Hoy vamos a hablar de las partículas más esquivas de la naturaleza. Nos estamos refiriendo a los neutrinos. Se trata de unas partículas que fueron descritas por primera vez en la década de los 30 de forma teórica por un científico centrado en física cuántica ha llamado Wolfgang Pauli. Son partículas muy difíciles de detectar puesto que apenas interaccionan con la materia ordinaria.
Por ello, vamos a dedicar este artículo a contarte todas las características, importancia y curiosidades de los neutrinos.
Características principales
Hay una explicación al por qué estas partículas son tan difíciles de detectar. Y es que son partículas que apenas interaccionan con la materia ordinaria. Además, tienen una masa muy pequeña y una carga eléctrica neutra, de ahí su nombre. Son partículas que pueden estar frente a reacciones nucleares y no verse influenciadas. Tampoco les afectan otras fuerzas como es la electromagnética. Las únicas formas de interaccionan con los neutrinos son mediante la acción de la gravedad y una pequeña interacción nuclear débil. No cabe duda de que son partículas bastante curiosas que llamó la atención de numerosos científicos centrados en la física cuántica.
Para poder detectar a los neutrinos sería necesario fabricar una plancha de plomo con un espesor de un año luz para conseguir que la mitad de dichos neutrinos que la atraviesan pudieran colisionar para poder atraparlos. Los científicos afirman lo difícil que es capturar un neutrino. Para poder explicar esto, vemos que en cada segundo que pasa el tiempo varios millones de estas partículas atraviesan nuestro planeta y a nosotros mismos sin llegar a colisionar. Tampoco colisionaron con ninguna otra particular, aunque algunos de ellos sí que lo hacen.
Capturar a los neutrinos
Se puede llegar a ilustrar a los neutrinos recurriendo a la mecánica cuántica. Según estos principios sería necesario construir una plancha de plomo con unas dimensiones de (9,46 × 1012 km para poder llegar a captar a la mitad de los neutrinos que la atraviesan. A pesar de lo escurridizos que son los neutrinos a día de hoy disponemos de varios observatorios que son capaces de poder detectarlos. Uno de estos observatorios es conocido con el nombre de Super-Kamiokande japonés y es una auténtica máquina. El observatorio está ubicado en Hida, la mayor isla del archipiélago de Japón.
Super-Kamiokande se ha construido en el interior de una mina a un kilómetro de profundidad. Dicho observatorio tiene unas dimensiones de 40 metros de alto y 40 metros de ancho. Este volumen es parecido al de un edificio de 15 pisos. Tan sólo hay que ver la envergadura del observatorio que se necesita para hacer ha hecho en lino como para comprender la dificultad de la detección de los mismos.
En el interior del observatorio encontramos nada más y nada menos que 50.000 toneladas de agua con una pobreza extrema que están rodeadas de 11.000 tubos fotomultiplicadores. Estos fotomultiplicadores son una especie de sensores que nos permiten ver a los neutrinos cuando pasan por nuestro planeta. No es que se puedan ver de forma directa estos neutrinos, sino que se puede observar la radiación Cherenkov que generan al pasar a través del agua. El agua es una sustancia conductora y un fluido considerado como el disolvente universal. Gracias a las propiedades del agua podemos ver la radiación que desprenden los neutrinos cuando pasa a través de ella.
Curiosidades de los neutrinos
Lo más curioso de toda esta novedad es que los científicos trabajan en el interior de este observatorio y han hecho varios descubrimientos. Uno de estos descubrimientos es que utilizando menos cantidad de agua y agua menos pura puede llegar a observar los neutrinos que han recurrido a una distancia mayor. Es decir, estos neutrinos que se pueden observar en este tipo de agua proceden de una supernova más antigua.
La impureza que se le añade al agua para poder visualizar a estos neutrinos es el gadolinio. Se trata de un elemento químico perteneciente al grupo de las tierras raras que tiene un efecto incorporarse al agua. Dicho efecto consigue aumentar de forma drástica la sensibilidad del detector para poder visualizar el paso de los neutrinos. Los investigadores que trabajan en este observatorio añadieron al agua de gran pureza 13 toneladas de un compuesto formado por gadolinio. Esto hace que la concentración total de este elemento en la disolución general sea del 0.01%. Esta concentración es la necesaria para poder amplificar la señal de los neutrinos que son más débiles y así poder observarlos.
Importancia
Se puede pensar que para qué realizan los científicos todo este esfuerzo para estudiar más interés particular. Y es que, aunque no lo creamos son una herramienta esencial que nos puede proporcionar gran cantidad información acerca de las supernovas. La supernova son las explosiones violentas que se producen en aquellas estrellas que ya son incapaces de soportar la presión por la degeneración de los electrones. Este conocimiento es vital para saber más sobre la estructura del universo.
Los neutrinos se mueven a una gran velocidad muy cercana a la velocidad de la luz. Sabemos que ningún cuerpo que tenga masa puede moverse a la velocidad de la luz. Por ello, esto indica que los neutrinos tienen masa. Gracias a ello también se pueden explicar una serie de reacciones de partículas elementales. La importancia de que los neutrinos tengan más apropiada es tremenda. Esto hace que los neutrinos que tienen masa no entran en el modelo estándar de las partículas que se hablan en física teórica. El modelo de física cuántica clásico está más anticuado y se necesitan hacer ciertos cambios puertos de los conocimientos cada vez son mayores.
El hecho de que los neutrinos tengan masa explica muchas cosas. Hay que tener en cuenta que el modelo de física cuántica tiene entre 14 y 20 parámetros arbitrarios y es un modelo no tan efectivo para la ciencia actual. Como pueden ver, los neutrinos tienen una gran relevancia en el mundo de la física cuántica y el conocimiento del universo.
Espero que con esta información puedan conocer más sobre qué son los neutrinos, sus características e importancia para el mundo de la ciencia y la astronomía.