Cerca del Polo Sur, los científicos buscan respuestas a preguntas relacionadas con la gravedad cuántica

«Nature Physics» publicó una publicación que presenta los resultados de un gran estudio realizado por el Instituto Niels Bohr de la Universidad de Copenhague y realizado por científicos de los Estados Unidos de América. Se han estudiado más de 300.000 neutrinos.

Los sensores del Observatorio de Neutrinos IceCube, cerca de la Estación Polar Amundsen-Scott en la Antártida, monitorean los neutrinos. Son partículas que no tienen carga eléctrica y casi no tienen masa. Los neutrinos nos llegan desde el espacio, pero son tan penetrantes que pueden volar a través de nuestro planeta sin interactuar con ninguno de sus elementos. Lo que en realidad intenta hacer el detector es detectar neutrinos provenientes del otro extremo de la Tierra. De esta manera se pueden filtrar otras partículas que se recogen en su camino por nuestro planeta.

Sin embargo, los neutrinos estudiados en este artículo se crearon en la atmósfera de la Tierra cuando partículas de alta energía procedentes del espacio chocaron con nitrógeno y otras moléculas en la atmósfera de nuestro planeta.

Como señalan los investigadores, centrarse en los neutrinos procedentes de la atmósfera terrestre tiene una ventaja práctica: son mucho más numerosos que los procedentes del espacio. Para validar su metodología, los investigadores necesitaban muchos datos. Ahora que lo hagan, podrán centrarse en estudiar neutrinos desde el espacio.

Tom Stuttard, de la Universidad de Copenhague, señala que los científicos comprobarán si los neutrinos realmente permanecen sin cambios cuando viajan largas distancias. Si resulta que en él se producen incluso pequeños cambios, esto será una fuerte evidencia de la existencia de la gravedad cuántica.

Estos cambios no se han detectado en los resultados publicados sobre neutrinos de la atmósfera terrestre. Pero Stotard y sus colegas no se desaniman. Dicen que la distancia de 12.700 kilómetros que recorre el neutrino desde el otro lado de la Tierra es una distancia pequeña en comparación con la distancia que recorre el neutrino en el espacio. Esperan que si existe la gravedad cuántica, sus efectos sólo serán visibles en grandes distancias recorridas por los neutrinos.

Los neutrinos son de tres tipos, llamados sabores: neutrino electrónico, neutrino muónico y neutrino tau. La versión que observamos cambia a medida que viaja el neutrino. Este extraño fenómeno se llama oscilación de neutrinos y se ha propuesto, entre otras cosas, para explicar el pequeñísimo número de neutrinos procedentes del Sol observados en la Tierra, y en 2015 se concedió el Premio Nobel por las observaciones pioneras de estas oscilaciones.

Este comportamiento cuántico de los neutrinos persiste durante miles de kilómetros y se llama coherencia cuántica. La cohesión se rompe rápidamente en muchos experimentos, pero no se cree que la razón sea la gravedad cuántica, sino la dificultad de crear un vacío perfecto en el laboratorio.

La teoría de la gravedad cuántica combinaría la mecánica cuántica y la relatividad general (que describe las interacciones gravitacionales).

El Observatorio de Neutrinos Ice Cube está gestionado por la Universidad Americana de Wisconsin-Madison. En el proyecto trabajan más de 300 científicos de muchos países y más de 50 universidades.

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