La masa del neutrino es menor de lo creído

El neutrino es una de las partículas más enigmáticas del universo. Los neutrinos están por todas partes, pero rara vez interactúan con la materia. En cosmología, influyen en la formación de estructuras galácticas a gran escala, mientras que en física de partículas, su minúscula masa sirve de indicador de procesos físicos hasta ahora desconocidos. Medir con precisión la masa de los neutrinos es, por tanto, esencial para una comprensión completa de las leyes fundamentales de la naturaleza.

Aquí es precisamente donde entra en escena el experimento KATRIN. En las instalaciones del KATRIN, se utiliza la desintegración beta del tritio, un isótopo inestable del hidrógeno, para evaluar la masa de los neutrinos. La distribución de energía de los electrones resultantes de la desintegración permite deducir el rango de masa del neutrino. La sofisticada tecnología del experimento KATRIN permite alcanzar una precisión sin precedentes en las mediciones de la masa de los neutrinos.

Los últimos resultados obtenidos por el experimento KATRIN indican que el neutrino tiene una masa de, como mucho, 0,45 electronvoltios/c² (que corresponden a 8 x 10^-37 kilogramos).

Este límite máximo es notablemente inferior al que se aceptó hace varios años.

La investigación es obra de la Colaboración KATRIN, un extenso grupo de científicos de más de 20 entidades en 7 naciones. De ellos, el primer firmante en este estudio es Max Aker, del Instituto Tecnológico de Karlsruhe (KIT) en Alemania.

El interior del espectrómetro principal en las instalaciones del experimento KATRIN. (Foto: M. Zacher / KATRIN Collaboration)

Los científicos del experimento KATRIN ya están preparando la siguiente fase en su línea de investigación. Con la instalación en un futuro cercano del nuevo detector, llamado TRISTAN, será posible buscar la existencia de un tipo de neutrino por ahora solo hipotético, el neutrino estéril.

Esta partícula interactuaría con la materia más débilmente incluso de como lo hacen los neutrinos conocidos.

Teniendo en cuenta las características hipotéticas de los neutrinos estériles, existe la posibilidad de que sean estas las partículas que constituyen la misteriosa materia oscura del universo.

La materia oscura es una forma exótica de materia cuya identidad se desconoce. Nunca ha podido ser observada directamente (no emite ningún tipo de radiación) y por ello su naturaleza es desconocida. Se detecta su presencia por la influencia gravitatoria que ejerce sobre la materia normal, de la que está hecho todo lo que conocemos. De hecho, la materia oscura es más abundante que la normal en el universo. La materia oscura no corresponde a agujeros negros convencionales ni a ninguna otra clase de astro conocida. Se cree que puede estar formada por alguna clase de partículas exóticas muy difíciles de detectar salvo por su influencia gravitatoria.

Si se acaba descubriendo que los neutrinos estériles son la materia oscura, se logrará un avance espectacular en la física y en la cosmología.

La Colaboración KATRIN expone los detalles técnicos de sus últimos resultados en la revista académica Nature, bajo el título “Direct neutrino-mass measurement based on 259 days of KATRIN data”. (Fuente: NCYT de Amazings)