Los neutrinos más masivos descolocan el modelo estándar en cosmología

Los neutrinos, también conocidos como 'partículas fantasma' o ghost particles por su baja probabilidad de interaccionar con la materia, son partículas altamente penetrantes y sin masa apreciable según predice el modelo estándar de la física de partículas. Aunque evidencias experimentales indican que su masa es diferente de cero, el valor exacto de este parámetro todavía no se ha podido determinar. En cosmología, los neutrinos representan una fracción, pequeña pero quizás no despreciable, de la misteriosa materia oscura, que es responsable del 90% de la masa de la galaxia.

Pero modificar el modelo cosmológico estándar para incluir neutrinos de gran masa tampoco explicaría todas las observaciones físicas de forma correcta y simultánea. Así lo indica un nuevo artículo publicado en la revista Physical Review Letters y firmado por Licia Verde, investigadora ICREA del Instituto de Ciencias del Cosmos de la Universidad de Barcelona (ICCUB), junto con Boris Leistedt y Hiranya V. Peiris, del University College London.

Algunos estudios científicos sugieren que la existencia de neutrinos relativamente masivos podría explicar algunas anomalías y observaciones en el universo (entre ellas, el número de cúmulos de galaxias vistos por el satélite Planck). Esta hipótesis de trabajo ampliaría el marco del modelo cosmológico estándar y tendría implicaciones muy profundas en la cosmología y la física de partículas.

El equipo demuestra que la integración de este tipo de neutrinos tan masivos en el modelo cosmológico estándar no explicaría todos los conjuntos de datos observados. Tal como detalla la investigadora Licia Verde, "en el nuevo artículo demostramos que este nuevo modelo no sería una solución satisfactoria porque mantiene muchas contradicciones; así pues, este no puede ser el modelo correcto del universo".

Neutrinos: partículas esquivas y difíciles de detectar

Los neutrinos se propagan a velocidades próximas a la de la luz. La gran mayoría de los miles de millones de neutrinos que atraviesan constantemente la Tierra procede del Sol o de la atmósfera terrestre. Pero las explosiones de rayos gamma, la formación de estrellas y otros fenómenos cósmicos también pueden generar estas partículas, que son extremadamente difíciles de detectar.

Grandes equipamientos científicos como el IceCube, un telescopio de neutrinos ubicado en el continente antártico, solo han podido detectar unos pocos neutrinos de alta energía que podrían tener su origen en fuentes cósmicas. Por ello, medir con precisión la masa de estas partículas tan esquivas constituye uno de los grandes desafíos científicos en la física del siglo XXI.

"Las propiedades de los neutrinos también se pueden medir estudiando el cosmos –explica la investigadora Licia Verde–, pero las observaciones cosmológicas todavía no han detectado la masa de los neutrinos. Sabemos que la masa de los neutrinos tiene que estar entre los ~0.05 eV y los 0.2 eV, y entonces la cosmología esta muy muy cerca de verla". Aunque todavía queda mucho trabajo para asegurar que la medida sea robusta, los expertos esperan que la próxima generación de datos cosmológicos "pueda 'ver' la masa de los neutrinos y aportar una medida más precisa de la masa de estas partículas".

Licia Verde también forma parte del proyecto internacional Sloan Digital Sky Survey (SDSS-III), uno de los más importantes en el estudio de galaxias, y ha sido miembro del equipo Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP), distinguido con el Premio Gruber de Cosmología 2012 en reconocimiento a sus contribuciones pioneras en el estudio del Universo primitivo.