Doctor Gonzalo Palma (Académico Universidad de Chile)

El reconocimiento que la Real Academia de Ciencias Sueca hizo al trabajo de estos dos científicos, se debió a que ambas líneas de investigación, por separado,  lograron resolver el enigma de los neutrinos al descubrir sus oscilaciones, un hallazgo que prueba que tienen masa y que desafía al actual Modelo Estándar de la física de partículas. Para la comunidad científica la prueba de que los neutrinos experimentan una metamorfosis durante su recorrido, ya sea desde el Sol a la Tierra o desde las capas altas de la atmósfera hasta la superficie de nuestro planeta, fue catalogada como un hallazgo fundamental para la física en pos de una comprensión más cabal del universo. El equipo japonés llegó a estos resultados capturando neutrinos originados en las reacciones entre rayos cósmicos y la atmósfera terrestre; mientras, los expertos canadienses, orientaron sus esfuerzosen atrapar aquellos neutrinos provienentes del Sol.

Kajita nació en 1959 en Higashimatsuyama (Japón) y se doctoró en 1986 en la Universidad de Tokio, de la que es catedrático y donde dirige el Instituto de Investigación de Rayos Cósmicos. McDonald, por su parte, nació en Sydney (Canadá) en 1943, se doctoró en el Instituto de Tecnología de California, en Pasadena (Estados Unidos) en 1969, y actualmente, se desempeña como catedrático emérito de la Universidad Queen's de Kingston, en Canadá.

Respecto a los alcances de estas investigaciones y su importancia para el campo de la física de partículas, diario ConCiencia, sostuvo una conversación con el académico de la facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas de la Universidad de Chile, Doctor Gonzalo Palma.

Doctor Palma ¿Qué son estas partículas llamadas "neutrinos"?

Los neutrinos son parte de lo que se conoce como "Modelo Estándar" de la física de partículas. Este modelo es básicamente la teoría que describe el mundo de las partículas subatómicas, que esencialmente nos dice que este dominio posee, por un lado, partículas que se clasifican en la categoría de "fermiones" y por otro, de "bosones", que son aquel tipo de partículas que acarrean fuerzas. Por lo tanto, el Modelo Estándar, fundamentalmente, es una descripción del universo de las partículas subatómicas en términos de las partículas propiamente tales, y de las fuerzas que interaccionan entre ellas. Los neutrinos vendrían a ser parte de este conjunto de partículas. Puntualmente, se trata de fermiones - por lo tanto son parte del Modelo Estándar - que pueden interactuar con otras partículas mediante cierto tipo de fuerzas (bosones).

¿Cuál es la importancia para la Física, que ambos premios Nobel, Kajita y Mc Donald, hayan descubierto que estas partículas elementales sí tienen masa?

Al respecto, hay que corregir algunas apreciaciones. El trabajo de ambos premios Nobel, se llevó a cabo, principalmente, alrededor de la década de los '90. Antes de ellos, ya se habían hecho una serie de experimentos, que habían confirmado el hecho que los neutrinos sí tienen masa. La verdad es que ellos no son los primeros en dar con este resultado. Su trabajo se suma a una secuencia de investigaciones previas y más bien, lo que hicieron, es dar las pruebas definitivas de que, efectivamente, los neutrinos tienen la propiedad de tener masa debido a sus oscilaciones. La primera confirmación de que los neutrinos poseen esta característica, viene de principios de los años '60, a partir de un experimento conocido como Homestake, que corresponde al primer observatorio de neutrinos construido al interior de una mina en Estados Unidos. Este experimento corrobora las teorías que se habían venido desarrollando desde los '50, por parte de físicos teóricos. La primera idea de que los neutrinos pueden oscilar, proviene de un físico italiano llamado Bruno Pontecorvo, quien propuso esta idea alrededor del año 1953. Por tanto, estos experimentos que se hicieron en los '90 y que este año se están premiando con el Nobel, son producto de un largo ejercicio, que involucra el trabajo de muchos físicos, tanto teóricos como experimentales, que está ratificando algo que ya se sospechaba de hace mucho tiempo. Pero la primera confirmación ya existía desde hace décadas. Incluso, el físico experimental que lideró este primer estudio (Homestake) realizado en 1960, de nombre Raymond Davis, ya había obtenido el Nobel por sus mediciones en 2002 y en parte también, por haber confirmado esta oscilación de los neutrinos, aunque el Nobel con que fue galardonado, se debió a una serie de muchos otros trabajos desarrollados por él. Supongo, que debería haber sido premiado nuevamente en esta oportunidad, si no hubiera fallecido el 2006.

