Neutrinos - la partícula pequeña que explica misterios astrofísicos

Sherwood Richers, University of California Berkeley

Por

Brisa Teresa

Neutrinos - la partícula pequeña que explica misterios astrofísicos

08 de Jul, 2020

En clases aprendemos sobre todas las cosas interesantes que la ciencia ha descubierto. Podemos mirar cualquier cosa y decir de que es hecha. Seguramente sabemos que nosotros estamos hechos de células, que a su vez están hechos de moléculas, las cuales están hechas de átomos y los átomos hechos de protones, neutrones, y electrones. Además, es probable que sepamos que los protones y neutrones son hechos de quarks up y down, y que la fuerza que mantiene los quarks juntos es hecha de gluones, al igual que la fuerza que mantiene los átomos juntos es hecha de fotones mientras que la fuerza que hace que átomos decaigan es hecha de bosones W y Z.

De hecho, experimentos han demostrado que hay más partículas fundamentales solo no las vemos cada día. Hay cuatro quarks más (charm, strange, top, bottom), dos leptones más (muón, tau), y el bosón Higgs. Estos son tan diminutos que son difíciles de producir fuera de colisionadores como el LHC y no tenemos que preocuparnos de su presencia en nosotros.

El modelo estándar de física. Casi todo lo que vemos diariamente es hecho de estas partículas, pero hay evidencia que esta colección no es completa y tenemos más que descubrir. Crédito Imagen: Cush vía Wikimedia Commons

El modelo estándar de física. Casi todo lo que vemos diariamente es hecho de estas partículas, pero hay evidencia que esta colección no es completa y tenemos más que descubrir. Crédito Imagen: Cush vía Wikimedia Commons

Pero aún no hemos mencionado mi partícula favorita - ¡el neutrino! Diferente a las otras partículas extrañas, tenemos muchos cerca y dentro de nosotros. Más precisamente, las reacciones nucleares en el sol hacen tantos neutrinos que aproximadamente 70,000,000,000 viajan en una área de un centímetro cuadrado.

Reacciones nucleares en el Sol realizado por neutrinos que podemos detectar con detectores especiales en la tierra. Los tamaños no están a escala Crédito Imagen/ Mark Tiele Westra. 

Entonces, ¿por qué no los sentimos? Bueno, para un neutrino, somos casi completamente transparentes. Los neutrinos pueden ir a través de nosotros fácilmente, como si fuéramos nada más que un holograma. De hecho, para un neutrino, toda la tierra parece un holograma, así que los neutrinos pasan a través de la tierra y entonces a través de nosotros por la noche, cuando el sol está al otro lado de la tierra.

Eso es interesante, pero aparte de poder detectarlos muy raramente en detectores de neutrinos, ¿porque importan los neutrinos? Bueno, aquí mismo, no importan mucho, pero eso solo es porque nosotros somos apenas un minúsculo pedazo del universo.

El remanente de una explosión de una estrella en La Gran Nube Magallanes en 1987. Esta fue la supernova más reciente que era visible a simple vista, y la única supernova lo suficientemente cercana para detectar sus neutrinos desde la invención de detectores de neutrinos. Creditos: X-ray: NASA/CXC/PSU/S.Park & D.Burrows.; Optical: NASA/STScI/CfA/P.Challis

Pensamos que los neutrinos son los que producen las explosiones de estrellas grandes (supernovas de colapso del núcleo). Es posible que en el futuro podremos aprender sobre el interior de otras estrellas al observar neutrinos que vienen de las interiores antes del colapso, dado que la luz de la estrella solo da información de su superficie. Enanas blancas y estrellas de neutrones se enfrían por emitir neutrinos. En colisiones entre estrellas de neutrones, los neutrinos determinan cuáles elementos se forman. ¡Es posible que casi todo el oro y platino es hecho así! Cada uno de estos temas merecen años de estudios.

Quiere decir, que esta partícula que no tiene importancia en nuestras vidas diarias es la clave para entender mucho del universo. Si no hemos hecho investigaciones en física microscópica, no habríamos tenido las herramientas para entender las estrellas. Ahora les planteo las siguientes preguntas: ¿Que más aún no hemos descubierto? ¿Cuáles investigaciones básicas necesitamos antes que podamos entender misterios actuales como materia oscura, el Big Bang, y la naturaleza de explosiones astrofísicas? ¿En qué temas puedes tú contribuir?

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