Neutrinos masivos, neutrinos oscilantes

La versión mínima del Modelo Estándar implica además que los neutrinos son no-masivos, no en realidad como una predicción del mismo, sino porque las observaciones realizadas al momento de su postulación no mostraban existencia de esta masa.

Debido a que los neutrinos interactúan sólo débilmente, es particularmente difícil medir sus propiedades, aun las más básicas. Todas las observaciones obtenidas en aceleradores, aun las más recientes, solamente permiten establecer una cota superior para su masa, pero sin posibilidad de realmente confirmar que no son masivos, como lo describe la teoría. Sin embargo, hay una manera alternativa de observar la existencia de al menos una pequeña masa para estas partículas elementales. En particular la existencia de una diferencia entre las masas de las tres familias de neutrinos (de electrón, de muón y de tau) implica la posibilidad de observar una mezcla cuántica entre estos estados. Por ejemplo, en las reacciones nucleares que ocurren en el Sol se produce un alto flujo de neutrinos de electrón, parte de los cuales llegan hasta la Tierra. Experimentos recientes muestran que una buena fracción de estos neutrinos se transforma en alguna de las otras dos especies (neutrinos de muón o de tau) durante su trayecto, en un fenómeno cuántico conocido como oscilación. Estas observaciones han permitido establecer que los neutrinos sí poseen una masa. Si bien no podemos establecer aún con certeza la masa de cada una de las familias de neutrinos, sabemos que las diferencias de masas entre ellas son de fracciones de eV, realmente pequeñas, pero no nulas. Esto representa el primer hallazgo de la física más allá del Modelo Estándar, aunque dicho modelo puede modificarse fácilmente para tener en cuenta la masa no nula de los neutrinos.

Las oscilaciones de neutrinos han sido también observadas en experimentos terrestres, que consisten en la detección de haces de neutrinos provenientes de reactores nucleares. Se están llevando a cabo nuevos experimentos para medir las oscilaciones con más precisión. Para ello es necesario que el haz de neutrinos recorra una distancia considerable, de tal forma que las oscilaciones sean visibles. En estos momentos está finalizando la construcción de un gran detector en el laboratorio de Gran Sasso, en Italia (cerca de Roma), donde se recibirán neutrinos generados en el CERN, a unos 730 km.