Un Nobel para los estudios de neutrinos

El japonés Takaaki Kajita y el canadiense Arthur B. McDonald ganaron el Premio Nobel de Física 2015 por las investigaciones sobre las oscilaciones de los neutrinos. Sus estudios demuestran que estas partículas subatómicas tienen masa. VEA 4B

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Los científicos canadiense Arthur B. McDonald y el japonés Takaaki Kajita. Los científicos canadiense Arthur B. McDonald y el japonés Takaaki Kajita.

Los científicos canadiense Arthur B. McDonald y el japonés Takaaki Kajita.

Merecedores del Nobel de Física Merecedores del Nobel de Física

Merecedores del Nobel de Física

El japonés Takaaki Kajita y el canadiense Arthur B. McDonald ganaron el Premio Nobel de Física 2015 por las investigaciones sobre las oscilaciones de los neutrinos. Sus estudios demuestran que estas partículas subatómicas tienen masa.

Merecedores del Nobel de Física

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 cinc 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 mil metros de profundidad y que consiste en un tanque con 50 mil 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 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 mil toneladas de agua pesada realizaba mediciones de neutrinos procedentes del sol, donde los procesos nucleares solo dan lugar al tercer tipo de estas partículas, los neutrinos electrónicos.

De los 60 mil 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 operativos, 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 (Estados Unidos) y es catedrático emérito de la Universidad Queens de Kingston (Canadá). Ambos se repartirán los 8 millones de coronas suecas (954 mil dólares) con los 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.

En 2013 recayó en François Englert (Bélgica) y Peter Higgs (Inglaterra) por sus trabajos sobre el bosón de Higgs, una partícula elemental.

En 2012 fue para Serge Haroche (Francia) y David Wineland (EU) por sus investigaciones en óptica cuántica que permiten la creación de ordenadores superpotentes y relojes de una precisión extrema.

Mientras que en 2011 recayó en Saul Perlmutter y Adam Riess (EU), y Brian Schmidt (Australia/EU) por sus descubrimientos sobre la expansión del Universo.

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