Un nuevo experimento con neutrinos no solo sugiere que existe una partícula elemental todavía desconocida, sino también que el Modelo Estándar está caducado. Esa hipotética nueva partícula formaría parte de la materia oscura y explicaría por qué existe más materia que antimateria.
Los físicos han comprobado una vez más que existe una discrepancia entre las predicciones teóricas y los resultados experimentales en un importante proyecto de investigación sobre neutrinos.
Eso solo puede significar dos cosas, ninguna de ellas baladí: o existe una partícula elemental todavía no confirmada, o el Modelo Estándar, que describe las leyes de la física de partículas, está caducado, como se viene sospechando desde hace tiempo.
Los neutrinos son partículas subatómicas muy particulares: tienen masa, pero muy pequeña y difícil de medir. Sorprenden porque la masa que contienen no está contemplada en el Modelo Estándar que describe el mundo subatómico.
Sabor estéril
Existen tres tipos o sabores de neutrinos: electrónico, muónico y tauónico, todos comprobados experimentalmente. Los científicos sospechan que debe haber un cuarto tipo, al que han llamado neutrino estéril, porque nunca interactuaría con nada que no fuera otro neutrino.
El neutrino estéril no se ha comprobado experimentalmente, pero los científicos han detectado en el pasado claros indicios de su presencia y consideran que el Modelo Estándar debe ampliarse para dar cabida a su existencia.
Aunque el neutrino estéril es todavía una partícula hipotética, su eventual existencia tiene el potencial de revolucionar la Física: seguramente alumbraría otro Modelo Estándar más complejo que el actual.
Nueva anomalía
La nueva anomalía entre lo que dice la teoría y la experimentación con neutrinos se ha detectado en Experimento Baksan sobre Transiciones Estériles (BEST), desarrollado en las montañas del Cáucaso de Rusia. En este experimento se usaron 26 discos irradiados de cromo 51 para irradiar un tanque interno y externo de galio, un metal plateado suave que se usa para detectar neutrinos.
Los neutrinos que golpean el galio producen germanio 71, que los científicos pueden usar para determinar el número de colisiones directas con neutrinos mientras están en su sabor electrónico. En este experimento, la tasa medida de producción de germanio 71 fue un 20-24 % más baja de lo esperado según el Modelo Estándar. Estos resultados se han publicado en las revistas Physical Review Letters y Physical Review C.
Eso significa que el experimento produjo un déficit de neutrinos electrónicos, una discrepancia entre los resultados previstos y los reales que se conoció como la "anomalía del galio". Sorprende especialmente que, mientras que en el último experimento se encontró un déficit de neutrinos electrónicos, lo que han descubierto experimentos previos es un exceso de partículas, lo que también puede indicar la existencia de neutrinos estériles.
Más intriga
La intriga no para de crecer en el mundo de los físicos. Como no es la primera vez que se detectan anomalías, este resultado se suma a otros anteriores que aumentan la evidencia de que algo extraño está ocurriendo en el mundo de los neutrinos.
Las posibles explicaciones incluyen oscilaciones entre los estados de neutrino electrónico y neutrino estéril, tal como sugirió un experimento realizado el año pasado en el Fermilab, el laboratorio de física de altas energías que se encuentra en Batavia, (Chicago).
Según el experimento de Fermilab, todo indica que algunos de neutrinos muónicos se convierten en neutrinos estériles antes de cambiar de identidad nuevamente a neutrinos electrónicos. Si esto realmente fuera así, no solo podríamos constatar la existencia de los neutrinos estériles, sino comprobar también que tienen suficiente masa para formar la materia oscura que rodea a las galaxias. Asimismo, explicaría por qué el Universo contiene más materia que antimateria.
Más comprobaciones
Sin embargo, advierten los investigadores, esta interpretación puede necesitar más pruebas, porque la medida obtenida en el último experimento no es tan ambiciosa.
En cualquier caso, “los resultados son muy emocionantes”, señala Steve Elliott, analista principal de uno de los equipos que evalúan los datos y miembro de la división de Física de Los Alamos, en un comunicado.
Y añade: “esto definitivamente reafirma la anomalía que hemos visto en experimentos anteriores. Pero lo que esto significa no es obvio. Ahora hay resultados contradictorios sobre los neutrinos estériles. Si los resultados indican que se malinterpreta la física nuclear o atómica fundamental, eso también sería muy interesante”.
Referencias
Results from the Baksan Experiment on Sterile Transitions (BEST). V. V. Barinov et al. Phys. Rev. Lett. 128, 232501; 9 June 2022. DOI:https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.128.232501
Search for electron-neutrino transitions to sterile states in the BEST experiment. V. V. Barinov et al. Phys. Rev. C 105, 065502; Published 9 June 2022. DOI:https://doi.org/10.1103/PhysRevC.105.065502
