Un japonés y un canadiense ganan el Nobel de Física 2015 por sus estudios sobre neutrinos

Sus investigaciones sobre las oscilaciones de los neutrinos demuestran que estas partículas tienen masa

EFE   06 de octubre de 2015.

JONATHAN NACKSTRAND | AFP

El Nobel de Física 2015 ha reconocido a un japonés y a un canadiense por resolver el enigma de los neutrinos al descubrir sus oscilaciones, un hallazgo que prueba que tienen masa y reta el modelo estándar de la física de partículas.

El japonés Takaaki Kajita y el canadiense Arthur B. McDonald demostraron por separado que los neutrinos sufren metamorfosis, un descubrimiento «fundamental» para esa rama de la física y para la comprensión del universo, señaló en el fallo la Real Academia de las Ciencias Sueca. El equipo japonés llegó a esa conclusión capturando neutrinos creados en las reacciones entre rayos cósmicos y la atmósfera de la tierra; el otro, atrapando los procedentes del sol.

La existencia de los neutrinos, las partículas más numerosas en el universo, fue sugerida por el austríaco Wolfgang Pauli en 1930, aunque sería el italiano Enrico Fermi quien ocho años después elaboró una teoría y bautizó el nuevo término. Pero no fueron descubiertos hasta un cuarto de siglo después por dos físicos estadounidenses Frederick Reines y Clyde Cowan.

Desde la década de 1960 la ciencia había calculado de forma teórica el número de neutrinos creados en las reacciones nucleares que hacen brillar al Sol, pero al realizar mediciones en la Tierra descubrieron que dos tercios habían desaparecido. 

Situado en una mina de zinc a 250 kilómetros de Tokio, el gigantesco detector Super-Kamiokande comenzó a operar en 1996, y tres años más tarde lo hizo el Sudbury Neutrino Observatory (SNO) de Ontario (Canadá) en el interior de un yacimiento de níquel. En el Super-Kamiokande, construido a 1.000 metros de profundidad y que consiste en un tanque con 50.000 toneladas de agua, el equipo de Kajita observó que aunque la mayoría de los neutrinos atravesaba el tanque, algunos chocaban con un núcleo atómico o un electrón.

En esas colisiones se creaban partículas con carga y, alrededor de ellas, se generaban destellos débiles de luz azul, la denominada radiación de Cherenkov, que se produce cuando una partícula viaja más rápido que la velocidad de la luz y cuya forma e intensidad revela la procedencia y el tipo de neutrino que la causa.

El detector japonés atrapaba neutrinos muónicos de la atmósfera y los que lo golpeaban por debajo tras atravesar el globo terráqueo, y dado que la Tierra no supone un obstáculo considerable para ellos, debería haber igual número de neutrinos en ambas direcciones.

Las observaciones revelaron, sin embargo, que los primeros eran más numerosos, lo que apuntaba a que los otros deberían sufrir un cambio de identidad para convertirse en neutrinos tauónicos, aunque su paso no podía ser registrado por el detector. La pieza decisiva del enigma llegó del SNO, que en un tanque con 1.000 toneladas de agua pesada realizaba mediciones de neutrinos procedentes del sol, donde los procesos nucleares sólo dan lugar al tercer tipo de estas partículas, los neutrinos electrónicos.

De los 60.000 millones de neutrinos por centímetro cuadrado que cada segundo llegan a la Tierra desde el Sol, el SNO capturó tres por día en sus dos primeros años operativo, un tercio del número esperado: los otros dos habían debido cambiar de identidad en el camino. Ambos trabajos han impulsado nuevos experimentos y han obligado a la física de partículas a pensar de nuevas maneras, ya que su modelo estándar requiere que los neutrinos no tengan masa. Pero antes de poder desarrollar por completo teorías que superen ese modelo hará falta averiguar más detalles sobre la naturaleza de los neutrinos, como cuál es su masa o por qué son tan diferentes de otras partículas elementales.

Kajita (Higashimatsuyama, 1959) se doctoró en la Universidad de Tokio, donde dirige el Instituto de Investigación de Rayos Cósmicos; McDonald, 16 años mayor, hizo estudios superiores en el Instituto de Tecnología de California (EE.UU.) y es catedrático emérito de la Universidad Queen's de Kingston (Canadá). Ambos se repartirán los 8 millones de coronas suecas (855.000 euros, 954.000 dólares) con que está dotado el premio.

Kajita y McDonald suceden en el palmarés del Nobel a tres japoneses, Isamu Akasaki, Hiroshi Amano y Shuji Nakamura, premiados el año pasado por inventar el diodo emisor de luz LED.