Enviando un haz de neutrinos muónicos a través de la corteza terrestre, los físicos han encontrado la primera prueba directa de una metamorfosis entre dos de los tres tipos conocidos de neutrinos: los sabores 'muon' y 'tau' de las partículas elementales.

El experimento, OPERA (Oscillation Project with Emulsion-tracking Apparatus) situado en el laboratorio subterráneo de Gran Sasso, en el centro de Italia, fue noticia en 2011 después de anunciar que había detectado neutrinos viajando más rápido que la luz , en una aparente violación de la teoría especial de la relatividad de Einstein. Aunque esa afirmación resultó más tarde ser falsa, y los investigadores descubrieron varios errores en sus mediciones, OPERA anunció el 15 de junio que ahora sí ha conseguido uno de sus objetivos originales: observar el cambio de sabor entre neutrinos.

"Fue una medición muy difícil que nadie había hecho antes", dice Marco Pallavicini, un físico de neutrinos de la Universidad de Génova, Italia, que no es miembro de la colaboración OPERA.

Existen tres tipos –o sabores- conocidos de neutrinos: electrón, muón y tau. Los nombres de estas partículas aluden al hecho de que en raras ocasiones, cuando los neutrinos interactúan con protones o neutrones, pueden producir electrones, muones o leptones tau.

Los científicos habían sospechado durante mucho tiempo que los neutrinos pueden transformarse de un sabor a otro. Varios experimentos anteriores que utilizaban cantidades conocidas de determinados tipos de neutrinos, habían detectado un menor número de neutrinos del que se esperaría si las partículas no cambiaran de sabor.

En julio de 2013, el experimento T2K en Japón observó la primera evidencia directa de la aparición de un sabor diferente, en lugar de solo la desaparición del original. Se detectó neutrinos electrónicos en un haz constituido originalmente por neutrinos muón.

Objetivo Oculto

Entre 2008 y 2012, un haz de neutrinos muónicos fue disparado desde el CERN (el laboratorio de física de partículas en Europa, cerca de Ginebra, Suiza), hacia la base del macizo del Gran Sasso, a 730 kilómetros al sureste, donde en pleno interior de la roca se sitúa el laboratorio italiano.

En el momento que los neutrinos llegaron al Gran Sasso, algunos de los neutrinos muón se habían convertido en neutrinos tau. Y cuando estos alcanzaron las placas de plomo en el interior del detector OPERA, produjeron leptones tau, según muestran los últimos resultados.

Los leptones decaen en solo una billonésima de segundo, dice Giovanni De Lellis, físico de la Universidad de Nápoles y portavoz del OPERA. "A pesar de que viaja a casi la velocidad de la luz, [el leptón tau] recorre menos de un milímetro", dice.

OPERA detectó estas partículas de vida tan corta con un arsenal de 150.000 "ladrillos", cada uno de los cuales pesa unos 8 kilogramos y contiene 57 placas de emulsión apiladas. Esta configuración logra 110.000 metros cuadrados de superficie, así que los investigadores construyeron un sistema automatizado para buscar marcas microscópicas en las placas que indicaran la breve presencia de leptones tau.

En los resultados parciales anunciados el año pasado, la colaboración OPERA anunció cuatro posibles avistamientos de leptones tau. Eso no fue suficiente para considerar el experimento como un éxito, según los estrictos criterios de la física de partículas. Pero ahora los físicos han descubierto un quinto leptón tau, haciendo que esta vez sí el experimento pueda ser declarado un gran éxito.

"El resultado no podía darse por sentado", dice. Una vez que el haz del CERN se apagó, De Lellis y su equipo se limitaron a buscar a través de los datos existentes. Encontrar cinco eventos fue un poco de suerte, admite. "Podrían haber sido seis, o cuatro, o tres."

 

Este artículo se reproduce con permiso y fue publicado por primera vez el 16 de junio de 2015.