La importancia de entender que los neutrinos oscilan es muy grande, porque nos habla de la naturaleza de estos fermiones que son muy enigmáticos, ya que son muy difíciles de ver. Una de las propiedades esenciales que tienen los neutrinos es que no tienen carga, y por eso justamente se llaman neutrinos, como para recordarnos esa propiedad. Eso hace que estas partículas sean extremadamente difíciles de observar, pues los neutrinos no interactúan a través de la fuerza electromagnética, ya que no tienen carga, pero interactúan mediante otra fuerza llamada Fuerza Débil. Como dice su nombre, consiste en una fuerza que es muy tenue. Por lo tanto, los neutrinos apenas interactúan con otro tipo de partículas, como electrones, protones o neutrones. Generalmente es muy difícil detectar a un neutrino y esta propiedad de las oscilaciones nos habla de la naturaleza excéntrica de estas partículas que se sale del Modelo Estándar. Éste no contiene esta propiedad como algo intrínseco que entendamos desde el propio modelo. La confirmación de que los neutrinos oscilan, significa que estamos hablando de Física nueva, que no se encuentra dentro de aquello que llamamos Modelo Estándar. Por lo tanto, estas observaciones son la llave hacia una nueva Física que todavía no conocemos.

¿Cómo se originan y dónde se forman estas partículas?

Los neutrinos se originan en una serie de eventos que son bastante comunes. Por ejemplo, hay un tipo de fenómeno que se llama Decaimiento Beta, que es muy frecuente y que consiste, básicamente, en la conversión de un neutrón en un protón o viceversa, ya que los protones también pueden convertirse en neutrones bajo ciertas condiciones. Originalmente se estableció que un neutrón decae en un protón y al hacerlo, libera un electrón y eso conserva la carga en el proceso. El neutrón es una partícula neutra, que se convierte en un protón que, para mantener la carga en el proceso, libera un electrón. Así era como se entendía preliminarmente el Decaimiento Beta. No obstante, las mediciones revelaban que algo no andaba bien con ese fenómeno. Posteriormente, un físico austríaco llamado Wolfgang Pauli, propuso que para que el proceso fuera bien entendido - porque al hacer las mediciones algo no marchaba bien - probablemente había una tercera partícula participando en el fenómeno. Por ende, postuló la existencia de los neutrinos, justamente para resolver ese "puzzle" que había en torno al Decaimiento Beta. Entonces su reflexión fue la siguiente:... acá tiene que haber una tercera partícula que es emitida en el momento en que el neutrón decae en un protón. Entonces, no solamente libera un electrón, sino que también se libera un neutrino (en este caso en realidad es un antineutrino). Al aceptar esta premisa, el proceso calzaba bien respecto a lo que se pretendía medir. Por tanto, había que postular la existencia de una partícula que no se conocía en esa época y, de hecho, hubo que esperar un tiempo para confirmar que los neutrinos realmente existían. Al principio eran partículas solamente hipotéticas, que habían sido incorporadas con el propósito de que el Decaimiento Beta pudiera entenderse bien desde la teoría.

El Decaimiento Beta ocurre en todas partes. Por ejemplo, en nuestros cuerpos, cada cierto tiempo, un neutrón se convierte en un protón o viceversa y liberamos, por lo tanto, neutrinos. También en el Sol y en general, en las estrellas, se crean muchos neutrinos, porque dentro del Sol se producen colisiones entre partículas de forma muy energética, en particular protones. Cada vez que dos protones colisionan, donde lo más frecuente es que esto ocurra, generan una partícula denominada Deuterio, compuesta de un protón y un neutrón. Si colisionan dos protones y forman una partícula que consiste en un neutrón y un protón, entonces uno de los dos protones se convirtió en un neutrón. De nuevo estamos frente a un ejemplo de Decaimiento Beta, y lo que en este caso se libera es un positrón (antielectrón) y un neutrino también. Mediante esta explicación, vemos que el Sol genera con mucha frecuencia neutrinos y a éstos se les llama simplemente Neutrinos del Sol. También en épocas tempranas del Universo, hubo un proceso en el que se crearon muchos neutrinos. Como hemos sido capaces de reconstruir la historia del Universo, estudiando dicho proceso se ha podido establecer que los neutrinos son una de las partículas más abundantes que hay en todo el Universo. Después de los fotones - porque el Universo está lleno de luz - vienen los neutrinos en orden a su abundancia.

