Masa del neutrino
Que los neutrinos poseen masa está probado desde 1998. Cuán grande es, nadie lo sabe hasta hoy. Solo se conocen límites superiores e inferiores — y estos están muy alejados entre sí.
Es la única masa de partícula del modelo estándar que ha quedado indeterminada.
Qué revela la oscilación — y qué no
La oscilación de neutrinos demuestra la masa, porque una partícula sin masa no podría transformarse. Pero solo aporta diferencias de cuadrados de masas, nunca valores absolutos:
| Magnitud | valor medido |
|---|---|
| Δm²₂₁ | unos 7,5 × 10⁻⁵ eV² |
| Δm²₃₁ | unos 2,5 × 10⁻³ eV² |
De estas diferencias se sigue un límite inferior: el más pesado de los tres estados debe pesar al menos unos 0,05 electronvoltios. Menos no es posible, pues de lo contrario los intervalos no encajarían.
Hacia arriba no dicen nada. Las tres masas podrían situarse también en un electronvoltio, con los mismos pequeños intervalos entre ellas.
Tres vías hacia la respuesta
La vía cinemática. KATRIN mide el extremo superior del espectro de electrones en la desintegración beta del tritio. Si el neutrino tiene masa, el espectro termina un poquito antes. Esta vía prescinde de suposiciones de modelo y se basa únicamente en la conservación de la energía y del momento.
Situación en 2025: menos de 0,45 electronvoltios. El objetivo de la instalación es 0,2.
La vía a través de la doble desintegración beta. Si se encuentra la doble desintegración beta sin neutrinos, de ahí se puede derivar una masa efectiva. El inconveniente: eso solo funciona si el neutrino es su propia antipartícula — la vía presupone, pues, aquello que debe ayudar a demostrar.
La vía cosmológica. Los neutrinos eran tan numerosos en el universo temprano que su masa influyó en la formación de las estructuras a gran escala. De la distribución de las galaxias y del fondo cósmico de microondas se siguen límites para la suma de las tres masas, más estrictos que todo lo obtenido en el laboratorio — dependen, eso sí, del modelo cosmológico adoptado.
Las tres vías son independientes entre sí. Si llegaran a resultados incompatibles, eso sería en sí mismo un hallazgo.
El orden que sigue abierto
Junto al valor, también la disposición es desconocida.
En la jerarquía normal hay dos estados ligeros y uno claramente más pesado. En la invertida es al revés. Ambas son compatibles con todas las mediciones realizadas hasta ahora.
JUNO debe decidirlo a partir de la fina estructura ondulada en el espectro de los neutrinos de reactor, DUNE mediante el efecto MSW al atravesar la corteza terrestre.
De la respuesta depende más que un número de orden. En la disposición invertida, la doble desintegración beta sin neutrinos sería bastante más fácil de encontrar — en la normal podría permanecer inalcanzable en un plazo previsible.
Por qué la pequeñez es en sí misma un enigma
El electrón, la más ligera de las partículas cargadas, pesa 511 000 electronvoltios. Un neutrino pesa al menos un millón de veces menos.
Todas las demás masas del modelo estándar se sitúan a pocos órdenes de magnitud unas de otras. Los neutrinos se salen del marco — y hasta tal punto que el azar como explicación no satisface a nadie.
El intento de explicación más conocido es el mecanismo seesaw (balancín): la pequeñez sería la sombra de partículas compañeras muy pesadas, hasta ahora no observadas.
Por qué el valor cuenta
Los neutrinos son tan numerosos que incluso una masa minúscula pesa en la balanza. Si se suman todos los neutrinos del universo observable, contribuyen, según cuál sea la masa, aproximadamente tanto como todas las estrellas visibles — o bastante más.
Con ello la masa del neutrino es una magnitud de la cosmología y de la física de partículas a la vez. Eso es raro, y explica por qué comunidades científicas tan distintas esperan la respuesta.
Términos relacionados
- KATRIN — la medición directa
- Mecanismo seesaw (balancín) — el intento de explicación
- Doble desintegración beta — el segundo acceso
- JUNO — la cuestión del orden
Fuentes
- Colaboración KATRIN: Direct neutrino-mass measurement based on 259 days of KATRIN data, Science 388, 180 (2025).
- Particle Data Group: Review of Particle Physics, sección Neutrino Masses, Mixing, and Oscillations.