?Qu¨¦ son los neutrinos?

El neutrino es una part¨ªcula que siempre ha sido muy misteriosa porque es muy dif¨ªcil de detectar. Se trata de una part¨ªcula elemental subat¨®mica que tiene una masa muy, muy peque?a, un esp¨ªn de un medio, y no tienen carga, por eso se llaman neutrinos porque son neutras. Con estas caracter¨ªsticas es muy raro que interaccionen con la materia y por eso son tan complicadas de encontrar ya que atraviesan la materia igual que la luz atraviesa un cristal. Y como tienen esa masa tan peque?a, de hecho al principio se cre¨ªa que no ten¨ªan masa, se mueven a velocidades cercanas a la de la luz.

Los neutrinos surgen en procesos nucleares: en el Big Bang, en los n¨²cleos de las estrellas y tambi¨¦n en los aceleradores de part¨ªculas. De las cuatro fuerzas fundamentales que existen en el universo: electromagn¨¦tica, gravitatoria, d¨¦bil y fuerte, los neutrinos solo se ven afectados por la gravitatoria de una manera peque?¨ªsima y la d¨¦bil. Al no tener carga no interaccionan con la fuerza electromagn¨¦tica y tampoco interaccionan con la fuerza fuerte.

Al principio, el neutrino fue solo una hip¨®tesis. Se conoc¨ªa la desintegraci¨®n beta que es la que se produce cuando en los n¨²cleos inestables hay un cambio en la relaci¨®n de neutrones y protones. Los n¨²cleos est¨¢n formados por neutrones y protones pero cuando se desintegran a veces emiten una part¨ªcula y el neutr¨®n puede pasar a prot¨®n y al prot¨®n a neutr¨®n. Pero la desintegraci¨®n beta no cumpl¨ªa la ley de conservaci¨®n de la energ¨ªa que es una ley fundamental de la f¨ªsica. El investigador austriaco Wolfgang Pauli propuso en 1930 la idea de que hab¨ªa una part¨ªcula que no ten¨ªa carga, y ¨¦l pensaba que tambi¨¦n una masa despreciable, y que era la que se llevaba la parte de energ¨ªa que faltaba. La llam¨® neutrino. Era solo una hip¨®tesis y de hecho ¨¦l mismo escribi¨® que lo que acababa de proponer era algo que no se iba a poder demostrar nunca. Sin embargo, en 1956 se construy¨® un detector de neutrinos y se confirm¨® su existencia.

Pero ocurr¨ªa que en aquel detector se contaban muy pocos neutrinos, alrededor de un tercio de lo que calculaba que pod¨ªa haber. Y eso era porque hay tres tipos de neutrinos y solo detectaban uno. En la desintegraci¨®n beta un neutr¨®n se desintegra en un prot¨®n y emite un electr¨®n y un antineutrino, y ese antineutrino es el que hace que se conserve la energ¨ªa. Si la reacci¨®n es con el prot¨®n, lo que emite es un neutr¨®n y un positr¨®n, es decir, un electr¨®n con carga positiva, y un neutrino. En esas reacciones que se producen en los n¨²cleos inestables no var¨ªa la suma total de neutrones y protones, lo que var¨ªa es la relaci¨®n entre ellos. O sea la sumatoria de n + p ser¨ªa constante pero subir¨ªa el n¨²mero de neutrones y bajar¨ªa el de protones o al rev¨¦s.

Como era evidente que los neutrinos no se iban a poder detectar directamente, lo que idearon los cient¨ªficos y cient¨ªficas para encontrarlos fue crear aparatos que pudieran medir las reacciones que provocaban en algunos elementos. Por ejemplo, si se pon¨ªa como detector el agua pesada, un neutrino incidente pod¨ªa dar su energ¨ªa al l¨ªquido y crear un electr¨®n. Ese electr¨®n tendr¨ªa una velocidad muy pr¨®xima a la de la luz porque adquirir¨ªa una energ¨ªa fuerte y producir¨ªa una radiaci¨®n que se llama radiaci¨®n Cherenkov que es azul y se ve. Tambi¨¦n se ha utilizado cloro disuelto en un tanque, porque con un ¨¢tomo de cloro m¨¢s el neutrino se forma un ¨¢tomo de arg¨®n inestable, lo que hay que hacer ah¨ª es contar los ¨¢tomos de arg¨®n que han aparecido y as¨ª se sabe cu¨¢ntos neutrinos se han detectado. Tambi¨¦n se hace con galio que con un neutrino se convierte en germanio inestable. Y a esta reacci¨®n, ir¨®nicamente, se la llamaba Alsacia Lorena porque como el neutrino provoca que el galio se convierta en germanio, ocurr¨ªa como con la regi¨®n fronteriza entre Francia y Alemania que a lo largo de la historia ha pasado de un pa¨ªs a otro.

Imag¨ªnate lo dif¨ªcil que son de detectar que cuando las personas que investigan f¨ªsica hacen chistes sobre los neutrino los pintan siempre como un fantasma. Pero detectarlos ha sido muy importante para confirmar el modelo est¨¢ndar que es el que tenemos para explicar todas las reacciones entre las part¨ªculas.

Pilar L¨®pez Sancho es doctora en Ciencias F¨ªsicas y profesora de investigaci¨®n del CSIC.

Pregunta realizada v¨ªa email por H¨¦ctor Aguirre

Nosotras respondemos?es un consultorio cient¨ªfico semanal, patrocinado por la?Fundaci¨®n Dr. Antoni Esteve, que contesta a las dudas de los lectores sobre ciencia y tecnolog¨ªa. Son cient¨ªficas y tecn¨®logas, socias de?AMIT (Asociaci¨®n de Mujeres Investigadoras y Tecn¨®logas), las que responden a esas dudas. Env¨ªa tus preguntas a nosotrasrespondemos@gmail.com o por Twitter #nosotrasrespondemos.

Coordinaci¨®n y redacci¨®n: Victoria Toro