Cómo los físicos atrapan al esquivo neutrino
Siete décadas de experimentos monumentales han convertido a la partícula que se creía indetectable en objeto de estudio científico global.
En 1930, el físico austriaco Wolfgang Pauli propuso la existencia de una partícula prácticamente imposible de detectar para resolver un enigma en la física nuclear: durante el proceso conocido como desintegración beta, cierta cantidad de energía parecía desvanecerse sin explicación. La solución de Pauli era que una partícula invisible se llevaba esa energía consigo. El propio científico admitió ante un colega que temía haber cometido un error al postular algo que nunca podría comprobarse. Esa partícula recibiría el nombre de neutrino.
Del reactor nuclear a las minas más profundas
La primera confirmación experimental llegó a mediados del siglo XX, cuando los físicos Clyde Cowan y Frederick Reines construyeron un detector de diez toneladas y lo colocaron junto a un reactor nuclear en Carolina del Sur. En 1956 anunciaron que habían logrado detectar la partícula que Pauli consideraba inalcanzable.
La búsqueda no se detuvo ahí. Si los reactores nucleares producen neutrinos, los científicos se preguntaron si también era posible detectar los que genera el Sol. El reto era mayúsculo: se necesitaba una cantidad enorme de materia para que alguna de estas partículas colisionara con ella, y esa materia debía estar protegida de otras formas de radiación. La solución fue construir detectores colosales en las profundidades de la Tierra.
Durante los años sesenta, Raymond Davis Jr. instaló un tanque con casi 400,000 litros de un fluido con base de cloro a 1.5 kilómetros de profundidad en una mina de Dakota del Sur. El experimento operó durante 25 años y detectó apenas un tercio de los neutrinos solares que los modelos teóricos preveían, lo que se conoció como el problema del neutrino solar.
Oscilaciones, sabores y nuevas fronteras
La solución al enigma llegó desde Japón, donde el físico Masatoshi Koshiba construyó el detector Kamiokande en una mina profunda, usando millones de litros de agua ultrapura. Cuando un neutrino interactúa con un núcleo atómico en el agua, produce un electrón que viaja a tal velocidad que genera un destello de luz conocido como luz Cherenkov, captada por sensores especializados.
Tanto Kamiokande como su sucesor Super-Kamiokande confirmaron las mediciones de Davis. El Observatorio de Neutrinos de Sudbury, en Canadá, terminó de explicar la discrepancia: los neutrinos existen en tres variedades o «sabores» y pueden cambiar de uno a otro durante su trayecto. Para hacerlo, deben tener masa, algo que las leyes de la física aún no logran predecir con precisión.
Los detectores más recientes continúan rompiendo marcas. El Observatorio IceCube, ubicado bajo el hielo antártico, ha elaborado un mapa de la Vía Láctea construido exclusivamente con neutrinos y ha vinculado partículas de alta energía con galaxias activas impulsadas por agujeros negros supermasivos. En el fondo del mar Mediterráneo, el Telescopio KM3NET detectó recientemente el neutrino cósmico de mayor energía registrado hasta ahora.
El año 2025 marcó el arranque del Observatorio de Neutrinos de Jiangmen (JUNO) en China, cuyos primeros datos entregaron las mediciones más precisas de oscilación de neutrinos hasta la fecha. En paralelo, el proyecto Hyper-Kamiokande en Japón y el Experimento Profundo de Neutrinos (DUNE) en el Medio Oeste estadounidense esperan entrar en operación antes de que termine la década.
Siete décadas después de que Pauli dudara de su propia hipótesis, la detección de neutrinos sigue avanzando bajo la misma fórmula: pensar en grande, profundizar y tener paciencia.
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Fuente: Quanta Magazine
