El neutrino "pesa" menos de lo que se pensaba

El neutrino sigue siendo la única partícula cuya masa se desconoce, pero un proyecto científico internacional acaba de establecer una nueva estimación, dos veces inferior a la anterior.

Se sabe todo o casi todo sobre las partículas que componen los átomos, se trate de los protones y neutrones del núcleo, o los electrones que lo orbitan.

Sin embargo, el neutrino sigue siendo en gran parte un misterio desde que el físico Wolfgang Pauli propuso su existencia en 1930.

El neutrino, "como partícula de materia más abundante en el Universo, establece un vínculo entre lo infinitamente pequeño y lo infinitamente grande, con una masa que influye sobre las estructuras del cosmos", explica a AFP Thierry Lasserre, físico del Comisariado europeo para la energía atómica y del Instituto Max Planck.

Esta partícula inunda todo el Universo desde el Big Bang hace 13.800 millones de años, a razón de mil millones de neutrinos por cada átomo.

Su nombre se explica porque carece de carga eléctrica. Y al poseer una masa infinitesimal, el neutrino es más discreto, ya que interactúa muy poco con la materia.

- Atravesar los muros -

Al estilo de un fantasma que atraviesa muros, pasa sin esfuerzo a través de todo aquello que se le presenta en su camino, ya sean cuerpos humanos o paredes de hormigón.

Solo deja rastros de su paso en los detectores de experimentos físicos.

Como los del proyecto científico Katrin, liderado desde 2019 por el Instituto Alemán de Tecnología de Karlsruhe y que reúne a socios de seis países.

Katrin anunció el jueves en la revista Science que la masa del neutrino no supera los 0,45 electronvoltios, menos de una milmillonésima parte de la de un protón.

Un límite máximo dos veces inferior al que había anunciado en 2022 tras una primera campaña de mediciones.

Solo se tuvo la certeza de que el neutrino poseía una masa a finales de los años noventa.

Para "limitarla", es decir establecer su rango en lugar de medirla con precisión, Katrin utiliza un espectrómetro que registra la desintegración natural, llamada beta, de átomos de tritio, que liberan electrones y neutrinos.

Estos átomos circulan en una estructura de 70 metros de largo, bajo la vigilancia de más de 5.000 sensores y del espectrómetro, que opera en el vacío y pesa cerca de 200 toneladas.

Dado que el electrón y el neutrino se reparten la energía producida durante la desintegración, el truco consiste en medir la del electrón para restar luego la información directa sobre la del neutrino.

- ¿Fácil? -

No es fácil, porque también hay que encontrar el electrón adecuado que sirva para el experimento, lo que ocurre en una milmillonésima de las desintegraciones.

Los resultados de 2022 se habían obtenido con la medición de 6 millones de electrones.

"Hoy tenemos 36 millones", apoyando el último resultado, explica Thierry Lasserre. "Y cuando hayamos tomado, hasta finales de año, todos nuestros datos, tendremos alrededor de 250 millones", agrega el físico.

Será de cierta manera la hora de la verdad, pues las mediciones habrán alcanzado los límites del instrumento.

O bien el experimento habrá permitido ver un "rastro" del neutrino, o esto significará que su masa es "inferior a 0,3 electronvoltios", según Lasserre.

Conocer su masa contribuirá a expandir los conocimientos en la física de partículas así como en torno a la cosmología.

El neutrino, por ligero que sea, interviene en las ecuaciones de los modelos que integran especialmente la energía oscura, cuya naturaleza aún se desconoce.

El proyecto Katrin contempla la instalación de un nuevo sistema de detección llamado Tristan, que buscará una nueva especie de neutrinos, los "estériles", más pesados.

Son partículas hipotéticas que no interactúan con la materia y son considerablemente más masivas que el neutrino usual.

La idea es que podrían constituir la materia oscura, un elemento clave en la teoría dominante que describe el cosmos.

pcl/jz/mb