Neutrinos

En un par de semanas se llevará a cabo la Escuela (XV) de la División de Partículas y Campos de la Sociedad Mexicana de Física en la ciudad de Puebla. La escuela está orientada a estudiantes de doctorado y tiene el propósito de presentar algunos de los temas más relevantes en la actualidad. Aparte de las “lectures”, que este año prometen estar muy buenas, habrá una serie de pláticas de revisión sobre diferentes temas. Tengo la fortuna de que me hayan invitado a dar una de estas charlas sobre el tema de la física de los neutrinos.

Me da gusto esta oportunidad por varias razones. Una de ellas es que los neutrinos me parecen las partículas más intresantes de todas, y por interesante me refiero a que a mi punto de vista son las partículas que más nos han hecho equivocarnos con la intuición. Desde su postulación en los década de los 30’s del siglo pasado, hasta hoy, los neutrinos siempre han estado involucrados en los avances de la física de partículas y siempre sorprendiendo. Para empezar, cuando se propusieron, nadie pensaba que pudieran observarse, es decir, detectarse y confirmar su existencia. La teoría sugería, por necesidad, que estas partículas atravesarían, en promedio, una barrera de plomo del ancho del sistema solar ¡sin interaccionar (y por lo tanto sin ser detectada)! Ésto desde luego no detuvo el ingenio ni la perseverancia de muchas personas que eventualmente lograron su detección.

Existen en la actualidad una docena de laboratorios en el mundo diseñados exclusivamente para el estudio de las propiedades de los neutrinos. En los últimos 10 años hemos sido capaces de obtener más información sobre esas partículas y – casi siempre – con un resultado que la mayoría no pensaba. Recuerdo por ejemplo cuando estaba trabajando en mi doctorado, aún no se sabía si los neutrinos tenían masa. Si la tenían, los neutrinos estaban forzados a participar en un fenómeno que se conoce como oscilación, y de hecho, lo que se buscaba era precisamente esas oscilaciones, que de confirmarse, implicarían que los neutrinos son masivos. Así pués, en esa época, los experimentos buscaban esas oscilaciones y existían dos regiones posibles (es decir,  no descartadas) en las que la oscilación podía existir, solo había que buscarlas ahí. De esas dos regiones había una que implicaba que los neutrinos oscilaban de manera muy parecida a los quarks, y otra en la que las oscilaciones eran muy distintas. Recuerdo que la mayoría esperábamos que finalmente, cuando se lograra hacer los experimentos, el resultado sería el de la región similar a los quarks. ¿porqué? Pues por pendejos, es decir, por la misma razón que alguna vez pensamos que la Tierra era el centro del sistema solar, y luego que no, que el Sol, y luego que no, etc.

Y pos no. Resultó, a la “sorpresa” de todos, que los neutrinos oscilan con propiedades distintas a los quarks. Y eso fue bueno.

Actualmente sabemos algunas cosas sobre los neutrinos pero desconocemos aún más. Por ejemplo: sabemos que son masivos (existen tres neutrinos distintos, en realidad sabemos con certeza que al menos dos son masivos) pero no sabemos cuánta masa tiene cada uno. Los neutrinos son fermiones, es decir, partículas con spin 1/2,. Pero no sabemos si son como todos los otros fermiones que conocemos (electrón, muón, tau, los quarks) que son de spin 1/2 y que tienen cada uno de ellos una antipartícula (y que les llamamos fermiones de Dirac, en honor a Dirac), o si los neutrinos son su propia antipartícula (a lo que llamamos fermion de Majorana, obviamente en honor a Majorana). Los neutrinos son las partículas (detectadas 😉 ) más abundantes en el universo, y sin embargo, su rol cosmológico tiene aún varios misterios e incógnitas. Por ejemplo, alunos resultados recientes indican que la participación de los neutrinos en la formación de la estructura (galaxias y cúmulos de galaxias) implica la existencia de cuatro, no de tres, neutrinos. Esto está en tensión con los resultados obtenidos en aceleradores (que requieren de tres) a menos que exista otro neutrino llamada “estéril” que no interaccione con prácticamente nada de lo que conocemos (no, por favor no vayan a pensar que se trata de un fantasma o de ángeles, no.). Existen teorías que postulan la existencia de bichos así y que además, porque así debe ser, hacen predicciones sobre fenómenos que sucederían si dichas bestias existieran. Y se les anda buscando.

En fin, que de ésto (y aquello) hablaré en Puebla y ya les contaré cómo me fue.

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