Neutrinos y el viaje espaciotemporal

Neutrinos: partículas capaces de viajar en el tiempo

Más correctamente, el viaje ‘espaciotemporal’, aunque parezca una precisión quisquillosa propia de científicos excéntricos como Emmett ‘Doc’ Brown o la Dra. Ferguson (ambos personajes de ficción). Porque por falta de matices como este, los viajes temporales se convierten en tema de ciencia-ficción. De modo que resulta meridiano: no es posible el viaje en el tiempo sin que se produzca un desplazamiento espacial. Por este, y una infinidad de motivos más, el viaje al pasado resulta físicamente imposible. Ningún ‘condensador de fluzo’ supera este hecho.

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Para entenderlo, supongamos que invento una máquina del tiempo hoy (una de verdad, no como la que informó el Daily Telegraph hace poco más de dos años basada en algoritmos de predicción por contacto). Entonces tendría que esperar varios años para poder regresar al momento en que la creé. Pero en ningún caso podría anticiparme en el tiempo previo a su creación.

Ahora bien, ¿regresaría al mismo punto, coincidente en espacio y tiempo? Difícilmente, porque la Tierra permanece en constante movimiento de rotación y, como nos enseñó Einstein (el hombre que abrió las puertas a los viajes espaciotemporales), la simultaneidad también es relativa.

La metafísica cobra consistencia al considerar otro aspecto. Imaginemos que viajo al pasado y trato de cambiar un suceso desagradable (véase “La Máquina del Tiempo”, de H. G. Wells). ¿Quebraría los hilos del destino produciendo una reacción en cadena? En este caso habría dos posibilidades: 1) que el presente universo se ramificara en tantos como acontecimientos trastocase o 2) que las leyes de la física conspirasen para impedir los cambios. Una vez más, la ciencia anula este argumento y lo relega a los libros. No obstante, aún queda margen para el debate.

Según el eminente Stephen Hawking, y muchos otros astrofísicos reputados, “viajar al futuro no sólo es posible, sino que además sabemos cómo hacerlo”. En esta línea, el físico y divulgador Brian Cox añade: “Cuando aceleramos partículas diminutas al 99,99% de la velocidad de la luz en el LHC de Ginebra (el mayor acelerador de partículas del mundo), el tiempo transcurrido para ellas es una sietemilésima parte del que medimos en nuestros relojes”. De hecho, Hawking cree que el viaje al futuro supondrá la salvación de la humanidad, y aporta cálculos. La proporción ‘un día por un año’ se obtendría viajando en el espacio al 98% de la velocidad de la luz durante 6 años, y cada año en la nave equivaldría a ¡365 años en la Tierra!

Así que, aunque de momento carecemos de la tecnología para explorar el futuro, esta misma: la tecnología, ya nos ha permitido descubrir partículas tan veloces que un día (2012) hicieron creer al equipo OPERA del CERN que la Teoría de la Relatividad estaba siendo puesta en tela de juicio. Se trata de los neutrinos; partículas elementales neutras cuya masa se estima unas diez mil veces menor que la del electrón. En efecto, estas partículas subatómicas elementales, de la familia de los leptones (al igual que los electrones; difieren de los quarks que componen los neutrones y protones), constituyen unidades indivisibles de materia capaces de desplazarse en el espacio a una velocidad tan elevada que “aceleran” al continuo espacio-tiempo, dando así un salto al futuro. Lo que nos revela la Relatividad es que nada viaja en el espacio a mayor velocidad que la luz, ni siquiera estas partículas minúsculas.

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Los neutrinos proceden de una fuente distante en la naturaleza. De hecho se originan como consecuencia de los procesos termonucleares que se dan en el interior de las estrellas, en cantidades tan astronómicas que, solamente del Sol, recibimos diez mil millones de centímetros cuadrados por segundo. Por la razón de que interactúan con la materia muy débilmente resulta complicado estudiar sus características físicas.

