Manuel Torres Labansat, el Sol y los neutrinos

La teoría de los campos es el lenguaje que permite estudiar los componentes más pequeños de la materia, es decir, la física de partículas elementales, y uno de los investigadores más destacados del país en esta línea de investigación es Manuel Torres Labansat, director del Instituto de Física de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM).

Entrevistado por la Agencia Informativa Conacyt en el marco de la ceremonia de clausura del Año Internacional de la Luz en México, el físico teórico señaló que, aunque a lo largo de su carrera ha incursionado en varios campos de la física, siempre se ha sentido interesado por ahondar en el origen de las cosas y, en particular, en el estudio de lo más pequeño.

«Después de los fotones —que son las partículas más copiosas del universo— están los neutrinos, que son muy importantes porque son unas partículas muy difíciles de detectar y, aunque se dice que son fantasmales, su existencia fue corroborada treinta años después de que se propuso, y lo que yo estudié fue su impacto y su relación con problemas astrofísicos».

Torres Labansat se graduó en la licenciatura en la Facultad de Ciencias de la UNAM. En la Universidad de Oxford, Inglaterra, realizó la maestría en ciencia e ingeniería de plasmas y el doctorado en física de partículas elementales, trabajando

con el distinguido profesor Richard Henry Dalitz. «En esa época surgió el gran interés por la ola física de neutrinos, ya que había una problemática llamada ‘El enigma de los neutrinos solares'».

Según explica el investigador, cuando el sol produce la energía vital para los seres vivos se hacen posibles muchos de los fenómenos que observamos en la Tierra. Sin embargo, ese proceso de producción de energía se hace a través de una serie de reacciones naturales de fusión que son simultáneas a la producción de neutrinos, que no pueden observarse por los ojos del ser humano. A pesar de que se desarrolló una serie de experimentos para estudiarlos, se encontró que de manera sistemática se medían menos neutrinos de los que se predecían, generando el enigma de los neutrinos solares.

«Era muy importante resolverlo porque las predicciones que se hacían del número de neutrinos tenían que ver con lo que se llama el modelo solar estándar o la teoría de evolución estelar, entonces cabía la duda con respecto a algún error en la teoría estelar, pues podía ocurrir que no estábamos entendiendo cómo funciona el sol o que la teoría estuviera bien y que había algo con respecto a los neutrinos que no estábamos entendiendo bien», apuntó.

Posteriormente, se encontró que los neutrinos tenían la posibilidad de oscilar, es decir, de cambiar de un tipo de neutrino a otro, conformando un total de tres tipos de neutrinos, mientras que en la Tierra solamente se había logrado uno de estos, que era el que emitía el sol, según se suponía. Para que el fenómeno de oscilación pudiera darse, se requería que los neutrinos tuvieran masa, y a través de una serie de revisiones surgía la posibilidad de que así fuera, lo que traía como consecuencia una serie de implicaciones importantes para la teoría.

Fascinación por los neutrinos

Joby, personaje de la película de ciencia ficción Teorema Zero, recuerda el tiempo en que se descubrió que los neutrinos tenían una masa tan pequeña que casi no era masa, pero que tampoco era masa cero, y la idea de que toda esa masa debía estar adherida a algo lo volvía loco. En el investigador mexicano, por el contrario, causó fascinación.

«Ahora se sabe que, a diferencia de los fotones, los neutrinos sí tienen masa y me empezó a interesar mucho ese tema, es decir, que tuvieran masa o propiedades similares tenía implicaciones en la física solar y en lo que se llama las estrellas de neutrones, lo que me fascinó y me guió a trabajar en eso».

Torres Labansat estudió los efectos sobre la liberación de energía en supernovas, cómo se propagan los neutrinos cuando están en el vacío o cuando están en un medio particular y las implicaciones que esto tiene en la cosmología.

El investigador señaló que se conoce que los neutrinos no tienen interacción electromagnética porque, en principio, la carga es de cero. Sin embargo, puede ser que tengan algo que se llama momento magnético, y en caso de que lo tuvieran ya no sería tan cierto que no tienen interacciones magnéticas, aunque no serían las usuales de una partícula cargada sino unas que reciben el nombre de “momento bipolar magnético”.

«Es como si fuera un pequeño imán que no tiene una carga eléctrica neta, pero sí tiene interacción. Al igual que en el caso de la medición de la masa, no era fácil medirla directamente porque interacciona muy poco, pero lo que empezamos a ver eran las posibles implicaciones de la existencia de este momento bipolar magnético y nos dimos cuenta de que podía tener efecto sobre, por ejemplo, el incremento de las supernovas o procesos que se daban en el universo temprano».

A partir de esto se obtuvieron los máximos valores estimados que podían tener esos momentos bipolares magnéticos, aunque hasta el presente no se ha demostrado que los neutrinos los tengan. “Estos trabajos nos permitieron decir que, en caso de tener momento bipolar magnético, tendría que ser mucho menor que los valores estimados, o sea, se determinaron las cuotas de esos fenómenos electromagnéticos”.

Torres Labansat se movió a otros campos usando el mismo lenguaje, que actualmente emplea en sistemas de materia condensada, en particular, en la física del grafeno. Comúnmente usado para el lápiz de grafito, el grafeno es una capa del ancho de un átomo, mientras que en algún momento se pensó que una sola capa atómica no podía ser separada.

«Me interesan las propiedades matemáticas del grafeno porque los electrones en esos sistemas tienen un comportamiento que simula un comportamiento ultrarrelativista, de grandes velocidades de partículas que se mueven con una velocidad de partículas sin masa. Es decir, tienen una velocidad, que en este caso no es la velocidad de la luz, pero para el sistema tiene el equivalente de la velocidad de la luz, y actualmente trabajo en la matemática de esos aspectos», concluyó.