¿QUE ES UN NEUTRINO?


Las partículas actualmente se engloban y se clasifican, así como estudiamos sus interacciones y propiedades en un modelo teórico conocido como el modelo estándar. Dentro de esta teoría, las partículas se clasifican en familias, de hecho en tres familias de dos clases, leptones y quarks (no entraré a discutir los bosones que son otra historia).

En el modelo estándar clasificamos las partículas según las interacciones (fuerzas) que pueden sufrir. En dicho modelo únicamente contemplamos:
• La interacción electromagnética: que la sienten partículas con carga electrica.
• La interacción débil: que es la responsable de la radiación atómica beta.
• La interacción fuerte: la sienten los quarks debido a que tienen una carga especial denominada “color” (que no es un color real, sólo es un nombre).

Los leptones son partículas que pueden interactuar electromagnéticamente y por interacción débil, pero no por interacción fuerte. Y dentro de los leptones tenemos a los neutrinos.

Los neutrinos son unas partículas asombrosas, no presentan carga eléctrica, y solo interactúan vía interacción débil. Además la probabilidad con la que interactúan con otras partículas es muy muy pequeña, por lo tanto no son fáciles de detectar.

Su existencia se puso de manifiesto tras el descubrimiento de la radiación beta. En esta radiación hay un proceso por el cual un neutron se desintegra en un protón y un electrón, mediante esta reacción: neutrón --> protón + electron

El neutrón con una energía dada por su masa esencialmente multiplicada por la velocidad de la luz al cuadrado (la famosa ecuacion de Einstein) se desintegra en dos partículas y estas por tanto siempre deberían de salir con la misma energía. Sin embargo, esto no es lo que ocurre, y en las desintegraciones beta el electrón no siempre tiene la misma energía. Asi que para resolver este problema y salvarguardar el principio de conservacion de la energia (la energia ni se crea ni se destruye, solo se transforma), se propuso que debería de existir otra partícula en el proceso que está llevandose parte de la energía que falta, unas veces más o tras menos, lo que explicaría el patrón de energías que vemos en el electrón procedente de una desintegración beta.

Wolfgang Pauli, en una famosa carta, predijo esta partícula, que el creía que era el neutrón y Enrico Fermi al ver que interactuaba poco la denomino “il piccolo neutrino”, que en castellano viene a significar algo asi como “neutroncito”.

A pesar de que interactúan poco, la física del neutrino es bien conocida, de hecho es la física de la interacción electrodébil (unificacion de la interaccion electromagnetica y debil). Por eso sabemos que hay tres clases de neutrinos, el electrónico, el muónico y el tauónico. Es decir, cada uno de los leptones cargados, el electrón, el muón y el tauón tienen un primo sin carga (los neutrinos) relacionado. A los diferentes tipos de partículas dentro de una clase (los leptones por ejemplo) se les llama “sabor”, al igual que con el “color”, solo es un nombre, las particulas no saben a nada ;-)

Sabemos esto además experimentalmente ya que se pueden producir las distintas clases a partir de reacciones muy específicas. La interacción débil tiene como efecto cambiar el “sabor” de las partículas. Así es capaz de cambiar un quark d por un quark u, emitiendo su electroncito y su neutrino (de hecho esta es la razón de que el neutron (udd) se convierta en proton (uud) en la radiación beta). O de que un muón de descomponga en electrón y neutrino.

Así que en principio tenemos una familia de tres neutrinos, (electrónico, muónico, tauónico). Estos son posibles estados del neutrino, pero a esto se le denomina “base de sabor”, porque con ellos identificamos el tipo de neutrino que tenemos.

Experimentalmente tambien se sabe que los neutrinos oscilan, es decir, emitien un neutrino electrónico y dejandolo evolucionar dicho neutrino puede convertirse en un muónico o un tauónico.

Esto se puso inicialmente de manifiesto con lo que se conocía como el problema de los neutrinos solares. En el Sol se producen reacciones (reacciones proton-proton) que dan lugar a neutrinos que se pueden calcular teoricamente. Sin embargo, cuando en los experimentos el numero de neutrinos solares que nos llegan es bastante menos de los esperados ¿dónde están los que faltan?. La respuesta es que se han convertido en otros tipos de neutrinos.

Pero el problema de las oscilaciones de neutrinos nos lleva a otro quebradero de cabeza. Para que dichas oscilaciones de un sabor a otro puedan tener lugar, los neutrinos han de tener masa, que se habia pensado que esta era nula.

¿Cuanto pesan entonces los neutrinos?
Aun no se sabe exactamente, porque con los experimentos de oscilación únicamente se pueden medir diferencias de masas y no masas absolutas. Lo que se sabe es que tienen masa y que debe de ser muy pequeña por otros experimentos. No conocemos la masa pero no andamos lejos.

De hecho, lo único indispensable es que al menos una de las masas de los neutrinos no sea nula. Lo único que importa es la diferencia entre los distintos tipos de masas de los neutrinos, no su valor concreto, así que es posible que un neutrino tenga masa nula. Eso lo único que lo decidirá será el experimento (y esperemos que algunas teorías arrojen luz sobre la cuestión).

Extraido de articulo original publicado en http://www.cuentos-cuanticos.com/ y publicado aqui con permiso creative-commons.
(Encke)

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