Pensad que mientras leéis este artículo, miles de billones de neutrinos están atravesando el techo, vuestro cuerpo y la Tierra entera, sin ser desviados por las partículas elementales que constituyen la materia. Sin embargo, pese a ser tan numerosos su descubrimiento no fue sencillo. Primero tuvo que conocerse la desintegración beta del tritio. El problema humano era ¿cómo generar neutrinos electrónicos aquí en la Tierra? Sin duda requieren de una reacción nuclear que libere ingentes cantidades de energía.

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En 1945 la explosión de la bomba atómica proporcionó suficientes neutrinos. Pero, siete años más tarde, Frederik Reines y Clyde Cowan optaron por un estudio menos destructivo en la planta nuclear de Hanford (Washington). Con todo, no fue hasta 1956 cuando, en la planta de Savannah River (Carolina del Sur) tras repetir con más esmero el experimento, consiguieron detectar por primera vez el neutrino.

¿Cómo lo lograron si una planta nuclear solo produce antineutrinos? Para comprender mejor el proceso, recordemos que una partícula y su antipartícula, solo se diferencian por el signo de la carga eléctrica que transportan (por ejemplo, el electrón es negativo y el positrón positivo, pero en esencia son la misma partícula), o en el caso de partículas neutras por el spin electrónico, en otras palabras, el sentido en que estas giran. Cuando dos partículas opuestas se encuentran, ambas se aniquilan, produciendo consiguientemente una emisión de energía en forma de fotones (hf). Esta energía mesurable derivada de la interacción entre dos partículas es la que nos indica la existencia de las mismas.

Como a menudo sucede en la ciencia, la existencia del neutrino se sospechó antes de poder demostrarlo: Wolfgang Pauli lo propuso en 1930 y tres años más tarde Enrico Fermi lo bautizó. La cuestión radicaba en cómo identificar una partícula de masa aparentemente despreciable carente de carga. A diferencia de otros que fallaron en el intento, Reines y Cowan emplearon un blanco de 400 litros de una mezcla de agua y cloruro de cadmio, con la que pudieron neutralizar la antipartícula y, así, encontrar al neutrino.

Neutrino

Transcurrido medio siglo, los neutrinos siguen abriendo multitud de interrogantes. Buena parte de estos tocante a su masa, casi nula (<4,5 pm·ym), que le permite rozar la velocidad de la luz en el vacío. De ahí la controversia suscitada en el año 2012. Para tranquilidad de la comunidad científica internacional, meses más tarde de que los científicos del CERN asegurasen que un haz de neutrinos recorría 730 kilómetros 60 nanosegundos más rápido que la luz, sus homólogos del laboratorio Gran Sasso (Italia), en el proyecto ICARUS, receptores al otro extremo del acelerador de partículas, aclararon que el haz de neutrinos registrado en sus equipos generó un espectro de energía que coincide totalmente con el de partículas que viajan a la velocidad de la luz, no superior.

De modo que los postulados relativistas continúan física y matemáticamente en vigor. Esto se traduce en la posibilidad del viaje al futuro, y nos concede un margen para seguir especulando dentro de una ciencia-ficción verosímil. Los neutrinos constituyen una prueba fehaciente.

Los últimos avances obtenidos por el centro VirginiaTech hace solo unas semanas, en el desarrollo de nuevos métodos para detectar las interacciones de los neutrinos, arrojarán más luz sobre estas partículas todavía enigmáticas y, empero, las segundas más abundantes en el universo después de los protones. Y, tal vez, con un poco de ‘suerte’, la tecnología proporcione en breve dispositivos capaces de emular a los neutrinos en sus viajes espaciotemporales.

Para saber más sobre la relatividad y la posibilidad de los viajes en el continuo espacio-tiempo visita http://spaceplace.nasa.gov/review/dr-marc-space/time-travel.sp.html

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