Una investigación de la Universidad de Hokkaido ha descubierto que partículas esquivas llamadas neutrinos pueden interactuar con fotones (las partículas elementales de la luz y otras radiaciones electromagnéticas) de una manera que no se había detectado antes. Los resultados de la investigación del profesor honorario de la Universidad de Hokkaido, Kenzo Ishikawa, y su colega Yutaka Tobei, profesor de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Hokkaido, se publicaron en la revista PhysicsOpen.
"Nuestros hallazgos son importantes para comprender las interacciones de la mecánica cuántica de algunas de las partículas más fundamentales de la materia. También pueden ayudar a revelar detalles de fenómenos actualmente poco comprendidos en el Sol y otras estrellas", dijo Ishikawa.
Los neutrinos son una de las partículas fundamentales de la materia más misteriosas. Como los neutrinos apenas interactúan con otras partículas, son extremadamente difíciles de estudiar. Son eléctricamente neutros y casi no tienen masa. Sin embargo, son abundantes, con grandes cantidades de neutrinos saliendo del Sol, a través de la Tierra e incluso a través de nosotros mismos, casi sin efecto. Aprender más sobre los neutrinos es importante para probar y perfeccionar nuestra comprensión actual de la física de partículas, conocida como Modelo Estándar.
"En condiciones normales 'clásicas', los neutrinos no interactúan con los fotones", explica Ishikawa. "Sin embargo, hemos revelado cómo los neutrinos y los fotones pueden interactuar en campos magnéticos uniformes en escalas extremadamente grandes - tan grandes como 103 kilómetros - donde tales campos magnéticos aparecen. La forma de materia alrededor de una estrella se llama plasma. El plasma es un gas ionizado, lo que significa que todos sus átomos han ganado más o menos electrones, convirtiéndolos en iones con carga negativa o positiva, en lugar de los átomos neutros que podrían ser en las condiciones cotidianas de la Tierra".
Efecto Hall eléctrico débil y su impacto.
La interacción que describen los investigadores implica un fenómeno teórico llamado efecto Hall electrodébil. Se trata de la interacción entre la electricidad y el magnetismo en condiciones extremas, donde las dos fuerzas básicas de la naturaleza (la fuerza electromagnética y la fuerza débil) se fusionan en electricidad débil. Este es un concepto teórico que se espera que se aplique sólo en las condiciones de energía extremadamente alta del universo primitivo o en colisiones en aceleradores de partículas.
La investigación arrojó una descripción matemática de esta inesperada interacción neutrino-fotón, conocida como lagrangiana. Describe toda la información conocida sobre el estado energético del sistema.
"Además de ayudarnos a comprender la física fundamental, nuestro estudio puede ayudar a explicar el misterio del calentamiento coronal", dijo Ishikawa. "Este es un misterio de larga data que involucra el mecanismo por el cual la atmósfera más externa del Sol, la corona, se vuelve mucho más caliente que la superficie del Sol. Nuestro trabajo muestra que las interacciones entre neutrinos y fotones liberan energía que calienta la corona".
En sus observaciones finales, Ishikawa expresó el deseo de su equipo: "Ahora esperamos continuar nuestro trabajo y encontrar conocimientos más profundos, especialmente sobre la transferencia de energía entre neutrinos y fotones en estas condiciones extremas".