Neutrinos vertiginosos

Manuel Lozano Leyva

Catedrático de Física Atómica, Molecular y Nuclear. Universidad de Sevilla

La posibilidad de que los neutrinos viajen más rápidos que la luz en el vacío ha sido quizá la noticia científica más celebrada el aciago año 2011. La popularidad del resultado quizá se deba a que la crisis que dicen que provocaría en la física sería mucho más profunda que la económica en que estamos sumidos.

Los neutrinos son las partículas más elusivas y abundantes del universo. Lo de elusiva es una consecuencia de que no tengan ni carga eléctrica ni (seguramente) masa. O sea, que no sienten las dos fuerzas de mayor alcance de la naturaleza: la electromagnética y la gravitatoria. Son los más tenues hálitos de energía. Esto implica que los neutrinos pueden atravesar nuestro cuerpo, los planetas, las estrellas e incluso galaxias enteras sin interaccionar con ninguno de los átomos que los componen.

¿De dónde salen los neutrinos? Fundamentalmente de las estrellas en incesantes e inmensas oleadas. Las reacciones nucleares que hacen brillar los astros generan los neutrinos que permean todo el universo. Las centrales nucleares y los mantos radiactivos terrestres también los generan, pero el efecto que provocan ya hemos visto cuál es: ninguno.

Desde hace varias décadas, los físicos saben detectar los neutrinos, lo cual, por lo dicho anteriormente, es una proeza técnica de primer orden, porque detectar significa justo cazar controladamente las escasísimas interacciones de los neutrinos con la materia de la que estén hechos los detectores. Estos suelen ser inmensas cantidades de agua hiperpura y otras sustancias situadas en las profundidades de antiguas minas o excavaciones similares para evitar la influencia de las partículas provenientes de los rayos cósmicos que nos llegan también por oleadas desde todas partes.

Hace unos años, se diseñó un experimento curioso para estudiar los cambios que tienen lugar entre las tres clases que hay de neutrinos. Al experimento se le denominó OPERA. En el Centro Europeo de Investigaciones Nucleares (CERN) se producirían neutrinos que se lanzarían bajo tierra hacia un detector construido a 730 km de distancia, la que hay entre el CERN (en las cercanías de Ginebra) y el laboratorio subterráneo Gran Sasso (bajo los Apeninos y a unos 120 km de Roma). El resultado que ha consternado a la comunidad científica es que parece que los neutrinos tardaron en hacer el viaje varias cien millonésimas de segundo menos que la luz. ¿Tan importante es esto? Lo es por lo siguiente.

Nuestro universo es como es porque unas pocas magnitudes se mantienen absolutamente invariables con el tiempo. Una de esas constantes es la velocidad de la luz en el vacío. La vida en el universo, que aunque la de este planeta sea la única detectada hasta ahora es prueba irrefutable de su existencia, es una consecuencia de esa invariabilidad. Así pues, el resultado de OPERA no puede implicar que la luz se haya frenado de alguna manera. O sea, que los neutrinos han superado la velocidad de la luz, pero esto también es imposible. Lo impide la teoría de la relatividad de Einstein, lo cual a primera vista parece una imposibilidad mucho más laxa que la primera, porque la vida sin duda existe, pero una teoría se cambia por otra y en paz. El problema es que el funcionamiento del CERN está basado en esa teoría y la medida de las distancias entre el CERN y el Gran Sasso así como los tiempos de viaje están medidos haciendo uso de dicha teoría. Dicho de otra manera. El tiempo que han tardado la luz y los neutrinos en su viaje del experimento OPERA se ha determinado con el familiar sistema GPS y toda la electrónica y tecnología implicada en la aceleración y detección de partículas subatómicas, y si todo funciona perfectamente es gracias a la extraordinaria exactitud de la teoría de Einstein.

Hay otros problemas para admitir sin más los resultados que han anunciado los físicos de OPERA. Sirva de ejemplo solo uno. La agonía y muerte de una estrella de gran porte es espectacular. El tremendo suceso lo describía muy detalladamente la física. El 23 de febrero de 1987, varios laboratorios dispersos por el mundo dedicados a detectar neutrinos empezaron a registrar un número anormalmente alto de ellos. Los físicos contactaron inmediatamente con los astrónomos advirtiéndoles que en cuestión de horas se detectaría la luz de una explosión supernova en algún lugar del cielo. No podían saber dónde, porque los neutrinos, por lo que se ha dicho, pueden venir de cualquier parte. Aquella noche, en la Gran Nube de Magallanes se observó la portentosa explosión de una estrella cuya luz compitió con la luminosidad de la galaxia entera. La diferencia de tiempo entre la llegada de los neutrinos y la de la luz de la explosión fue la predicha por la teoría de las supernovas que, por supuesto, está basada también en la de Einstein. Si la diferencia de velocidad de OPERA fuera cierta, la luz de la supernova de 1987 se habría retrasado 42 años en lugar de varias horas.

La grandeza de la ciencia es que cualquier aseveración que se haga ha de estar confirmada por los experimentos de manera que si se explica el procedimiento seguido para obtener un resultado, cualquiera puede confirmarlo. En este caso, el problema es que costará años repetir un experimento tan sofisticado como OPERA. Si se confirma que los neutrinos van más rápido que la luz, no es como se dice que haría añicos la teoría de la relatividad de Einstein, porque ésta es exacta, sino que habría que elaborar otra que la englobara. Lo cual sería un desafío formidable, pero afrontar cualquier enigma de la naturaleza, por complejo que sea, es la otra y principal grandeza de la ciencia.