¿Qué criterios se usan para agrupar neutrinos y antineutrinos dentro de la materia o antimateria?

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¿Qué criterios se usan para agrupar neutrinos y antineutrinos dentro de la materia o antimateria?

Antes de contestar la pregunta vamos a repasar algunos conceptos básicos sobre los neutrinos. Lo primero que hay que decir es que se llaman así por ser pequeños y tener carga eléctrica neutra. Además estamos rodeados por todas partes de neutrinos, son una de las partículas más abundantes del Universo: los primeros se originaron instantes después del Big Bang… ¡Cada segundo nos atraviesan literalmente miles de millones de neutrinos procedentes del Sol sin que nos demos cuenta!
Estas partículas elementales viajan en el espacio con velocidades cercanas a las de la luz. Al no tener carga eléctrica no son desviados por campos electromagnéticos, por lo que se dice que son unos magníficos mensajeros que aportan valiosa información de su origen.
Durante mucho tiempo se pensó que los neutrinos tampoco tenían masa, pero hoy se sabe que sí la tienen, aunque minúscula: la masa del átomo de hidrógeno es más de mil millones de veces mayor. Una partícula sin carga eléctrica ni masa… Por eso se pensó durante mucho tiempo que sería indetectable y se ganó el sobrenombre de “partícula fantasma”.

Atrapa a un fantasma

La existencia de los neutrinos fue propuesta por el físico austriaco Wolfgang Pauli en 1930 para explicar las observaciones de la desintegración radiactiva beta. Pero solo se pudo comprobar experimentalmente su existencia cuando se construyeron los primeros reactores nucleares. En 1956, Clyde Cowan y Frederick Reines construyeron dos grandes tanques llenos de agua unos metros por debajo de la central nuclear de Savannah River (Carolina del Sur, EE.UU.), en los que los antineutrinos procedentes de la desintegración de los fragmentos de fisión interaccionaron con los protones del agua. En 1995 le concedieron el Premio Nobel en Física a Reines por este experimento, aunque Cowan no pudo compartir el premio pues falleció en 1974.
Existen neutrinos de tres tipos o “sabores”, como los llaman los físicos, de acuerdo con el modelo estándar de la Física de Partículas: el neutrino electrónico, el neutrino muónico y el neutrino tauónico. Todos ellos observados experimentalmente. Sin embargo, entre las características ‘especiales’ que tiene el neutrino está el que estos tres tipos de neutrino “oscilan” de un sabor a otro, es decir, se “transforman en vuelo” y neutrinos electrónicos, muónicos y tauónicos pueden intercambiarse.

La transformación del neutrino


Este fenómeno se observó por vez primera en 1998 en el experimento japonés Super-Kamiokande, en el que se verificó la ‘desaparición’ de neutrinos muónicos producidos en la atmósfera, transformándose en principio en neutrinos tauónicos. El descubrimiento de la oscilación de los neutrinos era coherente con una observación para la que los científicos no tenían explicación: siempre habían detectado menos neutrinos electrónicos procedentes del Sol de los esperados.
Desde entonces varios experimentos trabajan en medir los parámetros que guían esta oscilación en los neutrinos, convirtiéndose en uno de los campos más fructíferos de la Física actual. En estos experimentos hay varios grupos de investigación españoles involucrados.

Una vez introducido al protagonista de la pregunta, pasamos a contestarla. Lo hace Antonio Bueno Villar, experto en Física de neutrinos de la Universidad de Granada.

A los neutrinos le asignamos un tipo (electrónico, muónico o tauónico) en función del leptón cargado que aparece tras la interacción del neutrino con la materia ordinaria. A este tipo de interacción, en la que en el estado inicial tengo un neutrino y en el estado final un leptón cargado (electrón, muón o tau), la conocemos como “interacción de corriente cargada”.
Si tenemos una interacción de corriente cargada y en el estado final detectamos un positrón (la antipartícula del electrón), entonces la partícula que lo produjo fue un antineutrino del electrón. Como el positrón está clasificado como antimateria, su antineutrino asociado también ha de clasificarse como antimateria.

Más información:

La información básica sobre el neutrino utiliza varias fuentes, pero queremos agradecer a Susana Cebrián, de la Universidad de Zaragoza, su estupenda introducción al neutrino que podeis encontrar en la web Science in School. Aquí el artículo.
"Ópera del neutrino en dos actos", artículo sobre los resultados del experimento OPERA publicado por José Edelstein y Andrés Gomberoff en el semanario uruguayo Qué pasa. Ganador en la categoría de Trabajos publicados en medios de comunicación en la II edición del Concurso de divulgación del CPAN.
Información y noticias sobre neutrinos en la web del CPAN