Doctor Ud. nos habló de la "Fuerza Débil" ¿En qué parte del proceso de formación de neutrinos se hace presente esta fuerza?

En el Modelo Estándar, nuestra visión del mundo de las partículas subatómicas consiste en que hay dos clases de partículas: las que llamamos fermiones y las que llamamos bosones. Los bosones son los que identificamos como portadores de fuerzas, es decir, éstos transmiten la fuerza entre fermiones. Por ejemplo, actualmente entendemos la fuerza electromagnética como un intercambio de fotones, es decir, un intercambio de luz. Los fotones, que son partículas portadoras de luz, también son portadoras de fuerza electromagnética. Pensar en las fuerzas como partículas también, es una visión fantástica del mundo subatómico. Cuando sentimos una fuerza, básicamente es el intercambio de partículas portadoras de fuerza. Aunque esto no es parte del Modelo Estándar, sospechamos que la fuerza gravitacional está mediada por el intercambio de gravitones, que vendrían a ser los portadores de esta clase de fuerza. Esto aún no está confirmado, pero creemos fuertemente que es así. Por lo tanto, el hecho que sintamos la atracción hacia el centro de La Tierra, puede ser concebido como el intercambio de gravitones entre nosotros y La Tierra.

Ya mencioné dos fuerzas; la electromagnética y la gravitacional. Luego, a nuestro entender, existen dos fuerzas más que son menos mencionadas. Una es la Fuerza Débil y la otra es la Fuerza Fuerte. La primera de ellas, tiene sus propios portadores de fuerza o bosones y la segunda también. Las partículas que portan la Fuerza Fuerte las llamamos gluones y las partículas que portan a la Fuerza Débil se dividen en dos tipos que son los bosones z y los bosones w. Las otras partículas son los fotones, que generan luz y son portadores de fuerza electromagnética y los gravitones por cierto.

Si tuviéramos que desglosar el Decaimiento Beta, tendríamos que recordar que consiste en un neutrón que se convierte en un protón y libera un electrón y un antineutrino. El neutrón, básicamente, se divide en tres partículas. Lo que comprendemos que realmente ocurre, es que el neutrón se convierte en protón y al hacerlo, libera un bosón w, que es uno de los portadores de la Fuerza Débil.  Es el bosón w el que después decae en un electrón y en un antineutrino. Ahí está el rol de la Fuerza Débil en este proceso, la cual es una partícula (bosón w), que se libera del neutrón, se convierte en protón y después decae en un antineutrino y un electrón.

¿Qué trascendencia tendrá para la ciencia la ruptura de un paradigma sostenido por la Física Estándar en torno a las partículas que conforman la materia?

