El Tamiz

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Esas maravillosas partículas - El neutrino

Continuamos hoy con nuestro viaje por el intrincado mundo de las partículas subatómicas (muchas de ellas elementales, otras mal llamadas así). Entre esas maravillosas partículas hemos estudiado hasta ahora el electrón, el positrón, el protón, el neutrón, los quarks y el fotón. Hoy continuamos la serie con una partícula fantasmal y fascinante: el neutrino.

Diagrama de partículas elementales Todas las partículas elementales vistas hasta ahora en esta serie, incluido el neutrino.

Podrías pensar, ¿y a mí que me importa el neutrino? ¿tiene que ver algo conmigo? Muchas veces lo vemos como algo muy lejano, algo estudiado en aceleradores de partículas enterrados bajo el suelo…pero los neutrinos están muy cerca de ti. Mejor dicho, los neutrinos están dentro de ti: cada segundo te atraviesan, aproximadamente, doscientos billones de neutrinos. Sí, has leído bien: durante el tiempo que lees cada palabra de esta frase te atraviesan unos 200.000.000.000.000 neutrinos. ¿Quieres saber por qué? Pues sigue leyendo.

En 1930, la desintegración beta, por la cual un neutrón libre (recuerda la entrada sobre él), pasados unos 15 minutos de media, se desintegra en un protón y un electrón, se conocía relativamente bien. Sin embargo, algo no encajaba: los principios de conservación de la energía y la cantidad de movimiento no se cumplían. Dicho de otra manera: la energía y la cantidad de movimiento del neutrón eran más grandes que las de el protón y el electrón producidos. Sin embargo, ninguna otra partícula se observaba.

Wolfgang Pauli (al que tendremos que dedicar alguna entrada en El Tamiz) propuso una posible solución: en la desintegración beta se estaba produciendo alguna otra partícula. Una partícula fantasmal, que los científicos no podían ver, pero que se llevaba la energía y el momento que faltaban en la reacción. Esta partícula debía tener una masa minúscula o no tener masa, y no tenía carga.

Fue el genial Enrico Fermi quien dio nombre a tan elusiva partícula. En italiano (idioma de Fermi), el neutrón se llama “neutrone”, y el sufijo -one (como el castellano -ón) suele indicar algo muy grande. Como la nueva partícula no tenía carga, era muy difícil de ver y probablemente no tenía masa, era una “partícula muy pequeña sin carga”, algo como un “mini-neutrón”….en italiano, un neutrino. Al ver “neutrino” no parece tan gracioso, pero imagina si se hubiera traducido al español. Tendríamos el neutrón y … el neutrín. Este Fermi…

Al ser una partícula tan fantasmagórica, pasarían 26 años desde que Pauli la propusiera hasta que, finalmente, pudiera ser detectada: en 1956, un equipo de científicos pudo anunciar que los neutrinos, efectivamente, existían. Por cierto, ese descubrimiento les supuso el Premio Nobel, algo retrasado, en 1995.

El neutrino es un leptón, como el electrón: recuerda que un leptón es un fermión que no siente la fuerza nuclear fuerte, la responsable de unir a los protones y neutrones en los átomos. Pero, a diferencia del electrón, el neutrino ni siquiera siente la fuerza electromagnética, porque no tiene carga. Las únicas interacciones de las que es capaz son la gravitatoria (que es muy débil) y la nuclear débil (que es la responsable, por ejemplo, de la desintegración beta que produce los neutrinos).

Por lo tanto, un neutrino suele atravesar cantidades gigantescas de materia sin interaccionar con ella: tiene que, por ejemplo, golpear un protón “de cabeza” para producir un neutrón y un positrón. Pero claro, las probabilidades de que eso ocurra son minúsculas, de modo que los neutrinos son muy difíciles de detener y detectar. Por otro lado, la buena noticia es que, aunque no se pueden parar, esa propiedad hace también que no sean peligrosos en absoluto, ya que pasan a través de nosotros sin interaccionar con la materia que nos forma. Como hemos dicho antes (luego explicaremos por qué), billones de neutrinos te atraviesan todo el tiempo y tú, tan fresco.

