Se cae una teoría favorita de los físicos

Neutrinos estériles en duda: Nuevos experimentos MicroBooNE y KATRIN cuestionan existencia de neutrinos estériles y complican misterio de la materia oscura. #FísicaDePartículas   Por Félix Riaño Durante décadas,...

Neutrinos estériles en duda: Nuevos experimentos MicroBooNE y KATRIN cuestionan existencia de neutrinos estériles y complican misterio de la materia oscura. #FísicaDePartículas  

Por Félix Riaño @LocutorCo  

Durante décadas, muchos físicos pensaron que en el universo existía un cuarto tipo de neutrino, uno tan silencioso que solo respondería a la gravedad. Lo llamaron neutrino estéril y creyeron que podría explicar varias rarezas que no encajaban en el Modelo Estándar de la física. Dos experimentos publicados en la revista Nature ponen en aprietos esa idea. MicroBooNE en Estados Unidos y KATRIN en Alemania han logrado mediciones más precisas y no ven señales de estos neutrinos adicionales. Esto complica la historia, porque otros experimentos sí habían detectado comportamientos extraños. ¿Qué está pasando entonces con estas partículas casi invisibles?  

Los neutrinos son partículas diminutas y muy abundantes. Cruzan tu cuerpo en cantidades enormes cada segundo sin que te des cuenta, porque casi no interactúan con nada. Hasta ahora se conocen tres tipos: electrón, muón y tau. Estos neutrinos pueden cambiar de tipo mientras viajan, en un proceso llamado oscilación. Ese cambio demuestra que tienen masa, aunque sea muy pequeña. Todo esto está muy bien explicado dentro del Modelo Estándar, que es la teoría de partículas que se usa hoy.

Pero desde los años 90, varios laboratorios han visto señales que no encajan. Algunos detectaron neutrinos extra; otros registraron menos neutrinos de los esperados. Esa mezcla de excesos y faltantes llevó a pensar en un neutrino estéril. Sería un tipo de neutrino que no participa en ninguna interacción salvo la gravedad. La idea emocionó a muchos porque permitiría explicar también una parte de la materia oscura, esa masa invisible que mantiene unidas a las galaxias. Ese era el panorama hasta esta semana.  

El problema es que las pistas no eran claras. El experimento LSND en los 90 y más tarde MiniBooNE entre 2002 y 2019 vieron un exceso de neutrinos, como si un tipo de neutrino se transformara inesperadamente en otro. Otros experimentos con grandes depósitos de galio encontraron menos neutrinos de lo esperado. Estas señales apuntaban hacia un cuarto tipo de neutrino.  

Pero la explicación tenía huecos. Ningún detector había podido confirmarlo desde varios ángulos, y las mediciones no coincidían entre sí. MicroBooNE, diseñado especialmente para revisar los resultados de MiniBooNE, tenía la misión de ver si ese exceso era real o si venía de algo distinto. Mientras tanto, el experimento KATRIN en Alemania analizaba tritio, un tipo de hidrógeno, buscando una señal muy específica: un pequeño “doblez” en la energía de los electrones. Ese doblez sería una marca clara del neutrino estéril. Ambos equipos trabajaron durante años, juntaron millones de datos y ahora presentaron sus resultados.  

Los nuevos datos borran la pista, pero dejan el misterio intacto.  

MicroBooNE analizó dos haces distintos de neutrinos: el BNB y el NuMI. Esto permitió romper una confusión matemática que hacía difícil interpretar resultados anteriores. Al tener dos haces con cantidades diferentes de neutrinos electrón, MicroBooNE pudo ver si realmente había apariciones o desapariciones inesperadas. La respuesta fue clara: no encontraron nada fuera de lo que predice el Modelo Estándar. Sus datos descartan con un 95% de confianza la idea de un único neutrino estéril que explique los resultados viejos.  

Por otro lado, el experimento KATRIN recolectó 36 millones de electrones entre 2019 y 2021, en una medición de altísima precisión. Sus resultados tampoco ven señales de un neutrino estéril. Esto choca contra lo reportado por el experimento ruso Neutrino-4, que había asegurado detectar uno. Cuando dos experimentos muy precisos no ven la…