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Los neutrinos: las partículas clave en la comprensión del universo. Son las...

Los neutrinos: las partículas clave en la comprensión del universo. Son las partículas subatómicas más esquivas del cosmos

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Los neutrinos: las partículas subatómicas más esquivas del universo

Casi indetectables, con masa prácticamente nula y moviéndose a velocidades cercanas a las de la luz, te presentamos a los neutrinos, las partículas clave en la comprensión del Universo.

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Comprueban que hay que mejorar los modelos de los neutrinos, esenciales para entender el origen del universo
Las mediciones de los neutrinos dependen de modelos que predicen cómo estas partículas subatómicas interactúan con los núcleos de los átomos. / EFE | DOE’s Jefferson Lab

Entre otras cosas, la detección de neutrinos permite explorar la materia oscura presente en el Universo, así como monitorizar los procesos energéticos que se están produciendo en el espacio.

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Noelia Freire. National Geographic

De entre todas las partículas que se encuentran en el espacio, formando la inmensidad del Cosmos, existe una en especial, muy esquiva y difícil de detectar, que consigue desafiar las leyes de la física más convencional: el neutrino. Se trata de un tipo de partícula diminuta, de tamaño subatómico, que se ha llevado durante muchos años el protagonismo en los estudios del Universo.

A diferencia de los quarks o los electrones, eléctricamente cargados, los neutrinos cuentan con una carga neutra. Pero, ¿en qué se diferencian de los neutrones entonces? Pues en que, por ejemplo, los neutrinos apenas interactúan con la materia, es decir, son casi invisibles. De hecho, su existencia es tan sutil que miles de millones de ellos atraviesan nuestro cuerpo de forma constante sin dejar nada de rastro. ¿Cómo es posible que esas partículas interactúen seguido con nosotros sin que apenas notemos su presencia?

¿QUÉ SON LOS NEUTRINOS?

Los neutrinos se identifican como pequeñas partículas de tamaño menor al de un átomo. De hecho, su masa es tan increíblemente pequeña que durante mucho tiempo se pensó que se trataba de partículas sin masa. Esta curiosa característica, sin embargo, les permite poder viajar a velocidades muy altas, cercanas a la de la luz, sin perder apenas energía por el camino.

Además, por si fuera poco, los neutrinos interaccionan con el resto de partículas a través de una fuerza conocida como débil y que constituye una de las cuatro fuerzas fundamentales que rigen el mundo que conocemos (las otras son la fuerza fuerte, la gravitatoria y la electromagnética). Lo más peculiar de ese tipo de interacción es que es, como su propio nombre indica, es muy débil y provoca que los neutrinos apenas interactúen con el resto de las partículas.

A diferencia de los protones y de los electrones, los neutrinos no presentan ninguna carga eléctrica, lo que explica que puedan pasar a través de la materia sin ser desviados por los campos eléctricos. A menudo, puede llegar a confundírseles con los quarks, pero hay una serie de elementos que marcan una gran diferencia entre los dos. Por ejemplo, los quarks sí presentan carga y deben combinarse con otras partículas al viajar por el espacio, mientras que los neutrinos presentan una carga neutra y pueden transportarse de forma libre por sí mismos.

¿CÓMO SE PRODUCEN?

Pero, ¿de dónde salen este tipo de partículas? ¿Cómo se producen? Pues realmente la generación de neutrinos es un fenómeno que puede ocurrir en diferentes rincones del Universo. Uno de ellos se encuentra en el interior de las estrellas y forma parte del proceso de generación de energía, es decir, de la fusión nuclear. En su núcleo, como es el caso del Sol, se convierte el hidrógeno en helio, liberando grandes cantidades de energía en forma de luz y calor junto a un gran número de neutrinos. Estos viajan a través del espacio, atravesando la Tierra de forma continua.

Neutrino - Wikipedia, la enciclopedia libre

Una de las fuentes de producción de neutrinos son las reacciones de fusión que ocurren en el interior del Sol.

 

Además, también es posible que se generen en las explosiones de las supernovas, es decir, en fenómenos de colapso en los que una estrella pone punto final a su vida. En ese violento fenómeno se produce una gran emisión de neutrinos, los cuales quedan libres y viajando por el espacio. Cuando se produjo la Supernova 1987ª, situada a 168.000 años luz de la Tierra, la emisión de neutrinos fue tan grande que el flujo fue captado desde los detectores terrestres.

Sin embargo, también es posible producir neutrinos de forma artificial en laboratorios construidos por el hombre y ubicados en el planeta. Es por ejemplo el caso de los neutrinos generados en los aceleradores de partículas, donde ciertos elementos, como protones, se hacen chocar contra objetivos específicos a muy altas velocidades. Otro caso son los procesos de desintegración nuclear, como la descomposición beta, en la que los neutrinos son producidos junto a otras partículas elementales.

Velocidad de los neutrinos - Jot Down Cultural Magazine
La velocidad de los neutrinos. Imagen en infrarrojo de la nebulosa de la Tarántula. Foto: NASA.

