Kajita i McDonald: Nobel de Física 2015 per l'oscil·lació dels neutrins

Als anys 20 del segle passat la física havia donat un tomb extraordinari a la mecànica clàssica de Newton. En aquells temps Hubble descobria la llei que porta el seu nom (evidentment) sobre l'allunyament de les galàxies i l'expansió de l'univers, la teoria de la relativitat d'Einstein començava a ser verifica experimentalment i Planck, Schrödinger, Heisenberg. Dirac, Bohr i Born consolidaven la física quàntica.

L'any 1927 té lloc la conferència de Solvay, que reuní les ments més brillants de l'època en física (Picard, Schrödinger, Heisenberg, Lorentz, Einstein, Plank, Curie, Compton...), una espècie de Gran Hermano però amb nivell intel·lectual.

Assistents a la conferència de Solvay

En aquells temps la radioactivitat estava força desenvolupada però en un tipus de reacció de desintegració radioactiva havia alguna cosa que no acabava de quadrar. En la desintegració anomenada beta un nucli radioactiu es converteix en un altre nucli radioactiu alliberant un electró, En les desintegracions ha de conservar-se la quantitat de càrrega elèctrica, que es conservava, però no es conservava l'energia, que també s'havia de conservar. Wolfgang Pauli es va posar a investigar el problema i va proposar que l'energia que faltava era conseqüència d'una nova partícula que compartia l'energia amb l'electró. Com que la càrrega elèctrica ja es conservava aquesta nova partícula no n'hauria de tenir, havia de ser neutra, així que Pauli l'anomenà "neutró". Compte que no és el que avui en dia anomenen neutró, els neutrons es van descobrir l'any 1932. Com Pauli no va assistir a la famosa conferència high level de Solvay, el 4 de desembre de 1930 escriu aquesta carta als conferenciants. 

Una de les cartes més famoses de la història de la física

L'any 1934 James Chadwick descobreix el que avui coneixem com a neutró, amb la qual cosa Pauli havia de canviar el nom a la seua partícula. No podia ser la mateixa perquè les masses de les dues partícules, la del neutró i la del "neutró de Pauli" eren molt diferents.

Tot i la teoria matemàtica, el neutrí continuava sense trobar-se. Va ser a partir del polèmic projecte Manhattan de la bomba atòmica on es va tenir la idea de trobar neutrins a la Terra. Frederick Reines i Clyde Cowan engeguen el projecte Poltergeist, anomenat així perquè detectar neutrins hauria de ser molt complicat ja que rarament interaccionen amb la matèria, d'aquí el nom de "ghost particle" que rep el neutrí. Finalment, el 14 de juny de 1956 en un detector de Savannah River (Carolina del Sud) demostren l'existència del neutrí. El següent telegrama el van enviar a Pauli per fer-li sabedor que sí, que tenia raó, i que el neutrí existia:

El telegrama que Reines va fer arribar a Pauli.

Pauli, que es trobava al CERN quan va rebre el telegrama va obrir una ampolla de cava per celebrar-ho. Faltaria més.Reines va rebre el Nobel de Física l'any 1995 per aquest descobriment, Cowan havia mort el 1974. El 1988 Leon Lenderman (qui anomenà "partícula divina" al bosó de Higgs), Melvin Schwartz i Jack Steinberger obtenen el Nobel pel descobriment de dos tipus de neutrins (el muònic i l'electrònic). L'any 2000 es confirmà l'existència d'un tercer tipus de neutrí (el tauònic).

Els neutrins de ParticleZoo

Aquesta setmana, Takkaki Kajita (Universitat de Tokio) i Arthur B. McDonald (Queen's University) de han estat guardonats amb el Nobel de Física 2015 pel descobriment de l'oscil·lació dels neutrins, la qual cosa demostra que la partícula té massa. Clar, això que potser vostès diran "i a mi què?" té la seua importància, més que res perquè el model estàndard de partícules suposava que el neutrí era una partícula sense massa. L'oscil·lació dels neutrins consisteix en el fet que un neutrí es converteixi en un altre tipus de neutrí. El Sol és la principal font de neutrins i només emet neutrins electrònics, imagini's si emet neutrins que en només tres segons 2·10¹¹ neutrins poden travessar 1 cm² de la seua pell, Per això a la dècada dels 60 Ray Davis construí un detector de neutrins electrònics, però "oh!" van adonar-se que només detectava un 34% dels neutrins segons els càlculs del físic John Bahcall. Què passava amb el detector? Estava fet per Pepe Gotera i Otilio? No. Els neutrins electrònics, en el seu viatge des del Sol, es transformaven en neutrins muònics i tauònics, i per això el detector era incapaç de valorar-los.

Apunts del dr Kajita, que li ha valgut el Nobel

L'any 1998, des de l'experiment Kamiokande liderat per Kajita i el 2001 amb l'experiment  SNO dirigit per McDonald confirmaven tot això.

Si vol saber una mica més:

- ¿Cómo atrapar un neutrino? (Descripció del detector de neutrins)

- Quants neutrins caben en una caixa?

- La massa del neutrí: una crisi i el futur.