No quisiera decir que acá hay una ruptura de un paradigma propiamente tal en el sentido original de la palabra acuñada por Kuhn para el caso de la ciencia, básicamente, porque la necesidad de que existan neutrinos - que fue una necesidad teórica - , aún se mantiene dentro del paradigma de la Física de Partículas. Todo esto está muy anclado a este campo de estudio, el cual tiene su propio lenguaje matemático que nos permite entender el comportamiento e interacción entre partículas. No quisiera afirmar que estas propiedades nuevas de los neutrinos constituyen un cambio de paradigmas, más bien son una consecuencia del paradigma que ya tenemos, que consiste en lo que llamamos Teoría de Campos, que es el lenguaje matemático que habla sobre todos estos procesos, habla sobre los neutrinos, habla sobre otras partículas elementales y sobre las fuerzas que permiten que estas partículas interactúen entre ellas. Lo que sí podemos afirmar, es que la propiedad que tienen los neutrinos de poder oscilar entre ellos, si bien es una propiedad que podemos acomodar dentro del Modelo Estándar, no está completamente explicada por éste. Esto nos indica que todavía hay un ingrediente que falta. Hay algo que aún no entendemos del Modelo Estándar que hace que los neutrinos oscilen entre distintos sabores. Los neutrinos se dividen en tres clases que llamamos sabor, los cuales son sabor electrónico, muónico y tauónico, y ellos oscilan entre estos tres sabores. Para que la oscilación ocurra, necesitamos algo extra que todavía no sabemos bien lo que es. Lo que sí creemos es que este descubrimiento tiene la llave hacia algo adicional. La forma en que pensamos sobre lo adicional, también se circunscribe al paradigma mismo. No tenemos las herramientas para pensar fuera del paradigma todavía, sino que sospechamos que lo más probable es que existan unas partículas adicionales que estén cumpliendo un rol. Hay partículas que no son parte del Modelo Estándar; hay que postularlas y, finalmente, éstas explicarían por qué los neutrinos oscilan en tres sabores. Existen varias propuestas, no es una sola hipótesis la que explicaría cómo introducir partículas adicionales al Modelo Estándar. Hay propuestas que son más fáciles de aceptar que otras, por ejemplo, una de ellas involucra la existencia de otro neutrino adicional - un cuarto neutrino - , que tendría propiedades distintas y que podría interactuar a través de una nueva fuerza, de un nuevo bosón, que posibilitaría que los neutrinos que conocemos interaccionen con este cuarto neutrino y eso estaría creando las oscilaciones. Este es un modelo que se ha propuesto y que nos gustaría confirmar a futuro a través de experimentos más avanzados. Pero dentro del concepto Kuhniano de paradigma, creo que esto no significa para nada un cambio, al contrario, es una gran confirmación del poder del paradigma actual de la Física de Partículas y de la Teoría de Campos en particular.

¿En qué consisten las tres identidades que se conocen de los neutrinos, esto es la identidad electrónica, muónica y tauónica?

Sabemos que en el Modelo Estándar todas las partículas tienen neutrinos electrónicos, muónicos y tauónicos, que son, de alguna forma, "hermanos" de otras tres partículas que son el electrón, el muón y la partícula de Tao (tauón). Tenemos estos tres grupos, pero además sabemos que hay tres familias de quarks. Ahí están el quark up, el down, el charm, el strange, el top y el bottom, los cuales vienen de a pares en el orden mencionado. Por lo tanto, el Modelo Estándar se separa en estas tres familias, que están de alguna forma conectadas. Por ejemplo, el electrón y el neutrino electrónico vienen apareados, pero también se podrían agrupar en esa familia, el quark up y el down, ya que hay una relación entre todas estas partículas. Luego viene la segunda familia, que más que familia los llamamos otra generación de partículas, que son el muón, el neutrino muónico y los quarks charm y strange. Por último, la tercera generación de partículas, que son el tauón, el neutrino tauónico y los quarks bottom y top. Todavía no entendemos bien por qué son tres familias, pero el Modelo Estándar se organiza de esta forma y el hecho de que existan estas oscilaciones, nos viene a confirmar que estas tres familias se comunican entre sí. El significado de que el neutrino electrónico, el muónico y el tauónico, estén oscilando entre sí, nos dice que las tres familias se están comunicando de cierta forma. De hecho, algo similar ocurre entre los quarks, muy parecido a lo que pasa con las oscilaciones de los neutrinos, en el sentido que las tres familias de quarks se ven de una forma u otra, a través de procesos similares a las oscilaciones. Surge una pregunta muy abierta ¿Qué es lo que origina que sólo sean tres familias y no cuatro? Es algo que aún no entendemos bien, pero sí suponemos que solamente son tres familias y ahí termina todo. Sin embargo, podría resultar que no fuera así. Tampoco entendemos bien cómo es que ocurre la comunicación entre estas tres generaciones. Y nuevamente, este resultado de que los neutrinos están oscilando entre ellos, nos está dando la clave de que hay algo ahí. La respuesta está a la vuelta de la esquina. Necesitamos entender y de esa forma, se nos estaría abriendo la puerta hacia una nueva Física. Todo esto reafirma la importancia de los resultados de estas investigaciones en los años '90, pero que como lo comenté anteriormente, partieron en la década del '50.

