Frederick Reines no encontró sólo una partícula. Demostró que existía uno cuando el resto del mundo científico todavía estaba debatiendo si podía verse. Nacido en Paterson, Nueva Jersey, en 1918, Reines pasó su vida persiguiendo fantasmas en la subestructura atómica. ¿Su recompensa? El Premio Nobel de Física de 1995. Compartió el honor con Martin Lewis Perl, quien descubrió el leptón tau, pero el premio de Reines fue para algo mucho más resbaladizo: el neutrino.
Este pequeño leptón casi no tiene masa. Sin cargo. Atraviesa la materia como la luz a través del cristal. Encontrarlo requirió algo más que buenos instrumentos. Se necesitaba un tipo específico de terquedad.
De las pruebas de bombas a la búsqueda de partículas
El camino de Reines hacia el descubrimiento no fue lineal. Estudió en el Stevens Institute of Technology y la Universidad de Nueva York, donde obtuvo su doctorado. en 1944. Luego vino la guerra. Se unió al Laboratorio Nacional de Los Álamos, donde trabajó en armamento nuclear hasta 1959. En 1951, incluso supervisó experimentos para pruebas de armas nucleares en las Islas Marshall.
Suena como un desvío extraño para un físico de partículas. Pero comprender el poder del átomo requería comprender sus partes más pequeñas. Reines no se limitaba a construir bombas. Estaba aprendiendo a medir lo inconmensurable.
El fantasma que no permanecería oculto
El neutrino no era una idea nueva. Wolfgang Pauli lo propuso en la década de 1930 para explicar la energía faltante en la desintegración radiactiva. Más tarde Enrico Fermi lo nombró. ¿Pero detectarlo? Esa fue otra historia. La partícula interactúa tan débilmente con la materia que normalmente pasa desapercibida sin dejar rastro a través de los detectores.
Reines y su colega Clyde L. Cowan Jr. decidieron dejar de adivinar. Querían pruebas.
Comenzaron en Hanford Engineer Works en Washington. Luego se trasladaron a los laboratorios de Savannah River en Carolina del Sur. Su configuración era simple en concepto, brutal en ejecución. Colocaron un enorme tanque de agua mezclada con cloruro de cadmio al lado de un reactor nuclear. ¿Por qué un reactor? Porque los reactores emiten trillones de neutrinos.
El doble destello
El experimento se basó en un evento raro. Un neutrino colisionaría con un protón en el agua. Esta colisión provocó dos cosas a la vez.
Primero, creó un positrón y un neutrón. El positrón se movió rápidamente a través del agua, disminuyó su velocidad y luego chocó con un electrón. Esa colisión destruyó ambas partículas, liberando fotones. Estos destellos fueron captados por detectores de centelleo.
Microsegundos después, el neutrón disminuyó su velocidad y fue absorbido por un núcleo de cadmio. Esta segunda interacción liberó su propio conjunto de fotones.
Aquí está la clave. Se podía ver el primer destello. Luego, una fracción de segundo después, viste el segundo.
Las grabaciones separadas de los dos impactos dieron prueba de la existencia del neutrino.
Esa segunda señal fue la prueba irrefutable. Confirmó que la interacción no había sido ruido de fondo. Fue real. El neutrino estaba allí.
Una nueva ventana al universo
Reines no se detuvo en un experimento exitoso. Se dio cuenta de que la detección de neutrinos podría abrir una nueva forma de mirar el cosmos. Si los neutrinos pudieran atravesar estrellas y planetas sin ser bloqueados, podrían transportar información de los acontecimientos más violentos del universo directamente a la Tierra.
Se mudó al Case Institute of Technology en 1959, luego a la Universidad de California en Irvine, donde enseñó hasta jubilarse en 1988. Ayudó a ser pionero en la astronomía de neutrinos, construyendo detectores en las profundidades del subsuelo para protegerlos de los rayos cósmicos.
Pauli y Fermi imaginaron el neutrino. Reines y Cowan lo hicieron realidad.
El neutrino sigue siendo difícil de atrapar. Todavía es casi invisible.
