Soy un neutrino

Esto de vagar por el universo sin que nadie se de cuenta en un poco aburrido.

Al principio me pareció interesante… hasta divertido: ¡atravesar cualquier cosa que se me interponga como si nada! Pero al poco tiempo me di cuenta que tampoco se enteraban que yo los había atravesado… era como si yo no existiera… ya no era tan divertido.

¡Hey! ¿Puedes escucharme? No sé quién eres, pero me gustaría contarte mi historia… ¿me lo permites?… solo para pasar el rato.

Comencemos por el principio.

Seguramente quieres saber dónde nací… y cuándo.

Bueno, particularmente yo nací en esa estrella que llamas “Sol” hace apenas unos 8 minutos, según tu escala de tiempo… pero eso es irrelevante: así como yo nací, una cantidad inimaginablemente grande de neutrinos estamos naciendo constantemente desde los inicios del universo en cada estrella, en cada galaxia, en cada instante.

  • Piénsalo de ésta forma: en cada centímetro cúbico del universo, hay (en cada instante) 350 neutrinos primordiales creados en el Big-Bang. Súmale a ellos los trillones creados en cada instante por el sol, y todos los creados en cada una de las estrellas de cada galaxia del universo… ya no puedes imaginarte cuanto somos, verdad? Y aún así, es como si no existiéramos.

Si, como lo escuchas… somos totalmente irrelevantes como individuos, pero si no existiéramos, el universo mismo no existiría tal como lo conoces.

Incluso podemos nacer en los generadores nucleares que te abastecen de energía, o en los aceleradores de partículas con los que los científicos de tu especie indagan sobre la realidad del universo.

De hecho, cada vez que un neutrón se desintegra espontáneamente en un protón y un electrón, allí aparece uno de nosotros para compensar una sutil diferencia de energía… en cualquier lugar del universo donde esto ocurra.

Tus hombres de ciencia llaman al proceso “desintegración Beta” y conocerla les ha servido para comprender muchas cosas respecto del universo.

Cómo me descubrieron.

Trataré de explicártelo de modo fácil.

Cuando los humanos descubrieron la radiactividad, pudieron observar varios tipos de radiación a la que llamaron con los aburridos nombres de “alfa”, “beta” y “gama”.

Si bien no sabían exactamente qué eran, pronto comenzaron a dilucidar sus componentes, y descubrieron que la radiación “alfa” no son mas que núcleos de Helio, la radiación “beta” eran simples electrones y la “gama” eran potentes haces de radiación electromagnética.

Cada una pudo pronto ser medida y explicada… salvo la “beta” por un pequeño detalle:

  • Si estaba compuesta solo por electrones, su energía podía ser perfectamente determinada y predicha gracias al principio de conservación de la energía, pero los ensayos daban resultados contradictorios. Las cuentas no cerraban.

Fue entonces que un humano llamado Wolfgang Pauli pensó algo original:

Tal vez la radiación beta no fuera una única partícula (electrones), sino que también podría existir otra que, aunque indetectable, estuviera causando la diferencia en las mediciones… incluso predijo que, si estaba en lo cierto, esa partícula debía tener ciertas características muy precisas.

Y Adivina que? me estaba describiendo casi con exactitud… ¡aún sin verme!

Realmente me entusiasma cuando alguna especie del universo puede predecir con certeza algo que no conoce simplemente usando la lógica y sus conocimientos.

Ustedes los humanos son ciertamente privilegiados!

Pauli no solo predijo mi existencia, sino también la de los neutrones que me dan origen, los que fueron identificados por primera vez pocos años después…. pero aquellas pequeñas partículas invisibles, predichas por él, seguían esquivas.

Fue un tal Enrico Fermi el que me dio el nombre por el que me conoces… me llamó il píccolo neutrino (algo así como “el neutroncito”) dado que ya se sabía que yo no podía tener carga eléctrica.

Cuando predijeron mi existencia determinaron mis características fundamentales:

  1. No debía tener carga
  2. Debía tener spin ½
  3. Debía carecer de masa (o poseerla en grado ínfimo)

Esas características hacían que fuera prácticamente indetectable, y lo mas sorprendente aún: comprendieron que yo podría atravesar cualquier materia… ¡sin interactuar en absoluto (o casi) con ella!

  • Piénsalo de esta manera… mientras estamos conversando, trillones de los míos te están atravesando en cada segundo sin que puedas percibirlo; sin afectarte, como si no estuvieras.

Y cada uno de esos neutrinos que te atraviesan, probablemente atravesaron todo el planeta tierra, tal vez otras estrellas, y siguen su camino por el resto del universo como si nada existiera!

