Los Neutrinos

Albert Einstein examina el desarrollo de una fórmula en la pizarra del auditorio del Instituto Carnegie, en Pittsburgh. Los neutrinos parecen querer desbaratar sus teorías

El primer equipo, miembros del experimento OPERA en el laboratorio Gran Sasso al sur de Roma, anunció que registraron la llegada de los neutrinos lanzados desde el centro de investigación CERN en Suiza 60 nanosegundos antes de que la luz apareciera. El viernes, el mismo equipo hacía público que otro experimento, supuestamente mejorado, confirmaba los resultados.

Pero ÍCARO, otro experimento en el Gran Sasso -ubicado bajo las montañas y dirigido por Instituto Nacional de Física de Italia- argumenta que las mediciones de la energía de los neutrinos son contradictorias. En un artículo publicado el sábado en el mismo sitio web que los resultados de OPERA, el equipo de ÍCARO dice que sus hallazgos refutan la primera interpretación. Argumentan, sobre la base de los estudios recientemente publicados por dos importantes físicos de EE.UU., que los neutrinos no liberaron la energía suficiente como para haber batido ese récord. Sin liberación de energía más allá de la que generan los neutrinos convencionales no es posible superar la velocidad de la luz. El haz de neutrinos registrado en sus equipos generó un espectro de energía que coincide plenamente con el de las partículas que viajan a la velocidad de la luz, pero no fue superior, como creen que tendría que ser si fuesen más rápidas.

El portavoz del CERN, James Gillies, ha insistido en que las pruebas realizadas por ICARUS «no cambian» los resultados precedentes. Según Gillies, las nuevas pruebas «dependen de un modelo teorético específico» y «no midieron el tiempo de un lugar a otro (del CERN a Gran Sasso)».

Gillies sostiene que se requieren más mediciones y revisar cada parte de las mismas para establecer que lo observado con los neutrinos «es real o no» y poder comprender este fenómeno. Con ese fin se han previsto para el próximo año una serie de cuatro mediciones independientes unas de otras.

Tres de ellas se realizarán en el seno del laboratorio de Gran Sasso en el marco de los experimentos OPERA, donde se detectó la anomalía inicial; ICARUS, que realiza pruebas bajo otros parámetros, y Borexino. Además, un experimento en Estados Unidos indagará sobre el mismo fenómeno, mediante el lanzamiento de haces de neutrinos desde el laboratorio de Fermilab, próximo a Chicago, hasta otro centro de investigación en Minesota.

Lo han vuelto a hacer. El mismo equipo que el pasado mes de septiembre revolucionó el mundo de la Física al detectar neutrinos más rápidos que la luz ha llevado a cabo un nuevo experimento, mejorado con respecto al primero, y ha vuelto a toparse con el mismo e increíble resultado. Si se comprueba definitivamente, el hallazgo derrumbaría de un solo golpe uno de los pilares sobre los que se basa la Física moderna, a saber, que ningún cuerpo con masa (por pequeña que ésta sea) puede moverse a más de 300.000 km por segundo, la velocidad de la luz. El trabajo acaba de aparecer en ArXiv y ha sido remitido a la revista Journal of High Energy Physics, aunque aún no ha sido aceptado para su publicación.

El nuevo experimento se llevó a cabo, igual que el primero, en el detector de neutrinos de Gran Sasso, en Italia (en la imagen), a partir de un haz de estas esquivas partículas enviadas desde el CERN, en Suiza, a 730 km de distancia. Sin embargo, se introdujeron sutiles cambios para evitar posibles errores en las mediciones. En palabras de Dario Autiero, uno de los autores principales de ambos experimentos (el de septiembre y el de ahora), "el resultado ha sido ligeramente mejor que el anterior".

Igual que el pasado 22 de septiembre, el nuevo experimento midió el tiempo que las partículas tardaban en recorrer los 730 kilómetros que separan ambos laboratorios. Solo que en esta ocasión se enviaron "paquetes" de neutrinos menos duraderos, de apenas 3 nanosegundos cada uno (en lugar de los 10 nanosegundos del anterior experimento), y con un intervalo de 524 nanosegundos entre cada haz. La duración de los haces, en efecto, se consideraba una de las razones principales para un posible error en la medición de los resultados de septiembre.

