Daniel Z. Freedman
Daniel Z. Freedman (nacido en 1939) es un físico teórico estadounidense. De él procede la predicción de la dispersión elástica coherente neutrino-núcleo — aquel efecto que hace hoy posibles detectores de neutrinos del tamaño de una maleta.
Es conocido además como uno de los fundadores de la supergravedad, una rama muy distinta de la física teórica.
La predicción de 1974
Freedman publicó en 1974 un trabajo que extraía una consecuencia inmediata de la teoría de la interacción débil, confirmada poco antes.
Gargamelle había demostrado en 1973 las corrientes neutras: procesos en los que un neutrino interacciona a través del bosón Z sin cambiar su identidad.
Freedman se preguntó qué ocurre cuando un neutrino de baja energía incide sobre un núcleo atómico entero. Su respuesta: con una energía suficientemente pequeña, el neutrino ya no puede distinguir los nucleones individuales. Entonces no se dispersa en un protón o un neutrón, sino en el núcleo como un todo — y las contribuciones de los distintos neutrones no se suman sin más, sino que se refuerzan coherentemente.
La ganancia cuadrática
La consecuencia es notable: la sección eficaz crece con el cuadrado del número de neutrones.
En un núcleo pesado como el cesio, con 78 neutrones, eso significa un factor de unos seis mil frente a la dispersión en un solo nucleón.
Para una partícula cuyo problema principal consiste en que casi nunca interacciona, un factor de seis mil es una revolución. Es la razón por la que basta un detector de unos pocos kilogramos allí donde de otro modo harían falta miles de toneladas.
Por qué tardó 43 años
El propio Freedman consideraba difícil la detección, y tuvo razón.
La dificultad está en el retroceso. El núcleo absorbe energía, sí, pero muy poca — se mueve en fracciones de un kiloelectronvoltio. Distinguir una señal así de las perturbaciones superaba con mucho la técnica de medición de su tiempo.
Solo en 2017 logró la colaboración COHERENT la primera detección, en una fuente de espalación de Oak Ridge. Entre predicción y confirmación mediaron 43 años — comparable a los 26 años entre la propuesta de Pauli y la primera detección de un neutrino.
En qué ha quedado
El efecto ya no es hoy una curiosidad, sino una herramienta.
Permite detectores portátiles como los que se discuten para la vigilancia de reactores nucleares. Es el canal a través del cual podría concebirse la comunicación por neutrinos con receptores más pequeños. Y es al mismo tiempo un límite para la búsqueda de materia oscura: a partir de una determinada sensibilidad, tales detectores ven inevitablemente neutrinos solares.
En 2025 el experimento CONUS+ detectó el efecto por primera vez también en antineutrinos de reactor — a energías claramente más bajas que en COHERENT.
La segunda trayectoria
El trabajo más conocido de Freedman se sitúa en un terreno completamente distinto. En 1976 desarrolló junto con Sergio Ferrara y Peter van Nieuwenhuizen la supergravedad — una teoría que enlaza la supersimetría con la teoría de la gravitación de Einstein.
Por ese trabajo los tres recibieron en 2019 el Special Breakthrough Prize in Fundamental Physics.
Que una misma persona haya aportado una predicción de la física de neutrinos y una piedra angular de la gravedad cuántica es inusual incluso en la física teórica.
Términos relacionados
- CEνNS — el efecto predicho
- COHERENT — la detección de 2017
- Sección eficaz — por qué la ganancia es tan grande
- Gargamelle — la base de 1973
Fuentes
- D. Z. Freedman: Coherent effects of a weak neutral current, Physical Review D 9, 1389 (1974).
- Colaboración COHERENT: Observation of Coherent Elastic Neutrino-Nucleus Scattering, Science 357, 1123 (2017).