  • Podrías poner un muro de plomo de un año luz de espesor en medio del espacio, y aún así, mas de la mitad de nosotros lo atravesaría como si nada.

Mira esta imagen:

¿Sabes qué es? Es el sol, el lugar donde nací, “fotografiado” de noche… es decir a través de toda la tierra.

Solo que la imagen no está formada por fotones, sino por mis compañeros neutrinos, que atravesaron el planeta como si nada para que puedas ver “el sol de medianoche” a través de tu propio planeta.

Seguramente te preguntas cómo fue obtenida esa imagen, ya que si los neutrinos prácticamente no interactúan con nada, menos lo harán con una cámara fotográfica.

La respuesta es interesante.

Tus científicos se propusieron detectarme, agarrándose de la palabra “casi”:

  • Cuando te dije que interactuábamos “casi” con nada, lo que estaba dejando entrever es que con una muy pero muy baja frecuencia, eventualmente uno de nosotros puede llegar a “chocar” con un núcleo de algún átomo, y ese esporádico y casi imperceptible choque liberará una diminuta cantidad de energía. Esa esquiva y minúscula cantidad de energía, puede ser detectada y delatará mi existencia. Digamos que aunque no puedes verme directamente, puedes ver un destello que me delata.

El problema es que hay muchísimos “destellos” que se producen en la superficie de la tierra por todo tipo de partículas chocando permanentemente con átomos por doquier.

¿Cómo lograrías identificar mí destello entre tantos otros millones?

Para eso, los humanos tuvieron que ir a un lugar donde casi ninguna partícula pudiera penetrar… un lugar infranqueable al que solo nosotros, los neutrinos, que no interactuamos con “casi” nada pudiéramos llegar, pero nadie mas.

Ese lugar se eligió una antigua mina en lo profundo de una montaña, en Kamioka (Japón). Y allí construyeron un gigantesco tanque con agua de extrema pureza, y lo rodearon de miles de fotoreceptores de altísima sensibilidad, para detectar los minúsculos destellos de un tipo especial de luz, llamada Radiación de Cherenkov, que, si alguno de nosotros chocaba con algún núcleo de oxígeno o hidrógeno, incluso con un electrón, finalmente liberaría.

Llamaron al gigante tecnológico Super-Kamiokande, y desde allí logran observar los destellos producidos por neutrinos provenientes de todo el universo.

  • Desde allí pudo reconstruirse esa imagen, a partir de los neutrinos que llegaban desde el sol atravesando todo el planeta, en plena medianoche japonesa.

De igual modo, pueden detectarse los neutrinos que llegan desde millones de lugares distintos en el universo.

¿Sorprendido? espera, que aún falta lo mejor.

Uno de las preguntas mas difíciles de responder por tus científicos fue determinar si tenemos o no masa… es decir, si “pesamos” como los protones, los neutrones y los electrones, o si somos entidades sin masa como los fotones.

Algo tenían por seguro: Si teníamos masa, esta debería ser extremadamente pequeña… pero “pequeño” no es lo mismo que “nada” y eso era un problema a resolver.

De nuevo, Super-Kamiokande tuvo el privilegio de develar la respuesta:

Por extraño que te parezca, mientran viajamos, vamos “mutando” nuestra forma.

Así como una larva se convierte en oruga y luego en mariposa, siendo siempre el mismo ser, nosotros también cambiamos a medida que viajamos por el universo… ¿por qué? ¡digamos que solo por no aburrirnos!

Como sea, cuando nos detectan, pueden encontrarnos de tres formas (“sabores” le dicen, no si cierto sarcasmo y en lugar de “cambio” le dicen “oscilación de neutrinos” que suena mas coqueto).

Como se trata de un efecto cuántico, en realidad lo que pueden medir es la probabilidad estadística de que estemos en uno de los tres “sabores”: neutrino electrónico, neutrino muónico o neutrino Tau.

  • No te enriedes demasiado con eso, siempre somos neutrinos, aunque nos “vistamos” con distintos ropajes… ya te dije, solo por diversión.

Lo interesante de esto es lo siguiente:

Ya tus hombres de ciencia se habían dado cuenta que los neutrinos aparecíamos con “sabores” distintos y no se sabía cuál era la diferencia.

Al principio creían que éramos partículas diferentes, pero a mediados del siglo XX, un humano bastante perspicaz llamado Bruno Pontecorvo sospechó que en realidad éramos el mismo neutrino, cambiando mientras viajábamos por el universo.

Por otro lado, la existencia de la oscilación de neutrinos también dejaba claro algo:

  • Los neutrinos no podíamos tener masa nula. Por pequeña que fuera, debíamos tener masa.

