A kilómetros bajo la superficie terrestre, en completa oscuridad y silencio, físicos lograron registrar un evento único: por primera vez, neutrinos solares fueron detectados mientras convertían átomos de carbono-13 en nitrógeno-13. Este descubrimiento marca un verdadero avance en la física nuclear y permite una nueva perspectiva sobre el papel de estas escurridizas partículas en el Universo.
El experimento se llevó a cabo en el laboratorio canadiense SNOLAB, ubicado a dos kilómetros de profundidad. Allí, lejos de los rayos cósmicos y de la radiación de fondo, los científicos crearon condiciones ideales para observar procesos extremadamente raros imposibles de detectar en la superficie. Dentro de un enorme tanque con líquido centelleador, los investigadores esperaban a que los neutrinos nacidos en el interior del Sol interactuaran con los núcleos de carbono.
Los neutrinos solares son unas de las partículas más enigmáticas y abundantes del Universo. No tienen carga eléctrica, su masa es prácticamente nula y su interacción con la materia es tan débil que miles de millones de ellas atraviesan nuestros cuerpos cada segundo sin dejar rastro. Por eso se las conoce como “partículas fantasma”.
Una reacción poco común
Sin embargo, en ocasiones, aunque muy raramente, el neutrino logra chocar con el núcleo de un átomo. En el caso del carbono-13, esto provoca una reacción nuclear única: uno de los neutrones del núcleo se convierte en un protón y el átomo pasa a ser nitrógeno-13. Este proceso va acompañado de la emisión de un electrón y, aproximadamente diez minutos después, el nitrógeno-13 inestable se desintegra, liberando un positrón, la antipartícula del electrón.
Para los científicos, era fundamental no solo registrar el hecho mismo de la interacción, sino también rastrear la secuencia característica: primero la señal del electrón y después la del positrón. Esta “doble señal” se convirtió en la prueba clave de que se trataba precisamente de la reacción buscada y no de ruido aleatorio u otro fenómeno.
Durante 231 días de observaciones, los investigadores detectaron 60 sucesos que cumplían con los criterios. Tras un análisis minucioso y un procesamiento estadístico, se descubrió que aproximadamente seis de ellos fueron realmente provocados por neutrinos, lo que prácticamente coincide con los cálculos teóricos.
Tecnología bajo tierra
Para alcanzar tal precisión, el equipo empleó avanzados métodos de filtrado de datos y exclusión de señales de fondo. La profundidad a la que está situado SNOLAB es clave: las gruesas capas de roca protegen el detector de los rayos cósmicos y el centelleador líquido amplifica incluso los destellos más débiles producidos por el choque de neutrinos con los átomos.
Dentro del laboratorio se han instalado miles de fotodetectores capaces de captar hasta los destellos de luz más diminutos. Cada señal registrada es analizada mediante algoritmos especiales para distinguir un suceso poco común del fondo habitual. Este enfoque permite identificar incluso casos únicos de interacción que antes se consideraban prácticamente imposibles de observar.
El responsable de la investigación, Gulliver Milton, de la Universidad de Oxford, destacó que por primera vez se consiguió utilizar los neutrinos solares como una especie de «haz de prueba» para estudiar otras reacciones nucleares poco frecuentes. Esto abre nuevas perspectivas para la investigación fundamental en el campo de la física de partículas elementales.
Importancia del descubrimiento
La confirmación de la existencia de una reacción tan poco común no solo respalda la validez de los modelos teóricos, sino que también establece un nuevo referente para futuros experimentos. Ahora los físicos disponen de una medición precisa de la probabilidad de interacción entre neutrinos de baja energía y el carbono-13, lo que ayudará a desarrollar nuevos métodos para investigar la estructura de la materia y los procesos que ocurren en las estrellas.
Anteriores experimentos similares permitieron obtener el Premio Nobel de Física y, ahora, la comunidad científica da un paso más: pasa de la observación de los propios neutrinos al estudio de su influencia sobre otros elementos. Esto podría llevar a nuevos hallazgos en astrofísica y química nuclear.
Además, los resultados de este trabajo ayudarán a comprender mejor los procesos que ocurren en el interior del Sol y otras estrellas, así como a precisar los parámetros de los modelos de evolución del Universo. Cada nuevo experimento en este campo acerca a la humanidad al descubrimiento de los mayores enigmas del cosmos.
El futuro de la investigación
El descubrimiento realizado en SNOLAB ya ha despertado un gran interés en la comunidad científica. Ahora, los investigadores se enfrentan al reto de ampliar el espectro de reacciones observables y aumentar la sensibilidad de los detectores. En el futuro, esto permitirá registrar eventos aún más raros y, posiblemente, detectar nuevos tipos de interacciones, que hasta ahora solo existen en teoría.
Está previsto que los experimentos adicionales ayuden no solo a profundizar el conocimiento sobre los neutrinos, sino también a brindar claves para comprender los procesos que sustentan la existencia de la materia en el Universo. En los próximos años, los físicos planean utilizar los datos obtenidos para desarrollar nuevos modelos y llevar a cabo investigaciones de mayor envergadura.
Si no lo sabía, SNOLAB es uno de los laboratorios subterráneos más grandes del mundo, situado en Canadá a una profundidad de unos dos kilómetros. Aquí trabajan equipos internacionales de científicos que estudian los neutrinos y otras partículas elementales. El laboratorio es conocido por sus experimentos únicos, que en varias ocasiones han dado lugar a importantes descubrimientos científicos y premios, incluyendo el Premio Nobel de Física.