No mucho después de descubrirse experimentalmente que los neutrinos existen, se descubrió que no hay un neutrino, sino tres: uno asociado al electrón y otros dos asociados a otros dos leptones (el muón y el tauón, de los que hablaremos más adelante en la serie). Cada neutrino puede tomar parte en las reacciones nucleares en las que aparece su leptón particular. Por lo tanto, no basta con decir “neutrino”, sino que hay que especificar: existe un neutrino electrónico, un neutrino muónico y un neutrino tauónico. Por ejemplo, en la desintegración beta se produce un electrón, de modo que el neutrino que ahí toma parte tiene que ser un neutrino electrónico.

Además, el neutrino tiene una antipartícula, el antineutrino. De hecho, hoy sabemos que la partícula que propuso Pauli para explicar la desintegración de un neutrón en un protón y un electrón no es un neutrino: es un antineutrino electrónico.

Los neutrinos se producen de muchas formas: por ejemplo, cuando cuatro protones se unen para formar un núcleo de helio en la fusión nuclear, dos de ellos se convierten en neutrones, de modo que emiten neutrinos electrónicos (además de otras cosas). Esos neutrinos son los que produce el Sol, y son muy interesantes: otras partículas y la radiación emitidas dentro del Sol tardan muchos años en salir de él, por su enorme densidad. Pero los neutrinos ni se enteran: salen disparados del Sol como si no hubiera nada en su camino (bueno, casi). De modo que hay muchos, muchos neutrinos atravesando la Tierra todo el tiempo, procedentes del Sol.

Cada centímetro cuadrado recibe unos setenta mil millones de neutrinos por segundo. Eso quiere decir que en la Tierra entran unos 90.000.000.000.000.000.000.000.000.000 neutrinos cada segundo…una de esas cifras difíciles de asimilar. Pero claro, pasan a través de la Tierra casi sin enterarse: aunque algunos, siendo tantos, sí que golpean algún nucleón y desaparecen. Pero, para que te hagas una idea de qué difícil es pararlos:

Supongamos que queremos construir una barrera que detenga la mitad de los neutrinos solares que llegan a una habitación, por ejemplo, con una pared de plomo. ¿Cómo de gruesa tendría que ser la pared? Pues…tendría que tener un año-luz de grosor. No tengo palabras.

Los neutrinos también se producen en la fisión, tanto la artificial (en las centrales nucleares) como la natural. Vamos, que hay neutrinos por todas partes, unos con más energía y otros con menos. Algunos tienen muchísima: por ejemplo, los producidos en una supernova, cuando las reacciones nucleares se aceleran muchos órdenes de magnitud. De hecho, ésa es una de sus utilidades más grandes: en una supernova la densidad es tan gigantesca que recibir información de lo que pasa dentro es muy difícil…pero los resbaladizos neutrinos se escapan sin problemas y podemos detectarlos desde aquí.

Por cierto, hemos dicho que tienen muy poca masa o no tienen nada: al principio se pensaba que no tenían absolutamente nada de masa. Sin embargo, hoy sabemos que sí la tienen, pero es muy pequeña - menos de la diezmilésima parte de la del electrón. El neutrino es, efectivamente, un “neutrín” (salvo que no sufre la fuerza nuclear fuerte, claro, o los tendríamos dentro de los núcleos con los protones y los neutrones).

Dejamos ahora los dominios de las partículas más conocidas para adentrarnos en aguas menos exploradas - ya que lo hemos mencionado hoy, seguiremos la serie con el muón.

Ciencia, Esas maravillosas partículas, Física

37 comentarios

De: Alonso
2007-06-15 09:35:21

Muy interesante, acabo de descubrir tu pagina y ya esta en los favoritos. Sigue asi!

De: cruzki
2007-06-15 12:21:50

Genial, no sabía que al final se había conseguido medir la masa del neutrino. Supongo que esa masa no da para ser la responsable de la materia oscura, ¿no?

