Premio Nobel al estudio del Universo

Annia Domènech / 11-10-2002

Los neutrinos y rayos X están celebrando su Premio Nobel por todo lo alto. No todos los días se destaca la relevancia de pequeños elementos del cosmos en el conocimiento del Universo. Además, ambos son de lo más discretos. La radiación X, que llega del espacio, es incapaz de atravesar la atmósfera terrestre; hay que ir a buscarla allí fuera. Por otro lado, los neutrinos procedentes en su mayor parte del Sol atraviesan continuamente nuestros cuerpos sin que nos apercibamos y no es nada sencillo demostrar su existencia.

Con ellos, recibirán el premio tres científicos que con sus trabajos experimentales les han ayudado a dar el salto al estrellato. El estadounidense Raymond Davis Jr y el japonés Masatoshi Koshiba detectaron los neutrinos cósmicos; y Riccardo Giacconi, genovés nacionalizado estadounidense, inició un nuevo ámbito de estudio en Astrofísica, el de los rayos X, actualmente de gran importancia.

En 1930, se propuso la existencia de una partícula que explicaba la conservación del momento en dos decaimientos radioactivos y la desintegración del neutrón. Era más pequeña y de masa nula o casi, y sin carga, por lo cual se bautizó como neutrino. Con la mejora del modelo de conservación de la materia, se introdujeron partículas parecidas a los electrones pero de mayor masa: los muones, y tauones. Respecto a los neutrinos, se determinaron tres tipos: electrónico, muónico y tauónico.

Cada vez que un átomo se desintegra (radioactividad) produce neutrinos. Por ejemplo, se generan en los ciclos de producción de energía de las estrellas; en los reactores nucleares o en la atmósfera de la Tierra cuando los rayos cósmicos procedentes del Sol causan decaimientos radioactivos.

Los neutrinos son partículas "fantasmas", capaces de atravesar prácticamente toda la Tierra de banda a banda sin chocar con casi nada. Esto es debido a que interactúan débilmente con la materia porque no tienen carga eléctrica y tienen una masa nula o muy pequeña. Ahora mismo te están atravesando miles de millones de neutrinos sin que te des cuenta.

Davis utilizó un tanque lleno de líquido en una mina de Estados Unidos para detectar los neutrinos solares. Koshiba, en Japón, amplió sus experimentos al construir el Kamiokande, y, posteriormente, el Super Kamiokande, grandes telescopios de neutrinos que siguen el mismo principio que el de Davis. Básicamente, el neutrino al colisionar con algunos átomos de estos detectores produce un decaimiento radiactivo que puede ser detectado.

Gracias a estas investigaciones se ha descubierto que los diferentes neutrinos (el electrónico, el muónico y el taónico) son tres formas del mismo elemento; se habla de oscilaciones adiabáticas, de la helicidad del neutrino o de sus sabores; por tanto, la masa de esta partícula parece ser distinta de cero. Durante largo tiempo, hubo el misterio de los neutrinos perdidos del Sol: se contaban parte de los esperados, y era porque los detectores sólo captaban los neutrinos que llegaban con uno de sus tres sabores.

Los rayos X son conocidos por el escudriño al que someten a tejidos humanos y otros materiales sólidos revelando su contenido; sin embargo su capacidad de penetración no es la misma para todos los materiales y son incapaces de atravesar la atmósfera terrestre. Por ello, hay que ir al espacio para recibirlos, con instrumentos a bordo de cohetes, globos o satélites. Es evidente que la astronomía moderna dispone de medios de observación del Universo que permiten trabajar en rangos del espectro electromagnético antes desconocidos, como el radio, infrarrojo, ultravioleta, rayos X y rayos gamma, muchos de los cuales no llegan a la superficie terrestre porque son absorbidos por la atmósfera.

Gran parte de la Astrofísica actual se estudia por rayos X, pero hace aproximadamente cuarenta años nadie sabía nada de su emisión por objetos astronómicos, el conocimiento estaba limitado al rango visible del espectro electromagnético (la luz que detectan nuestros ojos) y a las ondas de radio. Es decir, se veían las estrellas con telescopios ópticos y se "escuchaban" con radiotelescopios.

Giacconi, investigador cuya trayectoria está asociada a la NASA y a otros grandes proyectos como el ESO (European Southern Observatory-Observatorio Europeo Austral), abrió la ventana observacional de los fenómenos astronómicos de mayor energía: la astronomía de rayos X, que es el estudio de objetos que emiten a frecuencias unas mil veces superiores a las de la luz visible. Este investigador de origen italiano diseñó los satélites Uhuru y HEAO2 (High Energy Astronomy Observatory 2 - Observatorio Astronómico de Altas Energías 2), que fueron pioneros en los años 70 detectando las primeras emisiones en rayos X. Desde entonces, se han descubierto nuevos tipos de objetos que emiten principalmente en rayos X como los agujeros negros en estrellas binarias, los agujeros negros de gran masa en los centros de las galaxias, la emisión difusa del gas caliente en cúmulos de galaxias o las fuentes explosivas de rayos gamma. Ahora, las observaciones en este rango electromagnético son una técnica más, y muy avanzada, de la astronomía. Los últimos satélites de rayos X como Chandra (de NASA) o XMM-Newton de la Agencia Espacial Europea son capaces de detectar la emisión de rayos X de objetos en el límite del Universo conocido.

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El autor

Annia Domènech es Licenciada en Biología y Periodismo. Periodista científico responsable de la publicación caosyciencia.

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