Neutrino estéril: el experimento fallido que abre un nuevo capítulo en la búsqueda del origen del universo
- Pallab Ghosh
- Corresponsal científico, BBC News
Fuente de imagen, FERMILAB / REIDAR HAHN
El Microboone es un detector de 12 metros de largo dentro de un gran tanque criogénico.
Se ha abierto un nuevo capítulo en la física, según los científicos que han estado buscando un elemento esencial del universo.
Microboone, un gran experimento desarrollado por más de 200 físicos de cinco países en el Laboratorio Nacional Fermi (Fermilab), en los Estados Unidos, tenía como objetivo encontrar una elusiva partícula subatómica conocida como neutrino estéril, un componente clave de la materia que constituye nuestra vida diaria.
El experimento no logró su objetivo, pero la búsqueda fallida está llevando a los físicos a teorías aún más interesantes para ayudar a explicar cómo nació el universo.
Mark Thomson, presidente ejecutivo del Consejo de Instalaciones de Ciencia y Tecnología (STFC), que financia la contribución del Reino Unido al experimento Microboone, describió el resultado como «muy emocionante».
Esto se debe a que muchos físicos han basado sus teorías en la posibilidad de que exista el neutrino estéril.
«El resultado es realmente interesante porque influye en las teorías emergentes sobre la física de partículas y la cosmología», dijo Thomson a la BBC.
Partículas fantasmales
Los neutrinos son partículas subatómicas que impregnan el universo, pero que interactúan poco con el mundo que nos rodea.
Son como miles de millones de fantasmas que cada segundo pasan por la Tierra, y todos los que vivimos en el planeta.
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Los bastidores Microboone están ubicados justo encima del detector, en una plataforma que bloquea cantidades significativas de radiación cósmica que podrían afectar la precisión de los resultados.
Los neutrinos vienen en tres tipos o «sabores»: electrón, muón y tau.
En 1998, investigadores japoneses descubrieron que los neutrinos cambian en un «sabor» a otro mientras viaja.
los Modelo estandar, la gran teoría de la física subatómica, no logra explicar completamente por qué se debe este cambio de sabores.
Algunos físicos creen que descubrir por qué el neutrino tiene una masa tan pequeña, que es lo que les permite cambiar de sabor, podría darles una comprensión más profunda de cómo funciona el universo y cómo llegó a existir.
Antimateria
Las teorías actuales sugieren que, poco después del Big Bang, hubo cantidades iguales de materia y antimateria.
Sin embargo, cuando la materia choca con la antimateria, se aniquilan violentamente entre sí, liberando energía.
Si hubieran existido cantidades iguales de materia y antimateria al comienzo del universo, debería haber existido se cancelaron entre sí.
En cambio, la mayor parte del universo está hecho de materia, con cantidades mucho más pequeñas de antimateria.
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Se cree que después del Big Bang se generaron cantidades iguales de materia y antimateria.
Algunos científicos creen que el cambio de sabor de los neutrinos está relacionado con el proceso cósmico que permitió que cierta cantidad de materia sobreviviera después del Big Bang y formara planetas, estrellas y galaxias.
En la década de 1990, un experimento del Laboratorio Nacional de Los Alamos del Departamento de Energía de EE. UU. Observó que se producían más electrones de neutrinos de los que se podrían explicar con la teoría del cambio de tres sabores de neutrinos.
Este resultado se confirmó por separado en otro experimento en 2002.
Cuarto sabor
Los físicos propusieron entonces la existencia de un cuarto sábadoo, llamado neutrino estéril.
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Los neutrinos impregnan todo el universo.
Los investigadores creían que esta forma de la partícula podría explicar la sobreproducción de neutrinos electrónicos y ayudar a comprender por qué las partículas cambian de sabor.
Fueron llamados neutrinos estériles porque se predice que no interactúes con materia, mientras que otros neutrinos pueden, aunque muy raramente.
La detección de un neutrino estéril puede haber sido un descubrimiento todavía más importante que el bosón de Higgs porque, a diferencia de otras formas de neutrinos y la partícula de Higgs, el neutrino estéril no es parte del Modelo Estándar.
El experimento Microboone se desarrolló en un laboratorio que constaba de 150 toneladas de maquinaria instaladas en un espacio del tamaño de un camión.
Sus detectores son muy sensibles y sus observaciones del mundo subatómico se han comparado con mirar Ultra Alta Definición.
El equipo de científicos ha anunciado que después de cuatro análisis de los datos recopilados durante el experimento, ninguno mostró pistas del neutrino estéril.
Un nuevo capítulo
Pero el resultado no es el final de la historia, sino el comienzo de un nuevo capítulo.
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El estudio de los neutrinos ayuda a comprender cómo funciona el universo.
El investigador del fermilab Sam Zeller dice que solo porque no detectaron el neutrino estéril no significa esto contradecir a los hallazgos anteriores.
«Los datos anteriores no mienten», dado.
«Está sucediendo algo muy interesante que todavía tenemos que explicar. Los datos nos están dirigiendo a posibles explicaciones y apuntando a algo más complejo e interesante, que es realmente emocionante», explica Zeller.
Justin Evans, de la Universidad de Manchester, cree que el rompecabezas planteado por los últimos hallazgos marca un punto de inflexión en la investigación de neutrinos.
«Cada vez que miramos los neutrinos, parece que encontramos algo nuevo o inesperado«, dice Evans.
«Los resultados de Microboone nos están llevando en una nueva dirección, y nuestro programa de neutrinos llegará al fondo de algunos de estos misterios».
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