De: 605U
2007-06-15 22:49:19

Excelente el articulo, tengo este blog en Goolgle y me encanta las noticias que salen...No obstante en este articulo e de añadir que faltan unos cuantos bosones...No sólo el fotón es un electrón, también hay Gluones (encargados de la interacción nuclear fuerte, mantienen unidos a los quarks), Bosones W y Z (en cargados de la interacción nuclear debil, responsable de algunos tipos de radiactividad), el fonón (que es un estado de vibración en redes cristalinas) y hipóteticos son el Bosón de Higgs (que se supone dota de masa a la materia), y el gravitón (que se supone sería encargado de la interacción gravitatoria). Nada más, simplemente era aclarar que el fotón no es el unico bosón que hay...Y respondiendo a Cruzki: se supone que una de las particulas mas prometedoras para convertirse en la unidad estructural de la materia oscura es el axión y otra son los wimps (weakly interactive massive particles).Un saludo,-605U-

De: Pedro
2007-06-15 23:11:44

cruzki,La masa del neutrino no se ha conseguido medir con exactitud, aunque sí un rango de valores decente, y tienes razón - no, no da para explicar la materia oscura ni de lejos (tienen demasiada poca masa). Como dice 605U, la respuesta está, probablemente, en otras partículas (que, por cierto, trataremos hacia el final de la serie, probablemente).605U,Ese diagrama no es el diagrama de todas las partículas que existen: fíjate que el pie de la imagen dice "Todas las partículas elementales vistas hasta ahora". Es el diagrama "del momento actual de la serie". Si te vas a la entrada anterior, la del fotón, verás que el neutrino no aparece. Según avance la serie, iremos añadiendo partículas, pero los lectores están descubriendo las partículas una a una - no quiero poner un diagrama con todas, sino hacerlo poco a poco.
De faltar, faltan muchísimas cosas más - muchos otros fermiones, además de bosones. Cuando acabe la serie, habrá desde luego un diagrama mucho más completo, pero por ahora, vamos paso a paso. Por si genera alguna duda a alguien más, voy a cambiar el pie a "Todas las partículas elementales vistas hasta ahora en esta serie".¡Gracias por los comentarios!

De: 605U
2007-06-16 11:17:23

Ok vale vale. Error mio, no lo habia visto.

De: cruzki
2007-06-16 11:36:39

Aunque dichas partículas no se han encontrado experimentalmente y según tengo entendido, son bastante "parches" a la teoría, ¿no?¿Qué hay del famoso anillo de materia oscura que fotografió la NASA? Se ha dicho algo e de "que" esta compuesto.

De: Pedro
2007-06-16 19:34:25

605U,No problem - cometo muchísimos errores estúpidos en los artículos a pesar de releerlos, de modo que agradezco que les echéis un ojo por si hay alguno.cruzki,No se sabe nada nuevo...tenemos que dedicar alguna entrada a la materia oscura, por cierto :)

De: cruzki
2007-06-17 13:22:35

Yo creo que a esas les debes de dedicar otra serie, o una subcategoría dentro de esta serie porque tiene tela :S :S

De: Nikolai
2007-06-22 03:44:40

Bueno y a todas estas...
¿como detectan los neutrinos?

De: Pedro
2007-06-22 07:20:26

Nikolai,No son fáciles de detectar, pero se detectan. Por ejemplo, van a construir un telescopio en la costa francesa llamado ANTARES que va a apuntar ¡hacia el centro de la Tierra! Así evitan que las partículas que llegan de arriba interfieran con las observaciones, y como los neutrinos pasan casi todos a través de la Tierra...también hay otros ya existentes en minas profundas, y otro que se está construyendo a gran profundidad bajo el hielo antártico.De vez en cuando, algún neutrino (mediante la fuerza nuclear débil) interacciona con, por ejemplo, un electrón, dándole un buen empujón: el electrón sale despedido a velocidades tan grandes que emite radiación de Cherenkov, que los científicos miden.También interaccionan, por ejemplo, con protones, produciendo otras partículas si tienen la suficiente energía - pero la probabilidad de que un neutrino se encuentre suficientemente cerca de una partícula es tan pequeña que muy pocos lo hacen, de ahí que sea tan difícil detectarlos - y siempre se consigue indirectamente.

De: xx32
2008-04-18 01:32:25

Pregunta: me lo he pensado todo el artículo, pero ¿como se diferencian los neutrinos de sus antipartículas?


De: Pedro
2008-04-18 06:52:47

xx32,

Se diferencian poco. Se habla de las antipartículas en general en la entrada sobre el positrón, pero también puedes leer sobre ello en detalle aquí: http://en.wikipedia.org/wiki/Antiparticle.

Las propiedades que diferencian una partícula neutra de su antipartícula son sutiles, como la helicidad (la proyección del espín sobre el momento lineal). De hecho, algunos piensan que el antineutrino y el neutrino pueden ser la misma partícula.