DE LA ASTROFÍSICA A LA ACTIVIDAD NUCLEAR

Quizás, una de las grandes incógnitas alrededor de estas peculiares partículas sea la de ¿para qué sirven? ¿qué efectos tiene su existencia? Pues bien, más allá de su reputación fantasmagórica y su viaje a través del Universo, los neutrinos tienen un papel clave en la física de partículas y en la exploración de los fenómenos astronómicos. Así, los neutrinos ofrecen una oportunidad casi única para estudiar las fuerzas fundamentales que reinan en el Cosmos, especialmente la de interacción débil.

Además, son partículas indispensables a la hora de explorar y entender la materia oscura, la cual constituye casi el 27 % del Universo. Y es que, el hecho de que los neutrinos rara vez interactúen con el entorno que vemos y detectamos, los convierte en candidatos ideales para constituir la materia oscura. De hecho, existen ciertas investigaciones en curso que buscan rastros de neutrinos que puedan evidenciar la presencia de esa materia oscura.

Pueden también jugar un papel clave en el monitoreo de la actividad nuclear. De esta forma, en los reactores nucleares se puede medir la detección de neutrinos, de forma que una variación en su producción podría indicar ciertos cambios en la operación del reactor. Este mecanismo supondría entonces una herramienta para la vigilancia nuclear y la seguridad nuclear.

Finalmente, los neutrinos procedentes de fuentes astrofísicas, como los blazares o algunos eventos cataclísmicos, pueden ayudar a detectar procesos energéticos que estén teniendo lugar en el Universo. Por ejemplo, los neutrinos capturados en el detector IceCube de la Antártida permiten obtener información muy valiosa acerca de eventos cósmicos violentos y desconocidos hasta ese momento.

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16 Comentarios

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  1. En el modelo estándar se consideraba inicialmente al neutrino como a una partícula sin masa. De hecho, en muchos sentidos se la puede considerar de masa nula pues ésta es, por lo menos diez mil veces menor que la del electrón. Esto implica que los neutrinos viajan a velocidades muy cercanas a la de la luz. Por ello, en términos cosmológicos al neutrino se le considera materia caliente, o materia relativista. En contraposición la materia fría sería la materia no relativista.

  2. El artículo destaca la importancia central de los neutrinos en la exploración del universo, señalando su papel fundamental en la comprensión de la física y la cosmología . La elección de palabras como «clave» y «esquivas» añade un matiz intrigante, sugiriendo la relevancia crítica de estas partículas subatómicas y la dificultad inherentes en su estudio.

  3. Según los modelos cosmológicos más aceptados, al comienzo del Universo surgió una cantidad igual de materia y de antimateria; pero eso significa que debían haberse eliminado entre sí, aniquilando el Universo en sus primeros momentos de existencia.
    Científicos tienen la hipótesis de que una asimetría entre materia y antimateria evitó esta destrucción, aunque no se han explicado cómo pudo suceder. Una posibilidad sería que existiera cierta diferencia entre las partículas de materia y sus correspondientes antipartículas, que les impidiera destruirse entre sí.
    Una investigación reciente podría apoyar esta hipótesis, pues encontró que los neutrinos y su contraparte, los antineutrinos, podrían tener un comportamiento diferente y, por tanto, no se eliminarían unos a otros.

  4. Un nuevo ciclo de funcionamiento inició a principios de año en el acelerador de partículas del Centro Europeo para Investigación Nuclear (CERN). En esta etapa, las colisiones se realizan con el doble de energía que las realizadas anteriormente. Con ello los físicos esperan que esto arroje nueva información que hasta ahora se desconoce.
    Durante una milésima de segundo en la colisión de iones en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC), se reproducen las condiciones de materia que ocurrieron en el Big Bang. Choques que generan grandes cantidades de información que es analizada en laboratorios y universidades asociadas a CERN, alrededor del mundo.
    Dentro de las investigaciones que se realizan, se busca información sobre ondas gravitacionales, estructura nuclear y la física de partículas con una serie de componentes, entre ellos el estudio de los neutrinos.

  5. Este artículo científico es excelente, me hace acpordar lo maravilloso de creación del mundo y su perfección por nuestro divino hacedor. La grandeza de Dios en inmensa para perdonar nuestras faltas. Gracias señor misericordioso.

  6. Los neutrinos, esas partículas subatómicas casi misteriosas, desafían nuestra comprensión convencional de la física. Su capacidad para atravesar la materia sin dejar rastro revela una naturaleza esquiva. Personalmente, encuentro fascinante cómo estas partículas, casi invisibles pero fundamentales, desempeñan un papel clave en la exploración de fenómenos astronómicos y la comprensión de la materia oscura, demostrando su importancia en la vastedad del cosmos.

  7. Los neutrinos se identifican como pequeñas partículas de tamaño menor al de un átomo. De hecho, su masa es tan increíblemente pequeña que durante mucho tiempo se pensó que se trataba de partículas sin masa. Esta curiosa característica, sin embargo, les permite poder viajar a velocidades muy altas, cercanas a la de la luz, sin perder apenas energía por el camino.

  8. De entre todas las partículas que se encuentran en el espacio, formando la inmensidad del Cosmos, existe una en especial, muy esquiva y difícil de detectar, que consigue desafiar las leyes de la física más convencional: el neutrino. Se trata de un tipo de partícula diminuta, de tamaño subatómico, que se ha llevado durante muchos años el protagonismo en los estudios del Universo.