¿Cómo funcionan los súper detectores utilizados para la captura de estas partículas, como el Super Kamiokande de Japón y el Sudbury Neutrino Observatory (SNO) utilizado en Canadá?

Funcionan de una forma similar a como se originan estas partículas. Revisemos una vez más como se generan estas partículas. Mencioné que un neutrón puede convertirse en un protón y liberar un electrón y un antineutrino. Miremos este mismo proceso pero al revés. Supongamos que tenemos un protón que es golpeado por un neutrino, consecuencia de esta colisión ambos se mezclan dando lugar a un neutrón y a un antielectrón (por conservación de carga). Si golpeas fuertemente un protón con un neutrino, puedes generar un neutrón con un positrón. Este es el proceso inverso al que genera al neutrino primeramente. Esto es lo que ocurre en este experimento, los que consisten básicamente en unos contenedores con mucha agua, por lo tanto, con muchos protones, donde se tiene la esperanza que un neutrino que esté pasando por este detector, en cierto momento, va a golpear a alguno de los protones que contiene este estanque lleno de agua. Cuando eso ocurra, ese protón va a convertirse en neutrón y libera un electrón que, como está cargado, va a salir disparado fuera del agua y va a dejar una traza tras de sí, a la cual se le llama Radiación de Cherenkov, que es una radiación electromagnética que se manifiesta cuando una partícula cargada se mueve, en especial, dentro del agua. Estos grandes contenedores están rodeados de detectores que rastrean esa radiación, ya que están instalados con el fin de captar la emisión de luz de la traza que deja la partícula cargada. Luego, al ser detectada esta radiación, se infiere el origen de la reacción, la que mayoritariamente es provocada por la acción de un neutrino. Esa es la idea esencial de su funcionamiento. Muchas de estas partículas son producidas fuera del detector. La partícula cargada realmente fue producida fuera del detector, pero penetra en éste y en ese lugar se puede medir la radiación y reconstruir el evento inicial que fue la llegada del neutrino. Básicamente esa es la forma en que operan estos grandes detectores de neutrinos.

¿En qué consiste la oscilación que experimentan estas partículas en su viaje desde el Sol a la Tierra?

Lo que uno llama oscilación es el hecho que un neutrino que se mueve en el vacío del espacio, puede ir mutando desde un sabor a otro. Es decir, si por ejemplo, originalmente tenemos un neutrino electrónico y éste está viajando por el espacio, tiene una chance de mutar, ya sea en un neutrino muónico o en un neutrino tauónico. La teoría no nos dice en cual de los dos va a mutar, pero sí nos indica que existe ocasión que mute en alguno de los otros dos con cierta probabilidad. Se trata de un efecto cuántico en el cual el neutrino puede ir mutando su identidad y donde nosotros no podemos predecir precisamente en cual, pero sí podemos hacer estimaciones probabilísticas, como lo solemos hacer en la cuántica habitualmente. Ocurre que en el Sol se generan, principalmente, neutrinos electrónicos, los cuales viajan desde su fuente de origen a todas partes, y aquellos que en particular viajan hacia la Tierra, antes de su arribo, van a tener la probabilidad de que una fracción importante de ellos muten en neutrinos muónicos o tauónicos. Efectivamente, se puede hacer el cálculo y predecir en qué porcentaje se esperaría que esto ocurra. El experimento canadiense (de Mc Donald), que se llama SNO, básicamente está dedicado a medir neutrinos solares y si no hubieran oscilaciones, uno esperaría que todos los neutrinos fuesen electrónicos, que es como se generan en el Sol. Sin embargo, se ha encontrado una fracción mucho menor a la que uno predeciría de no haber oscilaciones. Como la fracción es menor, se deduce que en esa situación, los neutrinos oscilaron de un sabor a otro y eso es esencialmente el proceso. Algo similar ocurre con el Super Kamiokande, el cual está diseñado para observar neutrinos atmosféricos, que son generados producto de la interacción entre rayos cósmicos y nuestra atmósfera. La teoría predice que, principalmente, son neutrinos muónicos los que se originan en la atmósfera, pero desde que son producidos en ese estrato hasta que pasan por el detector, hay una fracción importante que dejó de ser muónico y se transformó en algo más; tauónicos por ejemplo. Lo que hace el detector, es medir el déficit de neutrinos muónicos, por el simple hecho que no ve las trazas de los muones que se generan dentro del detector y que son las partículas cargadas que uno esperaría observar. Al final uno no ve aquello que debería haber visto si es que no hubieran oscilaciones.

