Nobel de Física para la investigación sobre los neutrinos
El hallazgo de las oscilaciones de los neutrinos ha demostrado que estas partículas tienen masa. El avance científico promete cambiar el entendimiento de la historia y el futuro del cosmos. El japonés Takaaki Kajita y el canadiense Arthur B. McDonald fueron los premiados por Real Academia de las Ciencias Sueca con el Premio Nobel de Física 2015 por estas investigaciones
El Nobel de Física 2015 reconoció a Takaaki Kajita y a Arthur B. McDonald por resolver el enigma de los neutrinos al descubrir sus oscilaciones, un hallazgo que prueba que tienen masa y reta el modelo estándar de la física de partículas
El japonés Takaaki Kajita y el canadiense Arthur B. McDonald demostraron por separado que los neutrinos sufren metamorfosis, un descubrimiento "fundamental" para esa rama de la física y para la comprensión del universo, señaló en el fallo la Real Academia de las Ciencias Sueca.
El equipo japonés llegó a esa conclusión capturando neutrinos creados en las reacciones entre rayos cósmicos y la atmósfera de la Tierra; el otro (canadiense), atrapando los procedentes del Sol.
La existencia de los neutrinos, las partículas más numerosas en el universo, fue sugerida por el austríaco Wolfgang Pauli en 1930, aunque sería el italiano Enrico Fermi quien ocho años después elaborara una teoría y bautizara el nuevo término. Pero no fueron descubiertos hasta un cuarto de siglo después por dos físicos estadounidenses: Frederick Reines y Clyde Cowan.
Desde la década del 60, la ciencia había calculado de forma teórica el número de neutrinos creados en las reacciones nucleares que hacen brillar al Sol, pero al realizar mediciones en la Tierra descubrieron que dos tercios habían desaparecido. Situado en una mina de zinc a 250 kilómetros de Tokio, el gigantesco detector Super-Kamiokande comenzó a operar en 1996, y tres años más tarde lo hizo el Sudbury Neutrino Observatory (SNO) de Ontario (Canadá) en el interior de un yacimiento de níquel.
Detectores gigantescos
En el Super-Kamiokande, construido a 1.000 metros de profundidad y que consiste en un tanque con 50.000 toneladas de agua, el equipo de Kajita observó que aunque la mayoría de los neutrinos atravesaba el tanque, algunos chocaban con un núcleo atómico o un electrón.
En esas colisiones se creaban partículas con carga y, alrededor de ellas, se generaban destellos débiles de luz azul, la denominada radiación de Cherenkov, que se produce cuando una partícula viaja más rápido que la velocidad de la luz y cuya forma e intensidad revela la procedencia y el tipo de neutrino que la causa.
El detector japonés atrapaba neutrinos muónicos de la atmósfera y los que lo golpeaban por debajo tras atravesar el globo terráqueo, y dado que la Tierra no supone un obstáculo considerable para ellos, debería haber igual número de neutrinos en ambas direcciones.
Las observaciones revelaron, sin embargo, que los primeros eran más numerosos, lo que apuntaba a que los otros deberían sufrir un cambio de identidad para convertirse en neutrinos tauónicos, aunque su paso no podía ser registrado por el detector.
La pieza decisiva del enigma llegó del SNO, que en un tanque con 1.000 toneladas de agua pesada realizaba mediciones de neutrinos procedentes del Sol, donde los procesos nucleares solo dan lugar al tercer tipo de estas partículas, los neutrinos electrónicos.
De los 60.000 millones de neutrinos por centímetro cuadrado que cada segundo llegan a la Tierra desde el Sol, el SNO capturó tres por día en sus dos primeros años operativos, un tercio del número esperado: los otros dos habían debido cambiar de identidad en el camino.
Nuevo modelo de la física de partículas
Ambos trabajos han impulsado nuevos experimentos y han obligado a la física de partículas a pensar en nuevas maneras, ya que su modelo estándar requiere que los neutrinos no tengan masa.
Pero antes de poder desarrollar por completo teorías que superen ese modelo falta averiguar más detalles sobre la naturaleza de los neutrinos, como cuál es su masa o por qué son tan diferentes de otras partículas elementales.
Kajita (Higashimatsuyama, 1959) se doctoró en la Universidad de Tokio, donde dirige el Instituto de Investigación de Rayos Cósmicos; McDonald, 16 años mayor, hizo estudios superiores en el Instituto de Tecnología de California (EE. UU.) y es catedrático emérito de la Universidad Queen's de Kingston (Canadá).
Ambos se repartirán los 8 millones de coronas suecas (855.000 euros, 954.000 dólares) con que está dotado el premio.
¿Qué son los neutrinos?
Los neutrinos son las segundas partículas más abundantes después de los fotones, las partículas de la luz, puesto que billones de ellos atraviesan nuestros cuerpos cada segundo, aunque aún se sabe poco sobre su verdadera naturaleza.
Los trabajos de Takaaki Kajita y Arthur McDonald dieron paso al descubrimiento de un fenómeno llamado "oscilación de los neutrinos" que alteró drásticamente los parámetros científicos y promete cambiar el entendimiento de la historia y el futuro del cosmos.
"Es un descubrimiento que cambiará los libros de física, así que es realmente un hallazgo de envergadura", dijo Barbro Asman, miembro del comité que entrega el Nobel y profesor de física de la Universidad de Estocolmo, a la agencia Reuters.
Al anunciar el galardón, la Real Academia Sueca de Ciencias dijo que "el descubrimiento ha cambiado nuestra comprensión del funcionamiento más íntimo de la materia y puede ser crucial para nuestra visión del universo".
Durante muchos años, el enigma central en torno a los neutrinos radicaba que los científicos detectaban que la Tierra era bombardeada por menos de dos tercios de neutrinos de lo calculado.
Kajita y McDonald, que usaron experimentos diferentes, lograron explicar este fenómeno cerca de la llegada del nuevo milenio al demostrar que los neutrinos realmente cambian de identidades, y que por tanto, debían tener masa, aunque pequeña.
McDonald dijo por teléfono a una rueda de prensa en Estocolmo que el hallazgo no sólo dio a los científicos un entendimiento más completo del mundo a un nivel fundamental, sino que además ofreció luces sobre la fusión de la energía, que propulsa al Sol y podría ser utilizado alguna vez como una fuente de electricidad para la Tierra.
"Sí, ciertamente hubo un momento 'eureka' en este experimento cuando nos dimos cuenta de que los neutrinos parecían cambiar de un tipo a otro al viajar desde el Sol hasta la Tierra", declaró.
Fuente: EFE |
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