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Las claves para entender el nuevo Nobel de Física: ¿qué son las oscilaciones de neutrinos?

El Premio Nobel de Física 2015 ha sido concedido por descubrir las oscilaciones de neutrinos, que demuestran que son partículas con masa.

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Nobel de Física al descubrimiento de que los neutrinos tienen masa

Los físicos siempre pensaron que la naturaleza es escalable. Que las cosas que son de nuestro tamaño serían proporcionalmente iguales que las pequeñas o las enormes. Sin embargo no es así. El mundo de lo diminuto y de lo enorme se comporta de manera muy diferente a lo que observamos a nuestro alrededor. Por eso nos cuesta tanto imaginarlo. En estos dos últimos siglos los grandes adelantos de la física se han centrado precisamente en estos extremos: lo inmensamente grande y lo extremadamente diminuto. Este es el caso del Nobel de Física otorgado este año al japonés Takaaki Kajita y el canadiense Arthur McDonald. Los neutrinos, pertenecientes al mundo de lo diminuto y casi de lo invisible.

Empecemos por el átomo

Todo lo que nos rodea parece infinitamente diverso. Está lleno de materiales y sustancias diferentes. Sin embargo, si miramos su interior con un súper microscopio sólo veremos combinaciones de 118 elementos: los átomos. Son los ladrillos con los que está hecho el universo. O al menos fue así hasta que se descubrió que cada uno de esos 118 "ladrillos" en realidad estaban fabricados, a su vez, de partículas mucho más pequeñas: los electrones, los neutrones y los protones. Los primeros giraban sin problemas alrededor de un núcleo muy cohesionado donde permanecían fuertemente unidos protones y neutrones. Todo parecía resuelto, por el momento. Pero la carrera no había hecho nada más que empezar.

Ahora le toca al núcleo

El sistema de las tres partículas que conformaban el universo se vino abajo cuando sucesivos descubrimientos demostraron que los neutrones y protones estaban a su vez compuestos de otras partículas que a su vez estaban compuestas de otras. El motivo de esta sucesión recae en la naturaleza del núcleo del átomo. La estabilidad y cohesión no es permanente o depende de las partículas y procesos que lo componen. Hay núcleos muy estables que sólo liberan sus partículas al romperse y otros que no son capaces de mantener a raya a sus componentes. Esos son los elementos radiactivos.

Y por fin, el neutrino

De todas las partículas elementales que configuran el átomo, una de ellas es el neutrino. Pero es una partícula muy peculiar. La teoría de las partículas elementales predecía que el neutrino no debe tener masa y que no tiene carga eléctrica. Esto significaba que no es atraída por los planetas ni desviada por los campos magnéticos. Por eso puede viajar por el universo sin ser afectadas por casi nada. El neutrino es capaz de atravesar la materia casi como si fuera transparente. Rara vez choca o interactúa con nada. Por eso es tan difícil de ver o de detectar. La única forma es poner una masa enorme y esperar a que choque a base de tiempo y suerte para poder observar el destello que produce ese impacto.

Los neutrinos se emitieron en enormes cantidades durante la creación del universo, en la actualidad se siguen creando en algunas estrellas y procesos cósmicos, en el caso del sistema solar, el Sol. En la tierra se da espontáneamente en algunas desintegraciones radiactivas y en los reactores nucleares.

En este punto Takaaki Kajita y Arthur McDonald entran en juego. Ambos medían los neutrinos gracias a dos enormes detectores, uno en Japón y otro en Canadá. Según parecía, un porcentaje de estas partículas desaparecían en el camino. Nuestros dos protagonistas supusieron y demostraron que en realidad el neutrino no desparece sino que se transforma, cambia de identidad. Existen tres variantes y en su viaje por el espacio va mutando. Ésta es la explicación a que los neutrinos emitidos por el Sol parece que no llegan a la Tierra.

El descubrimiento sería suficientemente importante en sí mismo, pero conlleva un hallazgo aún más importante. Si los neutrinos tienen diferentes identidades o "sabores", como se llaman en el argot de la física de partículas, es necesario que tengan masa. Esto sí que rompe toda la estructura y predicción del sistema de conocimiento de las partículas elementales.

Como todo gran descubrimiento de la historia de la física derrumba parte de lo que se creía cierto para abrir incógnitas y nuevas teorías. Esa es la grandeza de la Ciencia. Ese es el método científico. No asegura la verdad, pero sí asegura la posibilidad de descubrir los errores. Es mucho más de lo que pueden asegurar otros sistemas de conocimiento.

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