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El Premio Nobel de Física 2015 para Takashi Kajita y Arthur McDonald por descubrir que los neutrinos cambian de identidad o "sabor" y tienen masa

EUROPA PRESS. MADRID 6/10/2015

El Premio Nobel de Física 2015 ha sido concedido este martes al japonés Takaaki Kajita y el canadiense Arthur B. McDonald, por descubrir las oscilaciones de neutrinos, que demuestra que son partículas con masa.

El jurado del galardón reconocer sus contribuciones fundamentales a los experimentos que demostraron que los neutrinos cambian de identidad. Esta metamorfosis requiere que los neutrinos tengan masa. El descubrimiento ha cambiado nuestra comprensión del funcionamiento má íntimo de la materia y puede resultar crucial para nuestra visión del universo, subraya en un comunicado la organizadora del premio.

Alrededor de la vuelta del milenio, Takaaki Kajita, de la Universidad de Tokio, presentó el descubrimiento de que los neutrinos de la atmósfera alternaban entre dos identidades en su camino hacia el detector Super-Kamiokande en Japón.

Mientras tanto, el grupo de investigación en Canadá dirigido por Arthur B. McDonald, del Queen's University Kingston, pudo demostrar que los neutrinos procedentes del Sol no estaban desapareciendo en su camino a la Tierra. En su lugar, fueron capturadas con una identidad diferente al llegar al Observatorio de Neutrinos de Sudbury.

Este era un rompecabezas que los físicos habían luchado durante décadas por resolver. En comparación con los cálculos teóricos del número de neutrinos, hasta dos tercios de los neutrinos desaparecían en mediciones realizadas en la Tierra. Ahora, los dos experimentos descubrieron que los neutrinos tenían identidades cambiadas.

El descubrimiento llevó a la conclusión de largo alcance de que los neutrinos, que durante mucho tiempo fueron considerados sin masa, deben tener algo de masa, por pequeña que sea.

Para la física de partículas se trató de un descubrimiento histórico. El Modelo Estándar sobre la labor más íntima de la materia había sido un éxito increíble, después de haber resistido a todos los desafíos experimentales durante más de veinte años. Sin embargo, ya que requiere de neutrinos sin masa, las nuevas observaciones han demostrado claramente que el Modelo Estándar no puede ser la teoría completa de los componentes fundamentales del universo.

El descubrimiento recompensado con el Premio Nobel de este año en Física ha dado información crucial sobre el mundo escondido de los neutrinos. Después de los fotones, las partículas de luz, los neutrinos son los más numerosos en todo el cosmos. La Tierra está siendo constantemente bombardeada por ellos.

Muchos neutrinos son creados en las reacciones entre la radiación cósmica y la atmósfera de la Tierra. Otros se producen en las reacciones nucleares en el interior del Sol. Miles de miles de millones de neutrinos están fluyendo a través de nuestros cuerpos cada segundo. Casi nada puede detenerlos. Los neutrinos son las partículas elementales más esquivos de la naturaleza.

Ahora los experimentos continúan y una intensa actividad está en marcha en todo el mundo con el fin de capturar neutrinos y examinar sus propiedades. Se espera que los nuevos descubrimientos acerca de sus secretos más profundos cambien nuestra comprensión actual de la historia, la estructura y el futuro destino del universo.

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Los neutrinos tienen diferentes identidades o "sabores" y en su viaje por el espacio van mutando

lD Juan Manuel Sabugo 2015-10-07

Los físicos siempre pensaron que la naturaleza es escalable. Que las cosas que son de nuestro tamaño serían proporcionalmente iguales que las pequeñas o las enormes. Sin embargo no es así. El mundo de lo diminuto y de lo enorme se comporta de manera muy diferente a lo que observamos a nuestro alrededor. Por eso nos cuesta tanto imaginárnoslo. En estos dos últimos siglos los grandes adelantos de la física se han centrado precisamente en estos extremos: lo inmensamente grande y lo extremadamente diminuto. Este es el caso del Nobel de Física otorgado este año al japonés Takaaki Kajita y el canadiense Arthur McDonald. Los neutrinos, pertenecientes al mundo de lo diminuto y casi de lo invisible.

Empecemos por el átomo

Todo lo que nos rodea parece infinitamente diverso. Está lleno de materiales y sustancias diferentes. Sin embargo, si miramos su interior con un súper microscopio sólo veremos combinaciones de 118 elementos: los átomos. Son los ladrillos con los que está hecho el universo. O al menos fue así hasta que se descubrió que cada uno de esos 118 "ladrillos", en realidad estaban fabricados, a su vez, de partículas mucho más pequeñas: los electrones, los neutrones y los protones. Los primeros giraban sin problemas alrededor de un núcleo muy cohesionado donde permanecían fuertemente unidos protones y neutrones. Todo parecía resuelto, por el momento. Pero la carrera no había hecho nada más que empezar.

Ahora le toca al núcleo

El sistema de las tres partículas que conformaban el universo se vino abajo cuando sucesivos descubrimientos demostraron que los neutrones y protones estaban a su vez compuestos de otras partículas que a su vez estaban compuestas de otras. El motivo de esta sucesión recae en la naturaleza del núcleo del átomo. La estabilidad y cohesión no es permanente o depende de las partículas y procesos que lo componen. Hay núcleos muy estables que sólo liberan sus partículas al romperse y otros que no son capaces de mantener a raya a sus componentes. Esos son los elementos radiactivos.

Y por fin, el neutrino

De todas las partículas elementales que configuran el átomo, una de ellas, es el neutrino. Pero es una partícula muy peculiar. La teoría de las partículas elementales predecía que el neutrino no debe tener masa y que no tiene carga eléctrica. Esto significaba que no es atraída por los planetas ni desviada por los campos magnéticos. Por eso puede viajar por el universo sin ser afectadas por casi nada. El neutrino es capaz de atravesar la materia casi como si fuéramos transparentes. Rara vez choca o interactúa con nada. Por eso es tan difícil de ver o de detectar. La única forma es poner una masa enorme y esperar a que choque a base de tiempo y suerte para poder observar el destello que produce ese impacto.

Los neutrinos se emitieron en enormes cantidades durante la creación del universo, en la actualidad se siguen creando en algunas estrellas y procesos cósmicos, en el caso del sistema solar, el Sol. En la tierra se da espontáneamente en algunas desintegraciones radiactivas y en los reactores nucleares.

En este punto Takaaki Kajita y Arthur McDonald entran en juego. Ambos medían los neutrinos gracias a dos enormes detectores, uno en Japón y otro en Canadá. Según parecía, un porcentaje de estas partículas desaparecían en el camino. Nuestros dos protagonistas supusieron y demostraron que en realidad el neutrino no desparece si no que se transforma, cambia de identidad. Existen tres variantes y en su viaje por el espacio va mutando. Ésta es la explicación de que los neutrinos emitidos por el Sol parece que no llegan a la Tierra.

El descubrimiento sería suficientemente importante en sí mismo, pero conlleva un hallazgo aún más importante. Si los neutrinos tienen diferentes identidades o "sabores", como se llaman en el argot de la física de partículas, es necesario que tengan masa. Esto sí que rompe toda la estructura y predicción del sistema de conocimiento de las partículas elementales.

Como todo gran descubrimiento de la historia de la física derrumba parte de lo que se creía cierto para abrir incógnitas y nuevas teorías. Esa es la grandeza de la Ciencia. Ese es el método científico. No asegura la verdad, pero sí asegura la posibilidad de descubrir los errores. Es mucho más de lo que pueden asegurar otros sistemas de conocimiento.