Neutrinos: partículas elementales del universo

El doctor Celio Moura aseguró que no se ha detectado ni un solo neutrino extragaláctico

El doctor Celio Moura aseguró que no se ha detectado ni un solo neutrino extragaláctico

Astrofísicos de Brasil, Colombia, Cuba y México se reunieron en el Primer Simposio Internacional Sobre Física del Sabor y Astropartículas dela Facultad de Estudios Superiores Cuautitlán –organizada por el doctor Ricardo Gaitán Lozano, secretario de Posgrado e Investigación– para abordar las investigaciones, teorías y modelos del panorama actual que se tiene en la ciencia sobre partículas elementales que forman nuestro universo y sus interacciones.

Los neutrinos y sus sabores fueron de las partículas más recurrentes en este ciclo. El doctor Omar Miranda Romagnoli, investigador del Centro de Investigación y de Estudios Avanzados (CINVESTAV), recordó que en 1930 se sabía que un neutrón libre se desintegraba cada 15 minutos en un electrón y un protón.

Sin embargo, la energía y cantidad de movimiento del neutrón es superior al protón y electrón producidos —cuando debería ser iguales—, faltando a los principios de la conservación de energía y la cantidad de movimiento.

Para resolver esta incógnita, el físico austriaco Wolfgang Pauli propuso en 1931 que en la desintegración se producía una partícula invisible sin carga y masa —o del uno por ciento máximo— que se llevaba lo que hacía falta en la reacción; posteriormente, Enrico Fermi la nombró: neutrino.

Fue hasta 1956 que se confirmó la existencia de los neutrinos, partículas capaces de atravesar cantidades enormes de materia, como un planeta, sin interaccionar con ella. Actualmente, se sabe que existen tres tipos de neutrinos a los cuales se les clasifica con un sabor, éste indica el tipo de partículas que se involucran en la aparición o desaparición de las mismas durante las reacciones, explicó el investigador.

A su vez, los sabores están relacionados con el Modelo Estándar que divide a las partículas que conforman la materia en grupos —de acuerdo a sus propiedades— y en tres generaciones respecto a su masa —a mayor peso la inestabilidad incrementa.

Toda la materia visible en el universo está formada por partículas de la primera generación, la más estable y ligera, a ella pertenecen los electrones. La segunda está compuesta por partículas como el muón, su peso es doscientas veces el electrón y su vida es de dos microsegundos. Finalmente, la tercera familia es la más inestable con una duración de unas tres billonésimas de segundo y un masa tres mil 500 superior al electrón.

Los sabores de los neutrinos se identifican por su relación con las tres generaciones debido a que cada uno es parte de las reacciones nucleares en las que aparecen las partículas electrón, muón o tau. Por medio de experimentos se obtiene la intensidad de las interacciones de las partículas que al compararlas con la teoría del Modelo Estándar se van clasificando en neutrino del electrón, neutrino del muón o neutrino del tau, explicó el doctor Omar Miranda.

Inicialmente, se planteó que los neutrinos no tenían masa, ahora se propone que tienen una masa cercana a cero, por lo tanto, esta clase de partículas son capaces de viajar a una velocidad cercana a la luz. A través de la mecánica cuántica, agregó, se define el sabor de un neutrino a un tiempo cero y a otro posterior.

El investigador del CINVESTAV planteó que existe la posibilidad de que un neutrino de un sabor se trasforme a otro. Por ejemplo, “si tuviéramos los valores de la energía del neutrino inicial y de la diferencia de masas cada250 kilómetrospodría tener una mutación prácticamente total y después de otros250 kilómetrosregresar al estado inicial con estadios intermedios”. Sin embargo, esta posibilidad puede verse afectada por algún potencial en el medio como electrones que interaccionan durante la propagación provocando una oscilación en la predicción.

Originalmente, se propuso que las reacciones nucleares en el centro del sol generaban únicamente neutrinos del electrón. Posteriormente, se detectaron los neutrinos del muón y tau, confirmando la transición de sabor en los neutrinos del electrón emitidos por el sol. El doctor Omar Miranda informó que las mediciones de los últimos 30 años registran un valor menor en el flujo de neutrinos solares al que se tenía proyectado.

Por lo tanto, es necesaria una teoría más allá del Modelo Estándar que determine una masa pequeña sin llegar a cero y que a la vez permita establecer la oscilación que interviene dependiendo del tipo de interacción entre el neutrino inicial y el generado después, urgió el doctor Omar Miranda.

Agregó que actualmente se realizan trabajos donde se miden los neutrinos cerca de su producción, en plantas nucleares, para evitar las oscilaciones con la finalidad de combinar experimentos y lograr restricciones más precisas, de tal forma que se puedan aplicar en modelos específicos.

La materia oscura puede esconder a los neutrinos

Al propagarse por distancias largas los neutrinos poseen información sobre otras galaxias y sitios distantes en el universo, señaló el doctor Celio Moura, investigador delCentro de Ciencias Naturales y Humanos, Universidad Federal de ABC de Brasil, en su conferencia El flujo extragaláctico de neutrinos y un posible mecanismo de supresión.

Predicciones teóricas establecen que los neutrinos extragalácticos tienen una relación directa con los protones de los rayos cósmicos. Estos son los únicos capaces de acelerar las partículas a niveles altos para que escapen de fuentes como nubes de materia intergaláctica que conducen cambios electromagnéticos, modificando la trayectoria de la partícula.

Si los protones quedan atrapados, la relación entre lo que se observa de los rayos cósmicos y lo que se predice de los neutrinos disminuye. No obstante, los experimentos que buscan neutrinos extragalácticos no han detectado ninguno.

Para explicar porque sí se perciben los neutrinos solares y no los extragalácticos, estos últimos se han relacionado con su interacción con la materia oscura, la cual que es difícil de evitar y puede ser la responsable de la supresión del flujo de neutrinos.

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