Alguien dijo que los neutrinos son “la más pequeña cantidad de realidad imaginada por el ser humano”. Esta partícula apareció hace mucho tiempo como una idea, una entidad fantasmal que podría explicar la energía faltante en la desintegración de los neutrones a través de un fenómeno natural que es conocido por todos: la radiactividad natural. Ocurre a nuestro alrededor sin que debamos intervenir para que suceda, pero tuvieron que pasar 26 años para que la existencia del abstracto corpúsculo dejara de ser solo una hipótesis y fuera observado en la radiación que provenía de un reactor nuclear en la posguerra.
Los neutrinos interaccionan muy poco con la materia. Se necesitaría una pared de plomo con un espesor de 15 billones de kilómetros para impedir que la mitad de los neutrinos la atravesaran.
Estas elusivas partículas forman parte de la tabla periódica de los elementos que hoy cuenta con doce: seis quarks y seis leptones.
Los neutrinos pertenecen al grupo de leptones, donde se encuentra también el electrón y sus hermanos más pesados: el muon y el taón. Cada uno de ellos aparece siempre acompañado de su propio neutrino, de manera que ahora conocemos tres de naturaleza distinta: uno del electrón, otro del muón y el neutrino del taón, observado hace apenas 22 años.
Los neutrinos sí que hacen honor a su nombre. El vocablo que los describe, “leptón”, tiene su raíz etimológica en el griego; significa delgado, fino, menudo, débil, flaco y, sobre todo, ligero.
Hace unos años, en 2015, se reconocía con el Premio Nobel al japonés Takaaki Kajita y al canadiense Arthur McDonald por la conducción de los equipos experimentales que descubrieron, uno en Japón y el otro en Canadá, el extraño mecanismo que hace que los neutrinos “oscilen”, es decir, que se conviertan en neutrinos de otro tipo para volver luego a ser lo que eran. En el fondo de este singular comportamiento se encuentra la propiedad que hoy sigue sobre la mesa en espera de más información: los neutrinos tienen masa. No se transformarían en vuelo dejando de ser neutrinos del electrón en una metamorfosis extraordinaria que los muta en neutrinos de muón para luego recuperar su identidad, si no fuera porque tienen masa. Los neutrinos pueden ser muy ligeros, pero no son etéreos.
Katrin es el nombre de un experimento. Está montado en el suroeste de Alemania, muy cerca de la frontera con Francia, pero es reconocido como experimento del Centro Europeo de Investigaciones Nucleares (CERN) que se encuentra en Ginebra.
Este experimento acaba de publicar en la prestigiosa revista Nature la medición directa de la masa de esta escurridiza partícula. Para hacerlo, los físicos se han hecho de una muy intensa fuente radiactiva de tritio. El elemento ligero, isótopo del hidrógeno, que contiene en su núcleo un protón y dos neutrones, produce neutrinos al desintegrarse. El tritio es raro en la naturaleza, pero se lo puede producir artificialmente irradiando litio. La fuente utilizada por el experimento Katrin es un gas de tritio molecular que produce 100 mil millones de decaimientos por segundo. Uno de los neutrones en su núcleo se desintegra dejando tras de sí un núcleo de helio mientras emite un electrón y un antineutrino.
Para observar lo que ocurre se ha construido un detector que mide con gran precisión la energía de los electrones. Con esto, es posible derivar cuál es la masa que se llevó el neutrino al escapar sin ser visto.
El experimento Katrin acaba de publicar los resultados después de tomar datos con la fuente radiactiva a toda su capacidad. La masa de los neutrinos del electrón debe ser menor a 1 electrón Volt, es decir que sería 100 mil veces más ligera que la más ligera de las partículas elementales. Los eV son una unidad muy usada por los físicos; 1 eV equivale a 5 10-21 miligramos y hoy sabemos que el neutrino pesa menos que eso.
Considerando los datos anteriores, Katrin concluye que esta pequeña cantidad de masa es menor a 0.8 eV y espera que en 2024 podrá bajar el límite a tan solo 0.2 eV, es decir que podrá decirnos si el neutrino tiene una masa aún menor.
Si la masa es mayor que 0.2 eV el experimento Katrin será capaz de anunciarlo pronto. Por ahora, la masa sigue siendo consistente con cero, aunque las conclusiones derivadas de la teoría y las observaciones descartan que la masa sea nula.
En 1960 el escritor norteamericano John Updike escribió un poema a los neutrinos que lleva por título “Cosmic Gall”. El nombre podría ser traducido como “Insolencia Cósmica”. El tiempo pasó y la segunda línea de su breve poema ha perdido vigencia. Hoy sabemos que los neutrinos tienen masa, pero la manera como el poeta define a la más displicente de las partículas elementales es quizá la mejor entre las muchas que tenemos: “insolencia cósmica”.
AQ