El universo que contemplamos está tejido con “cosas” de diversa índole (materia, energía, espacio y tiempo), pero durante milenios no hemos estado de acuerdo en cuál era la naturaleza última de esas “cosas” ni en hasta dónde podían fragmentarse. Si tomamos un cuchillo y empezamos a partirlo, ¿dónde hallaremos el límite infranqueable de la división? Aquellos sabios de la Antigüedad se preguntaron lo mismo: si continuamos cortando, ¿llegaremos a un fragmento imposible de desmenuzar? De esta reflexión nació el término átomo (atomos, aquello que no puede partirse), acuñado por Leucipo y refinado por Demócrito en el siglo V antes de Cristo.

Sin embargo, cuando siglos más tarde con la ayuda de la física y la química moderna, descubrimos que el átomo sí era divisible y que, de hecho, tenía su propia arquitectura interna: un núcleo diminuto de protones y neutrones rodeado por una nube de electrones. Y al profundizar aún más, al explorar colisiones de alta energía y radiación cósmica, aparecieron partículas subatómicas que ni siquiera forman la materia cotidiana de nuestro entorno. Es así como conocimos a una de las partículas más inquietantes: el neutrino, un fantasma subatómico.

Los neutrinos

Y es que los neutrinos interactúan tan débilmente con la materia que pueden atravesar la Tierra entera sin que nada los detenga. Tiene masa (aunque tan diminuta que durante décadas no supimos cuánto) carece de carga eléctrica y evita a los campos electromagnéticos como si no existieran.

Por estas características, el neutrino nos ofrece un lienzo fascinante para la física fundamental. Atraviesa estrellas, planetas y reactores nucleares con soltura (si un bloque de plomo de un año luz de espesor solo detiene la mitad de los neutrinos que lo golpean, resulta evidente que no hay prácticamente nada capaz de frenar su ímpetu). Además, la gravedad apenas altera su trayectoria (su masa minúscula hace que su mundo sea casi ajeno a la curvatura del espacio tiempo), y su interacción con la materia es tan escasa que para detectarlo necesitamos montajes de dimensiones colosales.

100 metros agua

Mencionemos ahora la velocidad, esa frontera que la Relatividad restringe para los objetos con masa. Einstein estableció que ningún objeto con masa puede acelerar hasta superar la velocidad de la luz en el vacío. Dejando de lado adjetivos y matices, muchas veces simplificamos en exceso aquella conclusión y damos por sentado que “nada puede ir más rápido que la luz”. Sin embargo, las partículas no siempre viajan en el vacío.

Cuando la luz atraviesa un medio como el agua, sus fotones se ven retardados por las interacciones con las moléculas del líquido (esto da pie al fenómeno de la refracción, por el cual un lápiz sumergido parece doblarse en la interfase aire‑agua). En cambio, los neutrinos (al no interactuar apenas) circulan con una velocidad prácticamente intacta. Si la luz se retrasa lo suficiente al cruzar el agua, los neutrinos pueden llegar a ser más veloces que los fotones en ese medio concreto. Puesto en números, la luz viaja a 300.000 km por segundo en el vacío y los neutrinos la siguen muy de cerca.

Una luz azul

De este contraste emerge uno de los espectáculos más sorprendentes de la física de partículas: la radiación de Cherenkov. Para entenderla, imaginemos el chasquido de un látigo. La punta del látigo supera la velocidad del sonido, pero las ondas sonoras, por definición, no pueden acompañar a su extremo. Se comprimen y forman un frente de onda que genera su característico sonido de estallido. De modo análogo, cuando una partícula cargada excede en un medio la velocidad de la luz local, las ondas electromagnéticas que produce se arremolinan por delante de ella y conforman un frente de onda luminoso.

El resultado es un resplandor azul brillante, ese fulgor cerúleo que ilumina el agua de los reactores nucleares y que permite a los detectores de neutrinos “ver” el paso de estas esquivas partículas. Los inmensos tanques de agua o los gigantes paneles de hielo antártico (como en el experimento IceCube) y los detectores bajo el lago Baikal utilizan fotomultiplicadores estratégicamente colocados para captar ese destello. Cada chispa azul que registran es la huella de un neutrino que, en su silenciosa travesía, ha logrado perturbar nuestro mundo imperceptiblemente.

QUE NO TE LA CUELEN:

• Aunque la inauguración del Baikal-GVD fue noticia relevante con cierto peso mediático no es ni el detector de neutrinos más grande ni el primero que se construye aprovechando el agua helada que la naturaleza nos brinda. En la Antártida se encuentra el Ice Cube, el cual cuenta con más de 1 kilómetro de ancho y dos y medio de profundidad. Gracias a él y a otros de menor tamaño como Antares, que flota en nuestro Mediterráneo, podemos estudiar el cosmos de una forma diferente, localizando intensas fuentes de neutrinos que revelan procesos que podrían permanecer ocultos para los telescopios convencionales (de radiación electromagnética).

REFERENCAIS (MLA):

• Enrico Fermi. Tentativo di una Teoria Dei Raggi β. Nuovo Cimento, vol. 11, artículo nº 1 (1934)
• Clyde Cowan, Frederick Reines et al. Detection of the Free Neutrino: a Confirmation. Science, vol. 124, is. 3212, pp. 103-104 (1956)
• Phys.org. 2021. Russia deploys giant space telescope in Lake Baikal. [online] Available at: [Accessed 15 March 2021].
• Spiering, C., 2020. Neutrino Detectors Under Water and Ice. Particle Physics Reference Library, pp.785-822.