De: Mekeo
2008-06-03 21:53:08

Curioso el neutrino. Gracias Pedro!


De: rodolfo carabio
2008-06-30 03:24:38

No me creo que el neutrino tenga masa,el hecho de que su helicidad sea fija indica que no puede existir un sistema de referencia de mayor velocidad a la que el neutrino se mueve desde el cual se puesa ver al neutrino girando al reves de lo observado, y la unica manera de que no exista tal sistema de referencia es que el neutrino se mueva ala velocidad de la luz ,para lo cual su masa debe ser cero


De: Pedro
2008-06-30 07:21:28

@ rodolfo,

No estoy de acuerdo con tu argumento por dos razones, aunque nos metemos en asuntos que superan con mucho el nivel que pretende tener este artículo:

En primer lugar, ¿cómo explicas entonces la oscilación de neutrinos? ¿Existen teorías aceptadas que la tengan en cuenta pero no consideren que los neutrinos tiene masa?

En segundo lugar, aunque durante muchos años se considerase que la helicidad de los neutrinos fuese fija, hoy en día no es así. Al tener masa, hace falta distinguir su quiralidad de su helicidad, y la helicidad no tiene por qué ser fija aunque la quiralidad sí lo sea.


De: xx32
2008-07-08 21:59:56

¿Hay algo más lijero que un neutrino elecrtónico? ¿Cuál es su masa total en el universo?


De: Viaje al interior de Super-K « Noticias del web
2009-02-11 20:29:54

[...] info y fuentes: 1, 2, 3, 4, 5, 6, [...]

De: Eloy
2009-07-03 07:45:40

No entiendo porque el neutrino es más difícil de parar y menos peligroso que el neutron, el mecanismo es el mismo en los dos casos "chocan de cabeza" contra el nucleo de un átomo y reacciónan con lo que se encuentran allí.


De: Cuestión de neutrinos « La próxima vez que lo vea, recuérdeme no saludarlo
2010-02-09 16:18:07

[...] Esas maravillosas partículas – El neutrino, por Pedro Gómez-Esteban. [...]


De: kikito
2010-04-05 19:06:46

Supongo que será una obviedad, pero...
Si los neutrinos son tan difíciles de 'parar', como somos capaces de parar, con la mano por ejemplo, un fotón de luz que no tiene ni masa ni carga?


De: Pedro
2010-04-05 19:25:00

kikito, porque los fotones interaccionan con las partículas cargadas --en el caso de la materia ordinaria, normalmente con los electrones-- mediante la interacción electromagnética, pero los neutrinos no.


De: un lector
2010-11-02 20:26:34

... interesante descubrimiento:
http://ns.umich.edu/htdocs/releases/story.php?id=8076


De: Juan Carlos
2011-09-23 18:41:19

http://www.muyinteresante.es/ihay-algo-mas-veloz-que-la-luz-los-neutrinos-segun-el-cern


De: Los neutrinos atropellan a Einstein
2011-09-25 08:00:44

[...] la mayor parte de la investigación se dedica a medir los posibles errores. Los neutrinos, un subproducto de otras partículas cuando decaen, se conseguían lanzando a una grandísima velocidad haces de [...]


De: Nikolai
2011-10-04 07:27:25

Ahora con tanto lío de los neutrinos es bueno releer esta serie.
Y al releer me entra una duda del tipo que ya había puesto ...
¿Como detectan los antineutrinos? Y si los detectan, ¿como los diferencian de los neutrinos?
;)


De: pelagatos
2011-10-06 20:41:13

Neutrinos más rápidos que la luz. Apabullante! (si se confirma)
Bueno, he leído aquí muchas veces algo así como: No te fíes de la intuición, todo esto es muy rarito, etc. Pues me atrevo a proponer algo muy raro. Decíamos que las partículas con masa no pueden alcanzar la velocidad de la luz, precisamente por tener masa (el campo de Higgs) Si los neutrinos tiene masa, pequeñísima, pero tienen masa y se desplazan a más velocidad que la luz, quizá tengan masa negativa. Toma ya.


De: xx32
2011-10-07 01:19:05

¿raro? espera a conocer los taquiones...


