Los científicos del Observatorio de Neutrinos de Sudbury (SNO) acaban de
presentar unos resultados -los primeros del enorme detector- que parecen
confirmar lo que ya se venía intuyendo, que el neutrino tiene masa. Este
descubrimiento tiene importantes implicaciones, ya que puede resolver el viejo
misterio de la falta de neutrinos solares. Además, estos resultados plantean
problemas al modelo vigente, el Modelo Estándar de partículas, debido a que
éste no contempla neutrinos con masa.

Algo de historia

Los neutrinos son partículas elementales sin carga eléctrica y -al parecer-
con poquísima masa. Debido a que sólo interactúan con el resto de partículas
mediante la fuerza nuclear débil -y ahora también mediante la aún más débil
fuerza gravitatoria-, atraviesan la materia con más facilidad de la que un
fotón atraviesa el aire. Aunque hay neutrinos por todas partes, estas
características los convierten en las partículas más difíciles de detectar
de todas las que existen.

El Sol produce trillones de neutrinos cada segundo debido a las reacciones
nucleares de fusión que se producen en su núcleo. Como raramente interactúan
con otras partículas, los neutrinos que llegan del Sol pasan a través de la
Tierra a casi la velocidad de la luz como si ésta no estuviera ahí. Se calcula
que de los miles de millones que atraviesan nuestro cuerpo cada segundo, sólo
uno o dos de ellos interactuarán con alguno de nuestros átomos durante toda la
vida.

El primero que predijo la existencia de los neutrinos fue Wolfgang Pauli en
1930, al ver que no se conservaba la energía en las desintegraciones
radiactivas. Teorizó que ese déficit de energía sería emitido en forma de una
partícula que no se había detectado. Enrico Fermi acuñó el término neutrino
cuatro años después al desarrollar su teoría de las desintegraciones
radiactivas, pero tuvieron que pasar 22 años más para que se obtuviera
evidencia experimental de su existencia, cuando en 1956 Clyde Cowan y Fred
Reines consiguieron detectar neutrinos emitidos desde un reactor nuclear, lo
que le valió el Nobel de física a éste último.

Hoy sabemos que no existe un solo tipo de neutrino, sino tres: el neutrino
electrón, muón y tau. Según la teoría, el Sol produce vastas cantidades del
neutrino del electrón, pero los experimentos que se han venido llevando a cabo
en los últimos años detectaban muchos menos neutrinos de los que la teoría
predecía. Esto significa que o bien están equivocados los modelos teóricos del
Sol o bien nuestro entendimiento de los neutrinos.

El secreto está en la masa, de nuevo

En el artículo publicado el pasado 18 de junio en el Physical Review
Letters, los científicos del SNO presentan unos resultados que, combinados
con los del experimento Super-Kamiokande de 1998, confirman que los neutrinos
pueden oscilar de un tipo a otro en el trayecto desde el Sol hasta el
detector. Esto explica por qué los experimentos de detección anteriores, que
utilizaban detectores sólo sensibles a los neutrinos del electrón, detectaban
menor cantidad de la esperada.

El Observatorio de Neutrinos de Sudbury está a dos kilómetros de profundidad, libre de ruidos que puedan interferir con las mediciones, como los rayos cósmicos.

La transformación de un tipo de neutrino en otro también implica otra cosa: que
tienen masa. Aunque todavía no se conoce con exactitud, este experimento acota
la suma de las masas de los tres tipos de neutrino entre 0,05 eV
(electrón-voltios) y 8,4 eV. Como comparación, el electrón tiene una masa de
510.999 eV, entre 60.000 y 10 millones de veces superior a la del neutrino.
Esto descarta que el neutrino aporte una cantidad de masa sensible a la materia
oscura que falta en el Universo, como se venía especulando.

Con estos resultados, los teóricos que estudian la física del Sol pueden
respirar tranquilos, pues el problema no estaba con sus modelos. Sin embargo,
los físicos de partículas tendrán que ingeniárselas para introducir neutrinos
con masa en una teoría que englobe al Modelo Estándar de partículas.

El detector SNO, en el que participan científicos de Canadá, EE.UU. y el Reino
Unido, es un enorme tanque con 1.000 toneladas de agua pesada (un átomo de
oxígeno y dos de deuterio, el hidrógeno pesado) muy purificada, situado a 2.000
metros de profundidad en una antigua mina de níquel canadiense cercana a
Sudbury, Ontario. Este experimento es el primero de una serie que está llevando
a cabo el observatorio. A principios de mes se añadió sal al agua pesada para
utilizar otra técnica con más sensibilidad a los otros dos tipos de neutrino,
que proporcionará resultados independientes para averiguar más acerca de su
masa y para estudiar otras de sus propiedades.

Especial 2001