Los neutrinos, partículas elusivas que apenas interactúan con la materia, pueden poseer una característica revolucionaria: podrían ser sus propias antipartículas, un concepto conocido como neutrinos de Majorana. Esta hipótesis, propuesta por primera vez por el físico Ettore Majorana en 1937, sigue siendo uno de los temas más debatidos en la física de partículas moderna.
La existencia de los neutrinos fue inicialmente sugerida por Wolfgang Pauli en 1930 para explicar la conservación de la energía en la desintegración beta. Enrico Fermi desarrolló más tarde una teoría detallada que incluía neutrinos, que fueron nombrados por su tamaño diminuto. Actualmente, se reconocen tres tipos de neutrinos: neutrinos electrónicos, muónicos y tauónicos, cada uno asociado a sus respectivas partículas cargadas.
Según el modelo estándar de la física de partículas, cada partícula tiene una antipartícula correspondiente. Sin embargo, los neutrinos son neutros, lo que plantea la posibilidad de que sean indistinguibles de sus antipartículas.
La hipótesis de Majorana, si se valida, podría alterar significativamente nuestra comprensión del universo. Podría proporcionar respuestas al misterio de por qué la materia predomina sobre la antimateria, una pregunta que el modelo estándar lucha por abordar sin introducir nuevas físicas.
Una de las señales más buscadas para confirmar que los neutrinos son partículas de Majorana es un proceso raro conocido como desintegración beta doble sin neutrinos. En este escenario, un núcleo atómico emite dos electrones sin producir neutrinos, posible solo si los neutrinos son de hecho partículas de Majorana.
Numerosos experimentos en todo el mundo están actualmente intentando detectar la desintegración beta doble sin neutrinos. Proyectos notables incluyen:
EXO-200 y nEXO: El experimento EXO-200 ha estado buscando la desintegración beta doble sin neutrinos en el xenón-136, mientras que su sucesor, nEXO, promete una sensibilidad mejorada.
GERDA y LEGEND: Estos experimentos se centran en el germanio-76 y han establecido algunos de los límites más estrictos hasta la fecha.
KamLAND-Zen: Ubicado en Japón, este experimento utiliza xenón-136 disuelto en un detector de centelleo líquido y ha proporcionado resultados significativos en la búsqueda de neutrinos de Majorana.
Aunque la desintegración beta doble sin neutrinos aún no se ha observado, cada nuevo experimento mejora la sensibilidad y acerca a los investigadores a resolver este enigma fundamental.
Si se confirma que los neutrinos son partículas de Majorana, las implicaciones para la cosmología serían profundas. Podrían desempeñar un papel clave en la leptogénesis, un mecanismo que podría explicar por qué el universo está dominado por materia en lugar de antimateria. Además, este descubrimiento podría abrir una nueva ventana hacia la física más allá del modelo estándar, sugiriendo la existencia de nuevas partículas y fuerzas fundamentales.