De: luchomax
2011-12-23 07:28:24

Hola Pedro, me gusta la capacidad de síntesis y simpleza para tantos conceptos!! Tengo una pregunta nuevamente con la desintegración del neutron y tu mención en este texto de los neutrinos en las reacciones nucleares en el sol. ¿Son 4 protones los que se encuentran para generar 2 neutrones? o son 4 neutrones que se encuentran para generar los dos protones y los neutrinos y electrones que mencionaste en la desintegración del neutron?. Saludos, Lucho.


De: FEDERICO
2012-01-11 16:24:41

Estoy muy agradecido por su artículo, didáctico y educativo. por el lenguaje que utilizó es de los mejores que he leído. le dejo una propuesta las cuatro fuerzas del universo. Gracias ....


De: teresa
2013-10-05 19:12

Gracias por el articulo tan entendible para los profanos. He leido que donde se pueden encontrar gran cantidad de neutrtinos concentrados es en el interior de una piramide, a un tercio de la altura, que es donde se concentran las propiedades que se le atribuyen a la piramide. Todas éstas propiedades son beneficiosas. Entre ellas esta la de prevenir en cáncer y anti-envejecimiento. Hay experimentos que lo corroboran.¿Puedes ilustrarnos al respecto? Adjunto link https://www.youtube.com/watch?v=-5-9waQMENo

De: piramiditis
2013-10-07 12:05

Sí, Teresa, a 1/3 de la altura de las pirámides hay una cantidad de neutrinos enorme. Por eso yo, los bombones me los compro en forma de pirámide y me los trago sin masticar. No sé si me estaré curando algún cáncer, pero van muy bien para la depresión que me da leer ciertos comentarios.

De: Julio
2013-10-08 08:12

Ya te contesto yo Teresa, lo que enlazas es falso, una magufada como algunos gustan de decir, por no decir que muchas de estas "propuestas" rayan en la estafa, cuando no la pasan de largo. Un abrazo.

De: vanessa
2015-03-08 23:05

perdon es que no entiendo, me podria repetir que es helicidad pedro, es que apenas tengo 14 y no entiendo. gracias

De:
2015-08-13 12:54

Interesántisima serie para un lego como yo, y perfectamente explicada como hasta para que yo la entienda. Agradecería si me pudieran responder una pregunta absurda, pero que tiene un sentido para este humilde y nuevo seguidor: Si hubiera una hipotética pantalla, pongamos de 50km2 por darle alguna magnitug, en cualquier lugar de la tierra, capaz de "parar" "todos" los neutrinos que interactuaran con ella, sería capaz alguno de los detectores existentes en la tierra delimitar la ubicación y magnitud de dicha pantalla, ante la falta de llegadas de neutrinos desde ese ángulo? Me refiero a algo parecido al sistema radar que utilizan los murciélagos, por ejemplo, para detectar a sus presas. Tengo entendido que se puede medir la procedencia de los neutrinos debido a su trayectoria recta, pero no alcanzo a comprender exactamente la manera y magnitud que tienen los detectores para hacerlo. Muchas gracias

De: Orion33
2015-09-03 10:11

Hola vanessa yo te contesto si no te importa.

En física de partículas, la helicidad es una magnitud física asociada al espín, obtenida proyectando esa magnitud vectorial sobre la dirección de momento lineal.

Tambien me gustaria plantear una pregunta que puede sonar absurda ¿Se ha estudiado como puede afectar la pequeña interaccion de los nuetrinos a la materia? de ser afirmativa ¿podrias cuales son las conclusiones?

Gracias.

De: Antonio
2016-01-14 21:18

Oscilación del neutrino implica crear energía de la nada, ¿es posible?: En el Sol: Protón+electrón --) neutrón + neutrino electrónico Este neutrino electrónico puede reaccionar con un neutrón y dar la reacción inversa: neutrino electrónico + neutrón ---) Prótón + electrón Pero si fuera cierto que oscila: El neutrino electrónico se puede cambiar a muónico y: neutrino muónico+ neutrón -----) Protón+muón Y como el muón es más pesado que el electrón, se ha creado energía de la nada, ¿es posible?

De: rodolfo
2016-05-10 05:58

hola buenas dia, hasta hoy me animé a comentar. sigo el Tamiz fielmente, temas muy muy muy interesantes.

Pedro ¿usted que sabe de que los neutrinos han superado la velocidad de la luz? ¿esto echaria por tierra la relatividad de Albert?

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