¿Cuál es la importancia que tienen estas partículas para comprender la estructura del universo?

De acuerdo a nuestra comprensión del Universo Temprano, sabemos que hubo una fase en la evolución del universo, en la cual los neutrinos se generaron abundantemente y desde entonces han estado ahí. Un fenómeno muy parecido, que también aconteció en las etapas tempranas del universo, es un evento que llamamos El momento del último Scattering o simplemente, Recombinación, que es un proceso ocurrido en el Universo Muy Temprano, en el que se liberó mucha luz y mucha radiación. Actualmente, somos capaces de medir esa radiación presente desde el pasado remoto de la formación del universo, y, por tanto, a partir de esto, reconstruir el Universo Temprano gracias a esta radiación que observamos, que tiene por nombre Radiación de Fondo Cósmica. Algo parecido sucedió con los neutrinos, pero incluso, mucho antes que la emisión de esta luz. De alguna forma, los neutrinos poseen un registro de las etapas primarias de la formación del universo y a través de este conocimiento, sabemos que el universo está bañado en neutrinos debido a este proceso que ocurrió en sus orígenes. Por lo tanto, ellos son parte de la historia del universo y constituye un gran desafío para la cosmología llegar a entender mejor este baño de neutrinos que existe, pues es gracias a este fenómeno, que hemos podido establecer que los neutrinos son las segundas partículas más abundantes en el universo. Los neutrinos han desempeñado un rol principal en muchas cosas que han ocurrido durante el transcurso de la evolución del universo, no solamente en sus etapas iniciales, sino que también en fases posteriores. Por otro lado, sabemos que los neutrinos juegan un papel trascendental en otros fenómenos astrofísicos. Uno de los propósitos de estos experimentos que están emplazados aquí en la Tierra, es que se dediquen a medir neutrinos que son generados en eventos astrofísicos tales como la explosión de las supernovas. La esperanza del mundo de la astrofísica, es que, cuando ocurra la explosión de una supernova cercana, en lo posible dentro de la galaxia, los detectores registren esta ráfaga de neutrinos provenientes de este evento. Estas mediciones serían muy útiles para entender ciertos aspectos cruciales de estos fenómenos astrofísicos que son las supernovas. En síntesis, los neutrinos tienen lugar en una serie de eventos que son importantes para entender, tanto la historia del universo, como nuestro entorno astrofísico. También son valiosos en la comprensión de fenómenos más mundanos que tienen que ver con nuestra propia experiencia. Por ejemplo, en el Decaimiento Beta de los átomos de Carbono 14, cuando se libera un neutrino y un neutrón se transforma en un protón, ocurre que, estos átomos se transforman en Nitrógeno 14 más una partícula Beta. Esto sucede en promedio cada 5 mil años, es decir la vida media de un neutrón está en ese rango aproximado. Esto nos permite datar la edad de los fósiles o de otras materias que contengan Carbono 14 como uno de sus componentes, lo que es bastante habitual en compuestos orgánicos. Entonces, los neutrinos juegan un rol fundamental en una serie de procesos que son relevantes tanto para entender el universo, como, incluso, nuestro lugar en la Tierra también.

¿Qué relación tiene este nuevo descubrimiento con el Bosón de Higgs?

