How big is Neutrino?

Un neutrino es una partícula elemental, es decir, una que no está formada por nada más pequeño, hasta donde pueden determinar los experimentos. No tiene carga eléctrica y su masa es tan pequeña que los experimentos solo han fijado un límite superior para ella. Tampoco ningún experimento ha medido su tamaño, así que el valor de 1 yoctómetro que aparece arriba no es una medición. Un yoctómetro es 10⁻²⁴ metros, una billonésima de billonésima de metro.

Tamaño

Un neutrino no tiene una superficie que medir. En cambio, los físicos observan cómo se dispersan los neutrinos al chocar con electrones. Un neutrino con algún tamaño, descrito por una magnitud llamada radio de carga, se dispersaría de forma ligeramente distinta a como lo haría un punto.

El experimento TEXONO, en Taiwán, captó antineutrinos, las contrapartes de antimateria de los neutrinos, que fluían desde un reactor nuclear situado a 28 metros de distancia. Se dispersaron al chocar con los electrones tal como predice la teoría estándar de partículas, dentro de la precisión del experimento. El Particle Data Group, que recopila mediciones de partículas de todo el mundo, usa este resultado de 2010 como su límite. Corresponde a un radio de carga de menos de unos 1,8 × 10⁻¹⁸ metros, o a un ancho de menos de unos 3,6 × 10⁻¹⁸ metros.

Los físicos no se ponen de acuerdo sobre si el radio de carga de un neutrino es un tamaño real, así que lo mejor es leer la cifra como un límite sobre cómo se dispersan los neutrinos. El valor de 1 yoctómetro del explorador queda muy por debajo de ese límite, de modo que ningún experimento podría confirmarlo ni descartarlo.

Comparaciones de tamaño

Un protón, de unos 1,7 femtómetros (1,7 × 10⁻¹⁵ metros) de diámetro, es unas 460 veces más ancho que el límite superior para un neutrino.
Un átomo de hidrógeno, de unos 0,1 nanómetros de diámetro, es casi 30 millones de veces más ancho que el límite superior. Un nanómetro es una milmillonésima de metro.
Si el límite superior se agrandara hasta el grosor de un cabello humano, de unos 0,1 milímetros, un protón tendría un diámetro de unos 4,6 centímetros. Un cabello humano agrandado en la misma proporción tendría unos 2,8 millones de kilómetros de ancho, aproximadamente siete veces la distancia de la Tierra a la Luna.
El límite superior es unos 200 000 billones (2 × 10¹⁷) de veces la longitud de Planck, el siguiente objeto más pequeño del explorador.

La partícula fantasma

Wolfgang Pauli propuso el neutrino en 1930 para explicar la desintegración beta, un tipo de radiactividad en el que un núcleo atómico emite un electrón. Parecía que faltaba parte de la energía, y Pauli sugirió que una partícula no detectada y sin carga se la llevaba. Enrico Fermi la llamó neutrino, que en italiano significa «pequeño neutro».

Los neutrinos reaccionan tan pocas veces con la materia que se creía casi imposible capturarlos. Frederick Reines y Clyde Cowan, de Los Álamos, los detectaron por fin en la planta de Savannah River, en el estado de Carolina del Sur (EE. UU.), aprovechando el torrente de antineutrinos de su reactor nuclear. Publicaron el descubrimiento en julio de 1956, y Reines compartió por ello el Premio Nobel de Física de 1995.

Por todas partes y muy ligeros

Después de los fotones, las partículas de luz, los neutrinos son las partículas más abundantes del universo. Muchos se producen por fusión nuclear en el Sol. Unos 66 000 millones de neutrinos del Sol llegan cada segundo a cada centímetro cuadrado de la Tierra, y casi nada los detiene.

Los neutrinos son de tres tipos: electrónicos, muónicos y tauónicos. Takaaki Kajita y Arthur McDonald ganaron el Premio Nobel de Física de 2015 por demostrar que los neutrinos cambian de tipo mientras viajan, lo que significa que tienen que tener masa. En 2025, el experimento KATRIN informó de que la masa del neutrino es inferior a 0,45 electronvoltios, una unidad de energía que los físicos usan también para la masa. Un electrón tiene una masa más de un millón de veces mayor que esa.