Comparado con el primer experimento, esta vez ha sido posible medir la velocidad de los neutrinos con más precisión, aunque al precio de disponer de haces (o paquetes) de mucha menos intensidad. Los investigadores, en efecto, sólo pudieron medir veinte eventos de neutrinos, contra los más de 15.000 del pasado septiembre. Eso sí, en todos ellos se toparon con los mismos resultados: los neutrinos viajaron más rápido que la luz. 

"El resultado positivo de la prueba - afirma Fernando Ferroni, presidente del Instituto Italiano de Física Nuclear (INFN), que opera el laboratorio de Gran Sasso- nos hace tener más confianza en nuestros datos, aunque la última palabra la tendrán mediciones análogas en otros experimentos”.

En efecto, y a pesar de que la nueva prueba evita uno de los errores posibles, aún quedan otros en discusión, como el que podría derivarse de la sincronización del tiempo en los laboratorios del CERN y Gran Sasso. Por eso, y aunque el nuevo experimento refuerza los increíbles resultados del primero, habrá que esperar a que otros laboratorios (en Estados Unidos y Japón) los repitan, aplicando además tecnologías que no dejen espacio para errores de procedimiento.

Una confirmación definitiva que puede tardar aún varios meses en llegar, ya que solo un puñado de instalaciones científicas en todo el mundo cuentan con detectores capaces de medir con suficiente precisión la velocidad de los neutrinos. Por un lado, otros dos experimentos del laboratorio de Gran Sasso (Borexino e Icaro) intentarán repetir los resultados de Opera el año que viene. Por otro, los detectores Minos, en Estados Unidos, y T2K, en Japón harán lo propio a partir del primer trimestre de 2012. No queda, pues, más remedio que esperar.

Hace ahora un año, científicos de la Universidad de Michigan realizaban un experimento en el Fermilab, un laboratorio de física de altas energías localizado cerca de Chicago, que sugería que el neutrino, quizás la partícula más elusiva del Universo, ya que apenas tiene masa y casi no interacciona con la materia, y de plena actualidad por ser, supuestamente, más veloz que la luz, existía en una cuarta forma desconocida, lo que los científicos llaman un cuarto sabor. Ahora, los científicos creen que ha llegado el momento de probar si esto es realmente cierto.

Hasta ahora, se sabe que los neutrinos tenían tres sabores: electrón, muón y tau. Pero una anomalía en la oscilación de los antineutrinos(algo así como un neutrino ante un espejo, una partícula que tendría las mismas propiedades y componentes que un neutrino, pero con la carga eléctrica opuesta) puso la mosca detrás de la oreja a los investigadores ya desde los años 90. Algo no iba bien en las teorías tradicionales, una discrepancia que solo podía resolverse con la existencia de ese cuarto neutrino con una masa específica. Esta hipótesis podría suponer cambios importantes en el Modelo estándar de la física, la teoría de partículas subatómicas que ha costado décadas construir y que ahora parece todo el mundo quiere echar abajo. No es tan fácil. Algunos experimentos han creído resolver la incógnita, pero no se han confirmado. En un nuevo estudio, un equipo de físicos asegura que es el momento de probar la existencia de ese cuarto neutrino.

En una investigación publicada en la revista Physical Letters, el físico Michel Cribier propone un experimento que podría revelar si existe ese “cuarto sabor de neutrino”. Si realmente existe, tendría importantes implicaciones para entender cómo se creó la materia y por qué venció a la antimateria en la formación del Universo. Con el fin de lograr un nivel de certeza significativo, el experimento, en el que se lanzarán haces de neutrinos, se ejecutará durante un año completo. Además, según los científicos, esta prueba aportará una mayor seguridad sobre la existencia de ese cuarto neutrino en comparación con otros experimentos anteriores debido al menor tamaño de la fuente de partículas.