How big is Neutrino?

El neutrino es una partícula elemental, es decir, una partícula que no está formada por nada más pequeño, hasta donde los experimentos permiten saber. No tiene carga eléctrica, y su masa es tan pequeña que los experimentos solo han podido fijarle un límite superior. Su tamaño tampoco se ha medido en ningún experimento, así que el 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 se pueda medir. En cambio, los físicos observan cómo se dispersan los neutrinos al chocar con electrones. Un neutrino con cierto tamaño, que se describe con una magnitud llamada radio de carga, se dispersaría de forma un poco distinta a como lo haría un punto.

El experimento TEXONO, en Taiwán, captó antineutrinos, las contrapartes de antimateria de los neutrinos, que salían de un reactor nuclear situado a 28 metros de distancia. Al chocar con electrones, se dispersaron tal como predice la teoría estándar de las partículas, dentro de la precisión del experimento. El Particle Data Group, que reúne las mediciones de partículas de todo el mundo, usa este resultado de 2010 como límite. Corresponde a un radio de carga menor que unos 1.8 × 10⁻¹⁸ metros, o a un ancho menor que 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 entender esa cifra como un límite a la forma en que se dispersan los neutrinos. El 1 yoctómetro del explorador está muy por debajo de ese límite, así 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 ese límite superior. Un nanómetro es una milmillonésima de metro.
Si el límite superior se ampliara hasta el grosor de un cabello humano, unos 0.1 milímetros, un protón mediría unos 4.6 centímetros de diámetro. Un cabello humano ampliado en la misma proporción mediría unos 2.8 millones de kilómetros de ancho, unas siete veces la distancia de la Tierra a la Luna.
El límite superior es unos 200 mil billones de veces (2 × 10¹⁷ veces) la longitud de Planck, el siguiente objeto más pequeño del explorador.

La partícula fantasma

Wolfgang Pauli propuso la existencia del neutrino en 1930 para explicar la desintegración beta, un tipo de radiactividad en el que un núcleo atómico emite un electrón. Parecía que se perdía algo de energía, y Pauli sugirió que se la llevaba una partícula invisible y sin carga. Enrico Fermi la llamó neutrino, que en italiano significa “pequeño neutro”.

Los neutrinos interactúan tan pocas veces con la materia que se creía casi imposible atraparlos. Frederick Reines y Clyde Cowan, del laboratorio de Los Álamos, por fin los detectaron en la planta de Savannah River, en Carolina del Sur, gracias al torrente de antineutrinos que salía 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 la luz, los neutrinos son las partículas más abundantes del universo. Muchos se producen por fusión nuclear en el Sol. Cada segundo, unos 66 mil millones de neutrinos del Sol llegan a cada centímetro cuadrado de la Tierra, y casi nada los detiene.

Hay tres tipos de neutrinos: el neutrino electrónico, el muónico y el tauónico. Takaaki Kajita y Arthur McDonald ganaron el Premio Nobel de Física de 2015 por demostrar que los neutrinos cambian de un tipo a otro mientras viajan, lo que significa que deben tener masa. En 2025, el experimento KATRIN informó que la masa del neutrino es menor que 0.45 electronvoltios, una unidad de energía que los físicos también usan para medir la masa. La masa de un electrón es más de un millón de veces mayor.