Están relacionadas de cierta manera. Es bastante curioso, porque están relacionadas y al mismo tiempo están muy poco relacionadas, si lo pudieramos definir así. De acuerdo a lo que entendemos, el Bosón de Higgs es la partícula que se da masa a sí mismo, pero también se la da a otras partículas. Por ejemplo, el Bosón de Higgs es la responsable de que el electrón adquiera masa. Nuestro entendimiento del proceso en el cual esta partícula le da masa al electrón, es que al mismo tiempo, excluye de alguna forma al neutrino. Es decir, el Bosón de Higgs elige darle masa al electrón y elige no darle masa al neutrino. Dicho de otra manera, elige no ver al neutrino. Originalmente el electrón y el neutrino podrían concebirse como una sola partícula, pero el Higgs va, se comunica con esta partícula, que es la combinación de un electrón y un neutrino, y escoge darle masa a cierta parte de esa partícula y excluir a la otra. Por tanto, aquello que termina adquiriendo masa es el electrón, y aquello que termina sin masa es el neutrino. Efectivamente existe una relación entre el neutrino y el Higgs. En la actualidad, sabemos que el neutrino sí tiene masa, sólo que el Higgs no es el responsable de ello. Tiene que haber algo más por ahí, que sea aquello que le está dando masa al neutrino y ahí está la pregunta, sin resolver todavía, en este puzzle que es el Modelo Estándar. Es en este contexto, en el que sospechamos que existen partículas extras que aún no conocemos, pero que son, en definitiva, las causantes que los neutrinos tengan masa. Quizás en ese momento, el Higgs cumpla el rol de dotar de masa a esas partículas que desconocemos, donde probablemente se determine que, finalmente es el Higgs el que le proporciona masa a los neutrinos de una forma indirecta. Pero bajo el entendimiento actual del Modelo Estándar, el Higgs no es el responsable de darle masa a los neutrinos, porque, en cierto sentido, el Higgs elige darle masa al electrón y excluir al neutrino de esta propiedad que es la masa.

¿Qué similitudes tienen los neutrinos con los fotones y qué diferencias existen entre ellos?

La diferencia más importante la dejé entrever cuando identifiqué a los neutrinos como fermiones, porque los fotones son bosones, por lo tanto, son portadores de fuerza, mientras que los neutrinos, simplemente, son partículas que reciben la influencia de fuerzas externas, es decir, pueden interactuar con otros elementos por la influencia de estas fuerzas. Los fotones son partículas que tienen masa cero; quizás es la cualidad más destacable de los fotones. Los neutrinos tienen una masa extremadamente pequeña. Hay una similitud en ese aspecto. Tanto la masa de los fotones como la de los neutrinos, es infinitamente pequeña, siendo la masa del fotón cero. Por otro lado, usualmente, los neutrinos se mueven a velocidades muy grandes, muy cercanas a la de la luz, por el hecho de que tienen una masa muy pequeña. Ahí encontramos similitudes, pero de otro modo, son partículas que no se parecen en nada, ya que en cualquier otra propiedad son muy distintas. Sin embargo, otra característica que las asemeja bastante es que ambas partículas son neutras, es decir ni los fotones ni los neutrinos tienen carga. Eso sería todo en cuanto a similitudes, lo cual hace que ciertos fenómenos astrofísicos se parezcan y cumplan un papel similar, pero en realidad, hay más diferencias que similitudes.

¿Estamos en los albores de una nueva era  para la Física Cuántica?

Hay grandes sospechas de que es efectiva esta creencia. El hecho de que seamos capaces de entender este tipo de cosas sobre los neutrinos, nos está aportando indicios fuertes de que estamos cerca de nuevos ingredientes en el Modelo Estándar. Que entendamos bien que los neutrinos están oscilando entre sí, nos dice que estamos cerca de comprender cuál es el ingrediente que provoca estas oscilaciones. Por lo tanto, hay varios motivos para suponer que, en la medida que sigamos haciendo experimentos más poderosos, eventualmente, vamos a llegar a detectar estas partículas que están detrás de la oscilación de los neutrinos. Lo mismo pasa con el Higgs, el hecho que, por fin seamos capaces de constatar su existencia, también nos sugiere que estamos cerca de algo nuevo, porque el Higgs tiene propiedades - las razones son muy similares a la de los neutrinos - que nos dicen que para entenderlas, debe  existir algo más que está ahí interactuando con esta partícula, y que no debiera estar demasiado lejos de ser detectada por los aparatos que tenemos ahora. La nueva generación de detectores, en el futuro, debieran estar diseñados justamente para observar estas partículas que son responsables de estos fenómenos (la oscilación de los neutrinos y de ciertas características del Higgs) y que no debieran estar demasiado lejos de nosotros, es decir, debieran ser partículas que fuéramos capaces de crearlas en laboratorios más poderosos que los que tenemos ahora y que están ahí a la vuelta de la esquina. En el fondo, esto significa que estamos en los albores de nueva Física, lo que en Física Teórica se conoce como Física más allá del Modelo Estándar. DCC