficos, a la vista de resultados experimentales dif¨ªciles de explicar con las part¨ªculas conocidas, hab¨ªan planteado la posibilidad de que existiese un tipo de neutrino m¨¢s. El neutrino est¨¦ril, como lo bautizaron, ser¨ªa a¨²n menos sociable que sus hermanos y solo tratar¨ªa con el resto de la materia a trav¨¦s de la fuerza de gravedad. Su presencia habr¨ªa ayudado a explicar si realmente los neutrinos desempe?aron un papel clave en el enfrentamiento entre materia y antimateria y podr¨ªan ayudar a entender qu¨¦ es la materia oscura.

Sin embargo, un art¨ªculo publicado esta semana en la revista Physical Review Letters indica que tras mucho buscar no hay rastro de esta cuarta especie de neutrinos. Los autores llegan a esta conclusi¨®n despu¨¦s de analizar miles de neutrinos detectados por el Observatorio de Neutrinos IceCube del Polo Sur. Este particular telescopio est¨¢ formado por 5.160 sensores congelados en el hielo ant¨¢rtico y distribuidos a una profundidad de entre 1,5 y 2,5 kil¨®metros en un espacio de un kil¨®metro c¨²bico. Esas dimensiones descomunales son necesarias para lograr atrapar las se?ales producidas por estas escurridizas part¨ªculas. Los neutrinos que intenta capturar IceCube se producen en la atm¨®sfera sobre el Polo Norte y llegan a la Ant¨¢rtida despu¨¦s de atravesar toda la Tierra.

El telescopio IceCube cuenta con 5.160 detectores que ocupan un kil¨®metro c¨²bico bajo el hielo ant¨¢rtico

Los cient¨ªficos esperaban que, si existiese, el neutrino est¨¦ril dejar¨ªa una se?al clara en un determinado rango energ¨¦tico de un electronvoltio. Planteaban que este cuarto neutrino podr¨ªa aparecer durante las fluctuaciones cu¨¢nticas que producen los cambios de sabor de la part¨ªcula. Pero esa se?al no se ha encontrado. Adem¨¢s, los autores del trabajo han excluido la posibilidad de que se les haya escapado algo calculando la cantidad de neutrinos de cada clase generados en la atm¨®sfera del Polo Norte. ¡°Podemos detectar la cantidad de neutrinos mu¨®nicos, electr¨®nicos y de tau y no hay nada que falte en la ecuaci¨®n, as¨ª que la conclusi¨®n es que los resultados de IceCube debilitan la posibilidad de que este cuarto neutrino exista¡±, ha afirmado Jason Koskinen, investigador de la Universidad de Copenhague y coautor del estudio.

Este resultado es una muestra m¨¢s de las posibilidades del telescopio de neutrinos ant¨¢rtico, una infraestructura que requiri¨® una inversi¨®n de 271 millones de d¨®lares. En noviembre de 2013, se public¨® que durante los meses anteriores los detectores de IceCube hab¨ªan atrapado 28 neutrinos procedentes de fuera del Sistema Solar. Entonces, los cient¨ªficos anunciaron que la capacidad para detectar a aquellos mensajeros, capaces de viajar imperturbados por todo el espacio con informaci¨®n clave sobre la naturaleza del cosmos, como el hobbit que pudo entrar en Mordor sin ser detectado, abr¨ªa una nueva era en la astronom¨ªa.