En un mar de moléculas verdes

Los investigadores creen que el equilibrio entre los dos contendientes se rompió cuando apareció en el tablero de juego una especie de agente doble: una partícula que tiene propiedades de materia y antimateria a la vez. Era un tipo de neutrino que es su propia antipartícula y que favorece ligeramente a la materia. Cuando se desencadenó la batalla final, ambos rivales se aniquilaron mutuamente. Quedó en pie ese pequeño exceso de materia y de ahí venimos todos, de las sobras del Big Bang.

Los neutrinos son la segunda partícula más abundante del universo detrás de los fotones. Los emiten las desintegraciones radiactivas, las reacciones de fusión del Sol, las supernovas y los violentísimos fenómenos que existen en la galaxia, como los quasar, los agujeros negros o los púlsares. Casi todo emite neutrinos. Son errantes, recorren el universo, y están por todas partes.

Uno de los problemas más importantes sin resolver en física de partículas es el de la naturaleza del neutrino. Si se confirma que puede ser su propia antipartícula, podría explicarse la misteriosa asimetría cósmica entre materia y antimateria. No es fácil conseguirlo, pero una serie de investigaciones recientes, entre las que destaca la realizada por un equipo interdisciplinar de científicos liderado por investigadores del DIPC, Ikerbasque y la UPV/EHU, ha demostrado que es posible construir un sensor ultrasensible basado en una nueva molécula fluorescente capaz de detectar el tipo de desintegración nuclear clave para saber si un neutrino es o no su propia antipartícula. El trabajo, que tiene un gran potencial para determinar la naturaleza del neutrino y responder así a preguntas fundamentales sobre el origen del Universo, ha sido publicado en la prestigiosa revista 'Nature'.

El artículo ha sido concebido y dirigido por Fernando Cossío, catedrático de la UPV y director científico de Ikerbasque, y Juan José Gómez-Cadenas, profesor Ikerbasque del DIPC. En él han intervenido un equipo que también incluye a científicos de la Universidad de Murcia, el Centro de Física de Materiales de la UPV, Polymat y la Universidad de Texas en Arlington.

Lo que han hecho ha sido buscar la manera de identificar átomos de bario, lo que debería servir para demostrar que el neutrino es su propia antipartícula. Para ello, han desarrollado una serie de sensores con capas de moléculas que capturan un ion doblemente cargado de bario-136 (Ba2+) y proporcionan una señal característica cuando ocurre.

Este ion es el fruto de un tipo de proceso nuclear en isótopos raros, como el Xenón-136, pero es casi imposible observarlo, al menos hasta ahora. El indicador –o sensores– diseñados por el equipo liderado por el DIPC y la UPV no solo brilla más intensamente al atrapar el ion, sino que cambia de color. Si se ilumina con luz ultravioleta una molécula sin bario, esta emite fluorescencia en el rango de la luz verde. En cambio, cuando esa misma molécula captura Ba2+, su espectro de emisión se desplaza hacia el azul y queda así identificada. En palabras de Gómez-Cadenas, es «como si brillara en un mar de moléculas verdes». En ese destello azul puede hallarse la clave del origen del universo.