En 1930 Wolfgang Pauli al estudiar teóricamente el decaimiento beta del neutrón, en el cual éste se descompone en un electrón y un protón, propuso la existencia de una nueva partícula llamada neutrino. En los cálculos de Pauli esta nueva e hipotética partícula era necesaria para garantizar la conservación de energía y momento en la reacción siguiente: neutrón = electrón + protón + neutrino.
Finalmente, después de veinticinco años, en 1956 los físicos Clyde Cowan y Frederick Reines demostraron su existencia experimentalmente. Dejó de ser una partícula hipotética y más aún, en experimentos realizados en 1962 los físicos Leon Max Lederman, Melvin Schwartz y Jack Steinberger mostraron que existía más de un tipo de neutrino, de hecho, son tres tipos de neutrinos llamados: electrón neutrino, muón neutrino y tau neutrino. Además, los neutrinos pueden cambiar entre ellos, a este fenómeno se le llama oscilación de neutrinos.
Probablemente la más importante característica del neutrino es su minúscula masa, de hecho, originalmente se pensó que no tenía masa. Esto hace del neutrino una partícula extraordinariamente interesante pues además tampoco tiene carga eléctrica y viaja a casi la velocidad de la luz teniendo poca o nula interacción con las demás partículas atómicas y subatómicas que le rodean. Por ejemplo, nuestro planeta está continuamente bombardeado por un flujo de neutrinos que son producidos en el Sol y que atraviesan la Tierra sin siquiera darse cuenta de que ésta existe.
Para detener a la mitad de un flujo inicial de neutrinos sería necesaria, de acuerdo a cálculos de física cuántica, un bloque de plomo de una longitud de un año luz, o aproximadamente 9,46 mil millones de kilómetros. Este dato nos debe permitir imaginar la tremenda complejidad de los experimentos diseñados para detectar neutrinos.
Las fuentes principales de neutrinos son el Sol, que es una fuente natural, y también los reactores nucleares, que son una fuente artificial de neutrinos creada por el hombre. Hay varios métodos para detectar neutrinos, todos extremadamente complejos e interesantes. Uno de ellos está basado en el hecho de que un isótopo del Cloro al absorber un neutrino es capaz de convertirse en un isótopo de Argón y dado que este isótopo de Argón es radiactivo, es fácil de detectar. Para realizar este experimento se requirió de un enorme tanque que contenía 380,000 litros de tetracloroetileno, que es un líquido empleado frecuentemente en tintorerías. Además, para evitar ruido externo producido por la presencia de otras partículas, el experimento se realizó en el subsuelo a mucha profundidad en una mina de oro en Dakota del Sur. Inicialmente los resultados obtenidos fueron cuestionados, pero estos fueron progresivamente mejorando.
Actualmente la más precisa medición determinando la masa máxima posible de los neutrinos fue publicada recientemente en el artículo siguiente: Aker, M., et. al., “Direct neutrino-mass measurement with sub-electronvolt sensitivity”, Nature Physics, 2022; 18 (2). El resultado experimental indica una masa máxima de 0.8 electronvolt (eV) para el neutrino y fue obtenido por investigadores del Instituto Max Planck en Alemania en el experimento Katrin (KArlsruhe TRItium Neutrino Experiment) localizado en el Instituto de Tecnología de Karlsruhe.
Sería fascinante imaginar una conversación imposible entre Tales de Mileto quien propuso que el elemento o principio básico del universo es el agua, Anaximandro quien propuso que este principio básico es el ápeiron o lo indeterminado, Anaxímenes quien propuso que el elemento básico del universo es el aire, Empédocles quien propuso que los elementos básicos son cuatro; la tierra, el agua, el aire y el fuego, o los filósofos atomistas como Demócrito y Leucipo, con científicos como Thomson quien descubrió el electrón, Rutherford quien propone la idea de un núcleo atómico, Bohr quien propone el primer modelo atómico moderno, Chawdick quien descubre el neutrón, Dirac quien propone la existencia de antipartículas, Lederman quien descubre la oscilación de neutrinos, Gell-Mann quien propone la existencia de los quarks, Aker quien determina la masa máxima de los neutrinos, entre muchos otros personajes de este nivel.
Todos ellos comparten la característica de haber buscado, o seguir buscando, los elementos básicos que constituyen el universo que habitamos Sin duda alguna ellos representan una faceta de lo más elevado y admirable del espíritu humano.