Neutrino

El neutrino es una partícula elemental sin carga eléctrica y de masa insignificantemente pequeña. Solo participa en la interacción débil y por eso atraviesa la materia casi sin obstáculos.

Los neutrinos son, después de las partículas de luz, las partículas más frecuentes del universo. Cada segundo atraviesan unos 65 mil millones de ellos un centímetro cuadrado de su piel, solo procedentes del Sol. Usted no nota nada de ello — y precisamente eso es su propiedad más importante.

Por qué son tan difíciles de atrapar

Una partícula se hace visible al interactuar con algo. Para ello el neutrino solo dispone de dos de las cuatro fuerzas fundamentales, y la gravedad carece de importancia con esta masa. Queda la interacción débil.

Esta lleva su nombre con razón — aunque por un motivo distinto del que uno supondría. No es su intensidad lo que es pequeño, sino su alcance. La transmiten los bosones W y Z, y estos son unas ochenta veces más pesados que un protón. Una partícula mediadora tan pesada apenas llega lejos; el alcance se sitúa en una milésima del diámetro del protón.

Dos partículas deben, pues, acercarse extraordinariamente para que ocurra algo. La sección eficaz resulta en consecuencia diminuta: un neutrino atraviesa sin esfuerzo un muro de plomo de varios años luz de espesor.

Hans Bethe y Rudolf Peierls concluyeron de ello en 1934 que no había ningún camino practicable para observar jamás un neutrino. Su cálculo era correcto. Su conclusión no lo era.

Tres especies

Los neutrinos se presentan en tres versiones, que se llaman sabores. Cada una pertenece a un leptón cargado:

Que sean exactamente tres y no más no es una suposición, sino una medición. De la anchura de desintegración del bosón Z en el CERN se siguió en 1989 el número tres — para todas las especies que se acoplan de algún modo a la interacción débil. Si además existen neutrinos estériles es una cuestión que sigue abierta.

A cada especie le corresponde un antineutrino. Si neutrino y antineutrino son realmente distintos o la misma partícula en dos formas de aparición sigue hoy sin respuesta.

De dónde vienen

Del Sol. En la fusión nuclear de su interior se producen sin cesar neutrinos solares. Son con mucho la mayor parte de lo que nos alcanza.

De la envoltura atmosférica. La radiación cósmica genera a unos 15 kilómetros de altura neutrinos atmosféricos.

De los reactores nucleares. Un reactor de potencia emite unos 10²⁰ antineutrinos por segundo.

De la Tierra. La desintegración radiactiva en la roca proporciona geoneutrinos — el único modo de mirar el interior del planeta.

Del espacio. Supernovas como SN 1987A y núcleos de galaxias lejanas emiten neutrinos que captan IceCube y KM3NeT.

Del Big Bang. Un fondo cósmico de neutrinos recorre todo el universo. Hasta ahora no ha sido detectado — las energías son demasiado bajas.

La historia del descubrimiento en breve

En 1930, Wolfgang Pauli propuso la partícula para salvar el principio de conservación de la energía en la desintegración beta. Él mismo lo llamó un recurso desesperado y dudó de que se llegara a encontrar alguna vez.

En 1934, Enrico Fermi vertió la idea en una teoría y dio su nombre a la partícula — del italiano para «pequeña cosa neutra».

En 1956, Frederick Reines y Clyde Cowan la detectaron junto a un reactor nuclear, 26 años después de la propuesta de Pauli.

En 1998 y 2002, Takaaki Kajita y Arthur B. McDonald mostraron que los neutrinos se transforman unos en otros. Quedaba así probado que poseen masa.

Con más detalle figura en la cronología.

La masa y lo que de ella depende

La oscilación de neutrinos demuestra que los neutrinos tienen masa. Nadie sabe con exactitud cuánta. El experimento KATRIN la ha acotado por debajo de medio electronvoltio — el electrón pesa más de un millón de veces eso.

Esa pequeñez es en sí misma un enigma. Todas las demás masas del modelo estándar están más próximas entre sí. El mecanismo seesaw la explica como sombra de algo muy pesado que nadie ha visto todavía.

Con ello la masa del neutrino es hasta hoy el único hallazgo de laboratorio asegurado que apunta más allá del modelo estándar. Esa es la razón por la que en todo el mundo fluyen miles de millones hacia detectores cada vez mayores.

Los neutrinos como fuente de energía

El Neutrino® Energy Group sigue el enfoque de obtener corriente eléctrica de los flujos ambientales presentes de manera constante — no de los neutrinos solos, sino de varios canales a la vez: impulsos de partículas, muones cósmicos, fluctuaciones electromagnéticas y movimientos térmicos. El enfoque se llama neutrinovoltaica y se basa, según el grupo, en estructuras multicapa de grafeno y silicio.

Términos relacionados

• Oscilación de neutrinos — la transformación
• Sección eficaz — por qué la detección es tan difícil
• Cronología — la evolución desde 1930
• Glosario — todas las páginas de un vistazo

Fuentes

• Particle Data Group: Review of Particle Physics, sección Neutrino Properties.
• Fundación Nobel: premios Nobel de Física de 1995, 2002 y 2015.