Miden el límite superior más preciso para la masa de los neutrinos

Los neutrinos son unas partículas subatómicas aún rodeadas de incógnitas, entre ellas su masa. El experimento KATRIN ha logrado la medición más precisa del límite superior de ese parámetro, que ha fijado en 0,45 electrovoltios, lo que significa menos de una millonésima parte de la que tiene un electrón.

Los neutrinos son las partículas más ligeras del universo

Un estudio que publica Science, en el que participa la Universidad Autónoma de Madrid (España), analiza las últimas mediciones de KATRIN para establecer el límite superior más estricto de la masa efectiva de un neutrino electrónico (una de las tres clases de esta partícula) realizado en un laboratorio con un nivel de confianza del 90 %.

KATRIN, un enorme espectrómetro instalado en Alemania, es una  colaboración internacional activa desde 2018 que pondrá fin a sus trabajos este año, con el objetivo de medir la masa de esta partícula, que representa la incógnita más importante abierta en la física de neutrinos.

Estas partículas subatómicas no tienen carga eléctrica y son las más ligeras del universo, tanto que al principio se creía que no tenían masa, además interactúan de manera tan débil con la materia que miles de millones atraviesan nuestro cuerpo cada día sin que lo notemos.

Forman las estructuras del universo

A mayor escala, los neutrinos actúan como arquitectos cósmicos y participan en la formación de las estructuras visibles del universo, ya que influyen en la formación y distribución de las galaxias.

El nuevo estudio presenta los resultados de cinco campañas de medición de la masa del neutrino

Esta no es la primera vez que KATRIN publica datos, pues este resultado de 0,45 electrovoltios (la masa de las partículas se mide en unidades de energía) es el tercer refinamiento del límite de masa del neutrino.

El estudio publicado ahora presenta los resultados de las cinco primeras campañas de medición del experimento a lo largo de 259 días. Entre 2019 y 2021 se midió la energía de unos 36 millones de electrones (primer paso para medir la masa del neutrino), lo que representa un conjunto de datos seis veces mayor que los anteriores.

Sabores de neutrinos

Todo lo relacionado con los neutrinos (la partícula más abundante del universo) es peculiar, así a los tres tipos que existen se les denominan sabores: neutrino electrón, neutrino muón y neutrino tau, y tienen la peculiar capacidad de cambiar de sabor mientras viajan por el espacio, un fenómeno conocido como oscilación.

Los neutrinos cambian de sabor mientras viajan por el espacio

Para medir la masa del neutrino, KATRIN utiliza un isótopo inestable del hidrógeno llamado tritio, que experimenta un proceso de desintegración radiactiva conocido como desintegración beta.

En ese proceso uno de los neutrones del núcleo del tritio se transforma en protón, emitiendo a la vez un electrón y un antineutrino electrónico (la antipartícula del neutrino electrónico).

Analizando la distribución de la energía total de desintegración entre el electrón emitido y el antineutrino electrónico, se puede deducir la masa del neutrino.

La campaña de medición de la masa del neutrino del experimento KATRIN terminará este año tras alcanzar los mil días de adquisición de datos.

Referencia:

Loredana Gastaldo et al. “Closing the gap in the neutrino mass”. Science (2025).