¿Cuánto pesa un neutrino? La respuesta puede llevarnos a una nueva física

Los neutrinos no temen a la materia sólida. Cada segundo trillones de ellos nos atraviesan a la velocidad de la luz y sin que nos demos cuenta. Atraviesan planetas enteros cuando viajan por el espacio. La mayoría de los que llegan al nuestro proceden del Sol o de la atmósfera, y solo unos pocos, los de mayor energía, se originan más lejos , en los cúmulos de las galaxias. Además de por su número, su importancia es enorme porque las últimas investigaciones han mostrado que tienen masa y varias identidades, dos fenómenos que contradicen la predicción del modelo estándar de la Física , el marco teórico básico para entender el cosmos.

En efecto, los neutrinos no deberían tener masa, pero en 2001, dos detectores, Super-Kamiokande en Japón y el Observatorio de Neutrinos de Sudbury, demostraron que en realidad tienen una distinta de cero, un avance reconocido en 2015 con el Premio Nobel de Física . Los neutrinos tienen masa , pero ¿cuánta?

Los experimentos han situado el límite superior de la masa en 2 eV. Pero ahora, los líderes del experimento Karlsruhe Tritium Neutrino o KATRIN , famoso por las espectaculares fotografías cuando era trasladado en 2006 por la ciudad alemana de Eggenstein-Leopoldshafen, han dado a conocer nuevas mediciones que reducen el rango de masa en más de la mitad. En concreto, disminuyen el límite superior de la masa del neutrino de 2 eV a 1 eV. El límite inferior, 0,02 eV, fue establecido por experimentos previos de otros grupos.

«Conocer la masa del neutrino permitirá a los científicos responder preguntas fundamentales en cosmología, astrofísica y física de partículas, como cómo evolucionó el universo o qué física existe más allá del modelo estándar », afirma Hamish Robertson, científico de KATRIN y profesor emérito de física en la Universidad de Washington.

Aunque los neutrinos atraviesan la materia son terriblemente esquivos. Son partículas neutras sin carga e interactúan con otra materia solo a través de la llamada «interacción débil», lo que significa que las oportunidades para detectarlos y medir su masa son raras y difíciles. «Si llenara el sistema solar con plomo hasta cincuenta veces más allá de la órbita de Plutón, aproximadamente la mitad de los neutrinos emitidos por el sol aún abandonarían el sistema solar sin interactuar con ese plomo», explica Robertson.

«Resolver la masa del neutrino nos llevaría a un mundo nuevo y valiente para crear un nuevo modelo estándar », dice Peter Doe, investigador en Washington.

Los científicos de KATRIN no pueden medir directamente los neutrinos, pero pueden medir los electrones que genera el experimento y tratar de calcular las propiedades de los neutrinos en función de las de los electrones. Una fuente de tritio genera alrededor de 25.000 millones de pares de electrones y neutrinos por segundo.

Con la adquisición de estos datos, los científicos se esfuerzan ahora en mejorar aún más su comprensión de la masa de los neutrinos. Estos esfuerzos también pueden revelar la existencia de neutrinos estériles , un posible candidato para la materia oscura que, aunque representa el 85% de la que existe en el universo, permanece sin ser detectada.

Los científicos de KATRIN han establecido un nuevo límite superior para la masa del neutrino, pero trabajan para reducir aún más el rango. «Los neutrinos son pequeñas partículas extrañas -dice Doe-. Son omnipresentes y hay mucho que podemos aprender una vez que determinemos este valor». Principalmente, saber si hay otras reglas desconocidas que rigen el universo.