En el universo, miles de millones de diminutas partículas atraviesan nuestro cuerpo cada segundo sin que lo notemos. No dejan rastro, no tienen carga eléctrica y casi nunca interactúan con la materia. Se llaman neutrinos, y aunque son las partículas más abundantes del cosmos, siguen siendo también de las más misteriosas. Ahora, un nuevo estudio conjunto entre científicos de EE.UU. y Japón acaba de ofrecer una mirada más precisa sobre su naturaleza. Los resultados, publicados en la revista Nature, combinan datos de dos de los experimentos más importantes del mundo —NOvA y T2K— y representan un paso clave para entender cómo funcionan estos enigmáticos “fantasmas” subatómicos.
Los neutrinos nacen en los lugares más extremos del universo: el interior del Sol, las explosiones de supernovas o los reactores nucleares. Existen en tres “sabores” —electrónico, muónico y tauónico— y poseen una propiedad única, pueden transformarse de un tipo a otro mientras viajan, en un proceso llamado oscilación de neutrinos.
Esa capacidad de cambiar de identidad esconde una de las claves de la física moderna. Comprender cómo y por qué ocurre podría explicar por qué el universo está hecho mayoritariamente de materia y no de antimateria, cuando según las teorías del Big Bang deberían haber existido en cantidades iguales. Los neutrinos podrían ser, en ese sentido, el eslabón perdido entre el origen del cosmos y la materia que nos compone.
De EE.UU. a Japón: dos experimentos bajo tierra
El experimento NOvA, desarrollado por el Departamento de Energía de Estados Unidos, lanza un haz subterráneo de neutrinos desde el Fermi National Accelerator Laboratory, cerca de Chicago, hacia un detector ubicado a más de 800 kilómetros, en Ash River, Minnesota.
Al otro lado del planeta, el proyecto T2K envía sus propios neutrinos desde la localidad costera de Tokai hasta la instalación de Kamioka, a unos 295 kilómetros de distancia, atravesando la corteza terrestre japonesa. Ambos buscan estudiar las oscilaciones, pero difieren en energías, distancias y diseño de detectores.
Tras casi una década de observaciones, los equipos combinaron sus datos y lograron confirmar que los resultados son compatibles, despejando dudas iniciales. “Aprendimos que los experimentos coinciden notablemente”, afirmó la física Kendall Mahn, de la Universidad Estatal de Michigan y vocera del proyecto T2K.
Uno de los grandes interrogantes en torno a los neutrinos es el orden de sus masas: cuál de los tres tipos es el más liviano y cómo se distribuyen entre sí. Aunque esa respuesta definitiva todavía no llegó, el nuevo análisis midió con una precisión inédita la diferencia de masa entre dos de ellos, con un margen de error inferior al 2%.
“Esta es una de las mediciones más exactas jamás obtenidas sobre ese parámetro”, explicó la física Zoya Vallari, de la Universidad Estatal de Ohio y miembro del experimento NOvA. Ese nivel de precisión abre la puerta a entender mejor cómo se comportan estas partículas y, potencialmente, a revelar aspectos desconocidos del universo.
Materia, antimateria y el gran desequilibrio
Otra línea de investigación clave busca determinar si los neutrinos y sus contrapartes, los antineutrinos, se transforman de manera diferente. Si así fuera, podría tratarse de la pista que explique por qué, en lugar de aniquilarse mutuamente tras el Big Bang, la materia logró prevalecer. “Esa diferencia podría ser la razón por la cual existimos”, señaló Vallari.
Mientras continúa el análisis de los datos actuales, los próximos años prometen una nueva era en el estudio de estas partículas fantasmales. En Estados Unidos, el experimento DUNE, liderado por Fermilab, se está construyendo entre Illinois y Dakota del Sur. En Japón avanza el Hyper-Kamiokande, sucesor del legendario Super-Kamiokande, en la prefectura de Gifu. A ellos se suman otros esfuerzos internacionales, como JUNO en China y los observatorios IceCube y KM3NeT, dedicados a detectar neutrinos provenientes del espacio profundo.
“Los neutrinos tienen propiedades únicas, y todavía estamos aprendiendo mucho sobre ellos”, concluyó Mahn. Con cada nuevo dato, la física se acerca un poco más a descifrar uno de los secretos más profundos del universo: qué papel juegan estas esquivas partículas en la existencia misma de la materia.
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