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Cómo la fallida búsqueda del neutrino estéril anuncia un nuevo capítulo de la física (y en la investigación de cómo se creó el universo)

Una gran cantidad de los físicos habían desarrollado sus teorías en el fundamento de la posibilidad de la existencia del neutrino estéril.

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Por Pallab Ghosh - Corresponsal de Ciencia, BBC News

BBC News | Mundo
Ciencia
FERMILAB/REIDAR HAHN
El microboone es un detector de 12 metros de largo dentro de un gran tanque criogénico

Un nuevo capítulo en la física se ha abierto, de acuerdo con científicos que han estado buscando lo que parecería ser un elemento esencial del Universo.

Un gran experimento ha sido utilizado para buscar una escurridiza partícula subatómica, un componente clave de un asunto que constituye nuestra vida diaria.

Pero durante la búsqueda no se pudo encontrar la partícula conocida como neutrino estéril. Lo que está dirigiendo a los físicos a teorías aún más interesantes para ayudar a explicar cómo surgió el universo.

Mark Thomson, presidente ejecutivo del Consejo de Instalaciones de Ciencia y Tecnología, (STFC, por sus siglas en inglés), que financia la contribución del Reino Unido al experimento Microboone, describió el resultado como uno "muy emocionante".

Esto se debe a que una gran cantidad de los físicos habían desarrollado sus teorías en el fundamento de la posibilidad de la existencia del neutrino estéril.

"Esto ha estado ahí afuera por un largo tiempo y ha generado mucho interés", dijo Thomson a BBC News.

"El resultado es realmente interesante porque ha sido una influencia de teorías emergentes en partículas físicas y cosmológicas".

Partículas fantasmales

El experimento Microboone fue llevado por físicos de todo el mundo dentro del Laboratorio Nacional Fermi (Fermilab por sus siglas en inglés), ubicado en Batavia, Illinois, en las afueras de Chicago.

Los neutrinos son partículas subatómicas fantasmales que penetran el Universo, con poca interacción con el mundo alrededor de nosotros. Cada segundo, billones de estas partículas pasan a través de la Tierra y de todos los que vivimos en el planeta.

También, los neutrinos vienen en tres tipos o "sabores": el electrón, muon y tau. En 1998, investigadores japoneses descubrieron que los neutrinos cambian de un "sabor" a otro mientras viajan.

Este cambio no puede ser totalmente explicado por la actual "gran teoría" de la física subatómica llamada el Modelo Estándar. Algunos físicos creen que encontrar por qué el neutrino tiene una masa tan diminuta, que es lo que les permite cambiar de sabor, podría darles un entendimiento más profundo de cómo el Universo trabaja y cómo llegó a existir.

Neutrino esteril
FERMILAB/REIDAR HAHN
Los bastidores del Microboone están ubicados justo encima del detector, en una plataforma que bloquea cantidades significativas de radiación cósmica que podrían afectar la precisión de los resultados.

Antimateria

Las teorías actuales sugieren que, poco después del Big Bang, había cantidades iguales de materia y de antimateria.

Sin embargo, cuando la materia choca con la antimateria se aniquilan violentamente entre sí, liberando energía. De haber existido cantidades iguales a principios del Universo, deberían haberse cancelado entre sí.

En lugar de eso, la mayor parte del Universo está hecho de materia, con cantidades mucho más pequeñas de antimateria.

Algunos científicos creen que el contenido dentro del cambio de "sabor" del neutrino es el prestidigitador cósmico que permite que algunas materias puedan sobrevivir después del Big Bang y crear los planetas, estrellas y galaxias que formaron el Universo.

En la década de 1990, un experimento llamado el "detector de neutrinos de centelleo líquido", llevado a cabo en el Departamento de Energía Los Alamos del Laboratorio Nacional de Nuevo México, vio la producción de más neutrinos electrónicos de lo que podría explicarse por la teoría de cambio de sabor de tres neutrinos.

Este resultado fue confirmado por separado en un experimento con estaño en 2002.

Cuarto sabor

Los físicos propusieron entonces la existencia de un cuarto sabor llamado neutrino estéril. Ellos creían que esta forma de la partícula podría explicar la sobreproducción de neutrino electrónico y dar información de por qué las partículas cambian de sabor.

Los neutrinos estériles fueron nombrados de esta forma porque se predice que no interactúan con la materia en lo absoluto, mientras que otros neutrinos pueden, aunque muy raramente.

Detectar a un neutrino estéril pudo haber sido un descubrimiento más grande para la física subatómica que el bosón de Higgs porque, a diferencia de otras formas de neutrinos y la partícula de Higgs, no forma parte del actual modelo estándar de física.

Un equipo de más de 200 científicos de cinco países desarrollaron y construyeron el experimento de neutrino Micro Booster o el Microboone para encontrarlo.

El Microboone consiste en 150 toneladas de hardware en un espacio del tamaño de un camión.

Sus detectores son altamente sensibles y sus observaciones del mundo subatómico se han comparado con mirar en ultra alta definición.

Ahora, el equipo de científicos ha anunciado que luego de cuatro análisis de los datos recolectados durante el experimento, ninguno mostró pistas del neutrino estéril.

Un nuevo capítulo

Pero el resultado no es el fin de la historia, más bien el comienzo de un nuevo capítulo.

Sam Zeller de Fermilab dice que no lo hayan detectado no quiere decir que esto contradiga a los hallazgos anteriores.

"Los datos anteriores no mienten", ella dice.

"Hay algo muy interesante ocurriendo que todavía necesitamos explicar. Los datos nos están dirigiendo a las posibles explicaciones y apuntan hacia algo más complejo e interesante, que es realmente emocionante", explica Zeller.

Justin Evans, de la Universidad de Manchester, cree que el rompecabezas planteado por los últimos hallazgos marca un punto de inflexión en la investigación de neutrinos.

"Cada vez que miramos los neutrinos, parece que encontramos algo nuevo o inesperado", añade Evans.

"Los resultados de Microboone nos están llevando a una nueva dirección, y nuestro programa de neutrinos llegará al fondo de algunos de estos misterios", plantea Evans.


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