Historias del cosmos: el experimento que busca cazar las partículas fantasma

A más de un kilómetro bajo el hielo Antártico se esconde una enorme trampa, una máquina que aguarda pacientemente para capturar partículas que vienen de recónditos lugares del universo. En el año 2010 se terminó de construir este experimento astrofísico denominado IceCube, que está compuesto por unos 5.000 detectores suspendidos en un kilómetro cúbico de hielo. Es uno de los telescopios mas extraños del mundo, y no podría ser de otra forma, teniendo en cuenta que su misión es ir a la caza de partículas fantasma.

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Hablamos de los neutrinos y su fantasmagórico apelativo que da cuenta de la sorprendente característica que tienen de atravesar la materia casi sin inmutarse. Miles de millones de neutrinos bombardean nuestros cuerpos cada segundo, después de haber viajado por el cosmos casi a la velocidad de la luz sin interactuar con ninguna otra partícula. Serían capaces de atravesar una pared de plomo de cientos de miles de millones de kilómetros de espesor como si fuera aire.

Después de los fotones, los neutrinos son las partículas más abundantes del universo, pero, pese a que están por doquier, se descubrieron primero en el papel antes de ser capaces de encontrarlos experimentalmente.

Para hablar de su descubrimiento tenemos que remontarnos a finales del siglo XIX, cuando se encontró que algunas sustancias emitían cierta radiación de forma espontánea, lo que se conoce como radiactividad. En particular, la radiación beta, producida por sustancias que emitían de forma natural electrones, fue la clave para predecir la existencia del neutrino.

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Concretamente, no se entendía cómo la desintegración del núcleo atómico, que caracterizaba la radiación beta, generaba electrones cuyas energías no correspondían con las que deberían tener. La conservación de la energía parecía no cumplirse como se esperaba y, definitivamente, algo no encajaba.

El físico Wolfgang Pauli propuso en 1930 la existencia de una partícula nueva, que compensara las pérdidas de energía, pero que no debería tener masa ni carga eléctrica, por lo cual era muy difícil de detectar con los medios de la época. Durante un cuarto de siglo la partícula de Pauli permaneció como una hipotética solución para explicar la desintegración beta, hasta que en 1956 los neutrinos fueron descubiertos experimentalmente.

Además de ser extremadamente esquivos, los neutrinos tienen cualidades que seguimos tratando de indagar usando tecnología moderna, como el IceCube. En los telescopios de neutrinos, esporádicamente un neutrino interactúa con un átomo de materia, produciendo una fugaz emisión de luz, que queda registrada en los sensores.

Hoy sabemos que en realidad los neutrinos sí tienen masa pero muy pequeña, unas diez mil veces menor que la del electrón, y que son producidos en algunos de los fenómenos más energéticos del universo, como la explosión de una estrella. También el Sol produce neutrinos, billones de billones de billones de ellos cada segundo.

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La forma sigilosa en que recorren el universo es lo que hace a los neutrinos muy interesantes, pues viajan en línea recta sin ser perturbados por estrellas, planetas, campos magnéticos, o cualquier otro fenómeno, permaneciendo intactos. Son por tanto mensajeros cósmicos que permiten ver a través de las estrellas, el gas y el polvo del universo, representando una nueva manera de ver el universo, y estudiar los procesos que lo originaron. Gracias a ellos obtendremos información sobre lugares que hasta ahora desconocemos.

SANTIAGO VARGAS

Ph. D. en Astrofísica Observatorio Astronómico de la Universidad Nacional