Premio Nobel de Física 2015

Cazafantasmas del Cosmos

actualidad — por el 11/10/2015 a las 14:57

El japonés Takaaki Kajita y el canadiense Arthur McDonald fueron galardonados por sus aportes sobre los neutrinos, unas escurridizas partículas que se mueven casi a la velocidad de la luz y que, en este preciso momento, de a miles de millones atraviesan nuestro cuerpo sin dejar rastro.

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Arthur McDonald y Takaaki Kajita fueron distinguidos con el Premio Nobel de Física 2015

En este segundo billones de neutrinos atraviesan nuestros cuerpos, autos, hogares; en fin, todo el planeta. Pero estas partículas -las segundas más abundantes en el Universo- son inimaginablemente huidizas y suelen pasar casi a la velocidad de la luz sin dejar rastro. Algunos de esta especie de fantasmas cósmicos -que pueden venir del Sol-, se logran atrapar, paradójicamente, en grandes piletas enterradas a kilómetros de profundidad en la Tierra. Justamente, dos de estos “cazafantasmas”, son el japonés Takaaki Kajita y el canadiense Arthur McDonald, que acaban de ser distinguidos con el Premio Nobel, por sus hallazgos que reescribieron los libros de física.

McDonald, de 72 años, y Kajita, de 56, resolvieron “un rompecabezas al que los físicos se enfrentaron durante décadas”, indicó Goran Hansson, secretario de la Academia Sueca, al anunciar los ganadores del galardón por el descubrimiento que “cambió nuestra comprensión sobre el funcionamiento más recóndito de la materia y podría ser crucial para nuestra visión del universo”.

Los neutrinos, luego de los fotones –las partículas de la luz-, son los habitantes más numerosos del Universo, y se generan en reacciones nucleares como las que ocurren en estrellas como el sol o en centrales atómicas. Desde el astro rey bombardean la Tierra pero, durante décadas, llamó la atención a los científicos que llegaban menos de la mitad de la cantidad que preveía la teoría del modelo solar. ¿Qué pasaba? Este enigma fue resuelto por los laureados, miembros de megaproyectos científicos como Super-Kamiokande (Super-K), en Japón; y Sudbury Neutrino Observatory (SNO), en Canadá.

“Los neutrinos interactúan muy poco, lo cual los hace muy difíciles de detectar. Uno de cada 10 a la 15 -o sea casi ninguno- se ve”, describe Ricardo Piegaia, profesor titular del Departamento de Física de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la Universidad de Buenos Aires. “Para verlos, hay que hacer enormes detectores bajo tierra que apantallan el dominante flujo de otras partículas a nivel de superficie, y que enmascararían la señal de los neutrinos”.

Buscando evitar interferencias para detectar estas escurridizas partículas elementales del universo, el Super-K está a mil metros bajo tierra en una mina en Gifu, y consiste en un cilindro con 50 mil toneladas de agua. En tanto, SNO está en una vieja mina en Ontario, reconvertida en observatorio. “Estos experimentos logran que estos neutrinos interactúen con una enorme masa de agua y se detecten uno o dos por día, o quizás menos”, indica Piegaia, investigador del CONICET.

Los primeros resultados que revolucionarían la física fueron en Japón en 1999 y tres años después en Canadá. “Los neutrinos son, junto con los quarks y los electrones, partículas fundamentales que no pueden subdividirse –explicó McDonald-. Son muy difíciles de detectar y, por lo tanto, sus propiedades no se conocieron por muchos años. Se nos presentó la oportunidad de hacer una medición que logramos (…) construyendo un detector del tamaño de un edificio de 10 pisos a 2,5 kilómetros de profundidad. Así obtuvimos un resultado claro de que los neutrinos cambian de un tipo al otro. Es irónico que para observar el Sol haya que descender kilómetros bajo tierra”.

Camaleones del espacio

El rompecabezas físico que lograron armar Kajita y McDonald tenía piezas que no engarzaron por décadas y hasta hacía tambalear las teorías imperantes. “El modelo solar predice, si funciona como los físicos creemos, que en el Sol se deben producir una gran cantidad de neutrinos, pero en un experimento de hace 50 años se halló que a la Tierra llegaban menos de la mitad de lo que se esperaba. Eso fue una sorpresa. ¿Dónde están los neutrinos solares, por qué no llegan?”, historia Piegaia y agrega: “Una posibilidad -que sonó algo descabellada al principio- es que algo les pasa a los neutrinos entre que se producen en el Sol y arriban a la Tierra. Por ejemplo, un fenómeno conocido como oscilación de partículas”. ¿De qué se trata? Es una curiosa metamorfosis, en que la partícula 1 se transforma en 2, luego en 1, y al rato en 2. “Suena muy extraño, pero en la física de partículas ocurren cosas muy raras. Para que esto suceda, la partícula debe tener masa. Y hasta ese momento, se creía que los neutrinos no la tenían”.

Los trabajos de Kajita y McDonald resolvieron el misterio al comprobar en sus experimentos que los neutrinos producidos en el Sol no desaparecían en su camino a la Tierra, sino que habían cambiado u oscilado por otros tipos de neutrinos dado que existen tres clases de ellos. Es decir, eran camaleones del espacio. Algunos no llegaban con la misma identidad con la que habían partido, pero al contarlos estaban todos. Esta metamorfosis requiere que los neutrinos tengan masa. “Estos experimentos, en especial el de SNO, fueron espectaculares y lograron cerrar un dilema que inquietó a los físicos por 50 años. A partir de sus trabajos, los libros se reescribieron”, destaca Piegaia, y concluye: “Este aporte indica indirectamente que los neutrinos tienen masa, aunque ésta aún no ha podido ser medida”.

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