¡Me sorprende aún el hecho que hayan podido dilucidar esto, ya que era uno de nuestros mayores secretos!

Pero ya conocido el truco, solo era cuestión de tiempo para registrarlo, y sí… fue en el Super-Kamiokande donde probaron la existencia de nuestra “oscilación”.

  • Ahora solo nos queda un secreto: Nuestra masa. Ya saben que es cientos de miles de veces menor que la masa de un electrón… pero todavía no saben el valor exacto. Aquí estoy, para ver si descubren mi último secreto.

Otro interrogante que están empezando a descubrir es nuestro verdadero origen.

A ver si me explico… no es simple saber de donde viene un neutrino en particular.

En mi caso, como provengo del sol, es un tanto mas simple, ya que el sol está allí, justo en la trayectoria en la que me detectaste. Pero piénsalo… dado que podemos atravesar cualquier cosa, incluso estrellas completas, también es posible que provenga de un objeto que está detrás del sol (una galaxia lejana, por ejemplo) y que justo atravesó el sol unos minutos antes de que me detectaras. Poco probable, pero posible, verdad?

Mucho mas difícil es detectar nuestro origen si venimos desde direcciones que simplemente apuntan al espacio; podemos venir de alguna estrella, o de alguna galaxia mas lejana en esa dirección, o incluso de algún cúmulo de galaxias mas lejano aún… no tienes manera de saber a ciencia cierta de donde venimos cada uno de nosotros, ya que podemos haber atravesado varios astros como si nada.

Pero hace pocos días, por primera vez, lograron identificar casi con certeza la fuente de algunos de nosotros. ¡Un mérito enorme para la tecnología humana!… no dejan de sorprenderme.

Esta vez el mérito fue de IceCube un observatorio de neutrinos ubicado en la Antártida, muy cerca del polo sur: 5.000 módulos ópticos enterrados en un kilómetro cúbico de hielo, en lo profundo del continente antártico.

Allí fueron por primera vez detectados dos neutrinos superenergéticos a los que llamaron Bert y Ernie (como ciertos personajes televisivos), con energía superior a 1.000 TeV, lo que implicaba que venían de muy lejos, mas allá de tu galaxia, aunque no pudo identificarse la fuente.

Luego, otra ráfaga de neutrinos con más de 300 Tev se detectó el 22 de septiembre de 2017, con una orientación bastante aproximada. El rápido aviso a otros observatorios astronómicos en ultravioleta y rayos X pronto identificó un evento gigantesco en un lejano blázar llamado TXS 0506+056.

  • Este objeto es en realidad una galaxia espiral con un agujero negro masivo en su centro que gira rápidamente emitiendo chorros de luz y partículas, ubicado cerca de la constelación de Orión, a 4.000 millones de años luz de la Tierra, apuntando directamente hacia tu planeta.

De esa forma, combinando todas las observaciones, se pudo inferir que los neutrinos detectados provenían de ese evento cósmico, y por lo tanto, por primera vez, se pudo determinar con alto grado de certeza el origen de algunos de nosotros.

Como ves, siento cierto orgullo al contarlo, ya que no sospechaba que una especie tan joven, en un pequeño planeta de la estrella que me dio origen, fuera capaz de semejante proeza. Creo que, como dicen ustedes, ¡debemos brindar por ello!

Bueno, creo que ya es suficiente.

Como ya sabes, tengo masa, y por lo tanto, no puedo viajar a la velocidad de los impertinentes fotones, que alardean de su rapidez solo por no tener masa.

¡Así cualquiera!

Pero como tengo muy poca masa, mi velocidad es mas rápida de la de cualquier otra partícula, incluso en ciertas circunstancias, puedo ser mas rápido que los fotones!

  • No le cuentes el secreto a ellos, pero cuando están dentro de una estrella como el Sol, ellos chocan entre sí y se frenan, mientras que yo, como no interactúo con casi nada, puedo escaparme de la estrella mucho antes que ello logren hacerlo.

Claro, una vez afuera de la estrella… los impertinentes son inalcanzables.

Pero no importa… me voy! allí pasa un fotón, y quiero seguirlo de cerca.

Fue un placer conversar contigo… ¡Hasta pronto!

Este artículo nos lo envía Daniel Hazeldine. Ingeniero químico de profesión, docente por vocación, divulgador por pasión.Vive y hace docencia en un colegio técnico en una pequeña ciudad del interior de Argentina. Podéis visitar su blog Curioseantes y seguir sus actualizaciones en su twitter @curioseantes.

Puedes leer todos los artículos de la peculiar serie “Soy…” de Daniel en este enlace.

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