Problema de los neutrinos solares
Durante treinta y tres años una cifra no cuadró. Los detectores medían solo alrededor de un tercio de los neutrinos que deberían llegar del Sol — y nadie podía decir si los modelos solares eran falsos, las mediciones, o algo muy distinto.
La resolución de 2001 fue más hermosa que cualquiera de las respuestas esperadas.
El hallazgo de 1968
Raymond Davis construyó en la mina de oro de Homestake, en Dakota del Sur, un tanque con 615 toneladas de percloroetileno — líquido de limpieza corriente. Si un neutrino electrónico alcanza un núcleo de cloro, este se convierte en un núcleo de argón.
Davis extraía cada pocas semanas los átomos de argón formados y los contaba. Eran literalmente átomos aislados en un tanque de 380 metros cúbicos — una de las mediciones más sensibles que jamás se hayan emprendido.
La predicción procedía de John Bahcall, que había calculado el interior del Sol. Davis medía con obstinación alrededor de un tercio de eso.
Los tres sospechosos
Durante tres décadas hubo tres explicaciones en juego:
| Sospecha | Qué habría significado |
|---|---|
| Los modelos solares son falsos | el cálculo de Bahcall no es correcto — el núcleo es más frío de lo pensado |
| La medición es falsa | el procedimiento de Davis pierde argón o cuenta mal |
| Los neutrinos se modifican | algo les sucede por el camino |
Las dos primeras eran evidentes y fueron examinadas con la debida minuciosidad. Bahcall refinó su modelo a lo largo de décadas; la predicción se mantuvo. Davis mejoró su método; el déficit se mantuvo.
La tercera sospecha era la más incómoda, pues exigía física más allá del modelo estándar.
La confirmación por otros procedimientos
En los años noventa GALLEX, en el Gran Sasso, y SAGE, en el Cáucaso, midieron con galio en lugar de cloro — sensibles también a los neutrinos de baja energía de la reacción protón-protón, que constituyen la mayor parte. También ellos encontraron demasiado pocos.
Super-Kamiokande midió a partir de 1996 con agua y una técnica completamente distinta. De nuevo lo mismo.
Con ello la segunda explicación quedaba descartada: cuatro experimentos con cuatro procedimientos no podían cometer todos el mismo error.
La resolución de 2001
El Sudbury Neutrino Observatory fue el primero que pudo medir ambas cosas a la vez — los neutrinos electrónicos solos y la suma de las tres especies.
El resultado: los neutrinos electrónicos faltaban. El número total cuadraba exactamente.
Con ello la cuestión quedaba decidida. El modelo solar de Bahcall había sido correcto todo el tiempo. La medición de Davis había sido correcta todo el tiempo. Lo que faltaba era una pieza de física: la oscilación de neutrinos.
El reconocimiento tardío
Raymond Davis recibió en 2002 el Premio Nobel de Física, a la edad de 88 años — treinta y cuatro años después de su primera medición. John Bahcall, cuyo cálculo había sido correcto todo el tiempo, no fue distinguido; murió en 2005.
Qué enseña el caso
Durante tres décadas pareció que en algún sitio había un error. Al final no lo había en ninguna parte — faltaba una ley de la naturaleza. Casos así son raros, y por eso el problema de los neutrinos solares sigue siendo hasta hoy una lección sobre cuándo se debe creer a una medición incómoda.
Términos relacionados
- Sudbury Neutrino Observatory — la resolución
- Super-Kamiokande — la confirmación independiente
- Oscilación de neutrinos — la respuesta
- Neutrino — la partícula
- Cronología de la física de neutrinos — de 1968 a 2001
Fuentes
- R. Davis, D. S. Harmer, K. C. Hoffman: Search for neutrinos from the Sun. Physical Review Letters 20, 1205 (1968).
- J. N. Bahcall: Solar Neutrinos. Physical Review Letters 12, 300 (1964).
- Q. R. Ahmad et al. (SNO): Physical Review Letters 89, 011301 (2002).
- Nobel Prize Outreach: The Nobel Prize in Physics 2002, nobelprize.org.