Según la teoría solar, los neutrinos se generan en las reacciones nucleares solares y de las supernovas. Desde allí son arrojados al Universo en todas las direcciones. Llegan a la Tierra acarreados por los rayos solares, que chocan con nuestra atmósfera. En otra escala, los neutrinos también se producen en la Tierra, tanto en los reactores nucleares como en rocas radioactivas.

Ellos constituyen un tipo de materia muy difícil de detectar. Pero el hecho es que desde el Sol y viajando a la velocidad de la luz, están llegando constantemente a la Tierra. Tienen la propiedad de cruzar a través de la materia, hasta tal punto de atravesar de un lado a otro toda la Tierra sin dejar rastro. Así por ejemplo, trillones de neutrinos en una fracción de un segundo, están atravesando nuestro cuerpo sin que lo note ni uno solo de nuestros átomos.

A pesar de estas elusivas propiedades, los físicos mediante sofisticadas máquinas enterradas en las profundidades de la Tierra o bajo grandes masas de agua, han sido capaces de detectar a los neutrinos (ver recuadro). Su existencia se presumió al comprender el proceso de fusión energética del Sol, que necesariamente debería generar neutrinos que constantemente deberían estar siendo arrojados al Universo.


A la Tierra llegaban menos neutrinos

Los físicos saben que el proceso de fusión nuclear que ocurre en el Sol, produce “neutrinos electrones”, parientes de electrones pero sin carga. Conociendo la temperatura y otras propiedades del Sol, ellos habían podido calcular el número de neutrinos electrones que deberían estar siendo emitidos por la reacción nuclear del Sol, y por lo tanto podían también deducir el número de neutrinos solares que debería estar llegando a la Tierra. Sin embargo, los experimentos realizados durante los últimos 20 años, destinados a detectar los neutrinos que llegaban a la Tierra no habían sido lo suficientemente eficientes, ya que sólo detectaban una fracción muy inferior a lo esperado (un tercio de los neutrinos electrones que esperaban que deberían llegar a la Tierra). Hasta hace poco tiempo, esta diferencia constituyó un enigma, al que se le denominó “el problema de los neutrinos solares”.

Muchos físicos pensaron que había un error en el cálculo de la estructura del Sol. Otros más bien pensaron que los detectores de neutrinos que se habían construido, no eran lo suficientemente sensibles como para detectar correctamente el número de neutrinos que deberían estar llegando. Pero nuevas experiencias demostraron que la segunda alternativa era la más correcta.

Es así como más tarde se pudo comprobar que los neutrinos son de varias formas y que en su viaje a través de la atmósfera, cambian de una a otra. Los instrumentos para detectar neutrinos construidos hasta ese entonces, sólo habían detectado un tipo de neutrinos, los “neutrinos electrones”, que estando relacionados con electrones sin carga eléctrica, son los que se producen durante la reacción energética solar. Pero a la Tierra llegan también “neutrinos muon” y “neutrinos tau”, relacionados con las partículas muon y tau respectivamente, que con la técnica convencional no eran detectados. Es que los rayos cósmicos de alta energía que golpean la atmósfera que rodea la Tierra, producen una cascada de otras partículas, y entre ellas fundamentalmente neutrinos muon y también tau. Sumando estos tres tipos de neutrinos que llegan a la Tierra, las cifras calzan. En otras palabras, los resultados son ahora consistentes con la hipótesis de la estructura solar, ya que se ha podido detectar el mismo número de neutrinos que dicha teoría había predicho acerca del número de neutrinos que deberían llegar a la Tierra (Creces, Diciembre 2001, pág. 16 y New Scientist, Marzo 13, 1999, pág. 32).

Estos descubrimientos señalan que los neutrinos, en la medida que viajan por el espacio, pueden cambiar su identidad. Lo que comienza como un neutrino electrón, puede en alguna forma transformarse o “oscilar” a un neutrino muon o tau. Es así como los nuevos detectores de neutrinos, como el “Sudbury Neutrino Observatory (SNO), instalado en Ontario ha sido capaz de desenmascarar todos los tipos de neutrinos que nos llegan desde el Sol (New Scientist, Diciembre 7, 2002, pág. 36).

Más aún, en 1988, mediante un nuevo detector de partículas instalado en Japón (Super-Kamiokade), se comprobó que los neutrinos tenían “masa”, lo que también se confirmó con el SNO, descartándose así lo que antes se pensaba, que los neutrinos no tenían masa y que por lo tanto no podían cambiar de un tipo a otro. El hecho que tuvieran masa hacía posible la teoría que los neutrinos oscilaran entre neutrinos electrones, muon y tau.

Lo que hasta ahora se ha logrado conocer de la existencia de los neutrinos y su comportamiento, representa uno de los grandes momentos de la ciencia experimental, y ello se ha justificado este año al recibir el premio Nobel dos investigadores pioneros en este campo: Ray Davis de la Universidad de Pennsylvania y Masatoshi Koshiba de la Universidad de Tokio.

Es así como el extraño mundo de los neutrinos empieza a revelarse y los físicos de partículas están entusiasmados con ello. El próximo año se comenzará a producir neutrinos muon en un acelerador de partículas en Fermilab, cerca de Chicago, y esperan lanzarlos y detectarlos a 700 kilómetros de distancia en el interior de una mina en Minnesota. Mientras tanto otro grupo está planeando dirigir un rayo de neutrinos desde el Laboratorio de Investigación Nuclear CERN, en Suiza, para detectarlos a igual distancia, en el Laboratorio Gran Sasso en Italia. Otros más atrevidos, esperan lanzar neutrinos y detectarlos al otro lado de la Tierra (fig. 1). ¡Los físicos de neutrinos están en su edad de oro!