Los neutrinos aclaran la simetr¨ªa rota del universo

Los neutrinos, esas fantasmag¨®ricas part¨ªculas elementales que generan, por ejemplo, el Sol y los reactores nucleares en cantidades ingentes y que atraviesan la Tierra, las personas, y pr¨¢cticamente todo lo que se encuentran sin delatar su presencia, protagonizan el ¨²ltimo descubrimiento que ha puesto en efervescencia a la comunidad internacional de f¨ªsica de part¨ªculas. T¨¦cnicamente es una medida de una caracter¨ªstica de estas part¨ªculas, pero puede convertirse en la llave para desvelar uno de los grandes misterios del universo: por qu¨¦ est¨¢ hecho ahora de materia y no de antimateria.

El hallazgo tiene todos los ingredientes de las grandes historias de la ciencia, con dura competici¨®n internacional entre grupos nutridos de f¨ªsicos para hacerse con el trofeo del descubrimiento, sorpresa con el equipo que se hace con la primicia y alguna dosis de drama, ya que el terremoto y el tsunami que asolaron una extensa regi¨®n de Jap¨®n hace ahora un a?o inutilizaron el laboratorio japon¨¦s que estaba en la carrera y que era uno de los fuertes competidores.

Adem¨¢s, el ¨¦xito se lo ha apuntado el experimento de Daya Bay, en China, lo que significa, como ha se?alado Science, que la potencia asi¨¢tica ¡°ya ha llegado a la f¨ªsica de part¨ªculas¡±, sin olvidar la importante participaci¨®n de especialistas de varias instituciones estadounidenses.

Conviene aclarar cuanto antes que este resultado no tiene nada que ver con la supuesta velocidad superior a la de la luz de los neutrinos que los cient¨ªficos del detector Opera (en Italia) anunciaron el a?o pasado y que parece ser un error debido a una conexi¨®n defectuosa en la electr¨®nica del experimento.

Tras el Big Bang hab¨ªa la misma cantidad de materia que de antimateria

En Daya Bay hay seis grandes detectores para captar y estudiar los neutrinos generados en los reactores nucleares del conjunto de Daya Bay. Es similar al experimento franc¨¦s Double Chooz, que ya avanz¨® el pasado noviembre datos parecidos pero no tan rotundos como para cantar victoria, con lo que Daya Bay, y para sorpresa general porque no se esperaban sus resultados tan r¨¢pido, se ha apuntado el tanto.

El par¨¢metro que han logrado medir y el valor obtenido ¡°es importante para entender cuantitativamente c¨®mo, a partir de la sopa primordial que se gener¨® tras el Big Bang ¡ªsopa en la que hab¨ªa una cantidad equivalente de materia y antimateria¡ª hemos acabado en este universo en el que vivimos, que est¨¢ hecho de la materia y apenas hay antimateria¡±, explica desde Estados Unidos Concha Gonz¨¢lez-Garc¨ªa, investigadora del ICREA (Universidad de Barcelona) y de la Universidad de Stony Brook. ¡°Ese comportamiento diferente ser¨ªa como una semilla que se propaga por todo el universo, como un grumo que acaba decantando la sopa, de manera que ahora solo hay materia primordial¡±, a?ade Bel¨¦n Gavela, catedr¨¢tica de F¨ªsica Te¨®rica (Universidad Aut¨®noma de Madrid).

¡°Si la simetr¨ªa entre part¨ªculas y antipart¨ªculas no estuviera rota, con la misma cantidad de materia que de antimateria, y dado que tienden a aniquilarse mutuamente, nunca se habr¨ªan formado en el universo galaxias, estrellas, planetas ni vida¡±, se?ala Enrique Fern¨¢ndez Mart¨ªnez desde el Laboratorio Europeo de F¨ªsica de Part¨ªculas (CERN).

Para entender el experimento de Daya Bay hay que entrar un poco en el extra?o y fascinante mundo de la mec¨¢nica cu¨¢ntica, donde las cosas, casi siempre, distan mucho de ser lo que parecen. En este caso se trata de medir un ingrediente de esas part¨ªculas elementales, los neutrinos, que se dan en tres tipos o sabores, como dicen los f¨ªsicos. Ese ingrediente es determinante en la peculiar propiedad que tienen los neutrinos de transformarse los de un tipo en otro cuando recorren una distancia.

El descubrimiento
abre una puerta de conocimiento

Esta capacidad de transformaci¨®n desconcert¨® durante a?os a los f¨ªsicos que intentaban comprender el funcionamiento del Sol, porque med¨ªan en la Tierra menos neutrinos de los que, seg¨²n los c¨¢lculos, se generar¨ªan en la estrella. El problema se solucion¨® cuando se comprendi¨® que estas part¨ªculas solares cambiaban de un tipo a otro en el recorrido hasta nuestro planeta y muchos de ellos pasaban desapercibidos en los detectores.

¡°Cada uno de los tres tipos de neutrinos es en realidad una combinaci¨®n diferente de tres ingredientes¡±, comenta Gavela. ¡°Es que en la mec¨¢nica cu¨¢ntica, las part¨ªculas, adem¨¢s de comportarse como bolitas, o puntitos, tambi¨¦n son ondas, como las olas del mar, y las ondas se superponen y se combinan¡±, a?ade. ¡°Lo que han logrado ahora medir en China es la proporci¨®n en la que los neutrinos del electr¨®n se transforman en otros a distancias cortas, pr¨¢cticamente completando con ello la descripci¨®n de las oscilaciones¡±.

Varios experimentos internacionales est¨¢n volcados en esta investigaci¨®n, con las justas dosis de colaboraci¨®n cient¨ªfica y competencia. Unos miden haces de neutrinos de aceleradores de part¨ªculas, como el estadounidense Minos o los italianos de Gran Sasso, otros, como el chino, el franc¨¦s y uno coreano, aprovechan los antineutrinos emitidos en reactores nucleares.

En Daya Bay se van a instalar dos detectores m¨¢s. ¡°En Double Chooz tenemos dos reactores, un detector instalado y otro planificado¡±, explica In¨¦s Gil Botella, f¨ªsica del Ciemat y miembro del experimento franc¨¦s. ¡°Nosotros obtenemos resultados m¨¢s limpios que los de Daya Bay, pero, de cualquier forma, sus datos y los nuestros son complementarios¡±, a?ade. Mientras tanto, los japoneses de T2K, tras el tsunami, est¨¢n otra vez listos para recoger datos.

Para los f¨ªsicos, el descubrimiento que cuadra las oscilaciones de los neutrinos ha abierto una puerta de conocimiento que quieren explorar. ¡°El resultado es muy emocionante porque nos permitir¨¢ comparar las oscilaciones de neutrinos con las de antineutrinos, ver c¨®mo son de diferentes y, esperemos, obtener una respuesta a la pregunta de por qu¨¦ existimos¡±, concluye Kambiu Luk, profesor de la Universidad de California en Berkeley y l¨ªder de la colaboraci¨®n estadounidense en el experimento de Daya Bay.