Neutrinos masivos resuelven contradicciones del modelo cosmológico estándar

Un grupo de científicos ha resuelto contradicciones importantes del actual modelo estándar de la cosmología, al incluir en él neutrinos masivos.

El equipo, de las universidades de Manchester y Nottingham (Reino Unido), ha utilizado observaciones del Big Bang y de la curvatura del espacio-tiempo para medir con precisión la masa de estas escurridizas partículas elementales por primera vez, obteniendo resultados cinco veces mayores de lo estimado hasta ahora.

La luz más antigua y su contradicción

Los últimos datos sobre la radiación de Microondas Cósmica de Fondo (CMB) -el resplandor dejado por el Big Bang- obtenidos por la nave espacial Planck señalaban una discrepancia con las predicciones de observaciones anteriores.

El CMB es la luz más antigua del Universo, y su estudio ha permitido a los científicos medir con precisión parámetros cosmológicos, como la cantidad de materia en el Universo y su edad. Pero aparece una contradicción cuando se observan las estructuras a gran escala del Universo, tales como la distribución de las galaxias .

El profesor Richard Battye , de la Escuela de Física y Astronomía de la Universidad de Manchester, explica en la nota de prensa de la institución: "Se observa un menor número de cúmulos de galaxias de lo que se puede esperar de los resultados de Planck y hay una señal más débil procedente de las lentes gravitacionales de galaxias de lo que indicaría el CMB".

Una lente gravitacional, o gravitatoria, se forma cuando la luz procedente de objetos distantes y brillantes como cuásares se curva alrededor de un objeto masivo (como una galaxia) situado entre el objeto emisor y el receptor.

Una explicación posible

"Una posible manera de resolver esta discrepancia es que los neutrinos tengan masa. El efecto de estos neutrinos masivos sería contener el crecimiento de estructuras densas que conducen a la formación de cúmulos de galaxias", explica Battye.

Los neutrinos interactúan muy débilmente con la materia y por lo tanto son muy difíciles de estudiar. Originalmente se pensó que no tenían masa, pero los experimentos de física de partículas han demostrado que sí la tienen y que hay varios tipos o sabores. La suma de las masas de estos diferentes tipos se había estimado en algo más de 0,06 eV, mucho menos de una milmillonésima parte de la masa de un protón.

Solución en forma de neutrinos masivos

En este trabajo, el profesor Battye y el co-autor Adam Moss, de la Universidad de Nottingham, han combinado los datos de Planck con las observaciones de lentes gravitacionales, en las que las imágenes de las galaxias se deforman por la curvatura del espacio-tiempo.

Los científicos llegan a la conclusión de que las discrepancias pueden resolverse si se incluyen neutrinos masivos en el modelo cosmológico estándar; estiman que la suma de las masas de los neutrinos es 0.320 eV, con un margen de error de 0.081 eV. Es decir, cinco veces más de lo estimado hasta ahora.

Moss añade: "Si este resultado se confirma con un análisis más profundo, no sólo es una aportación significativa a nuestra comprensión del mundo sub-atómico, sino que también sería una extensión importante para el modelo estándar de la cosmología que se ha desarrollado durante la última década".

Referencia bibliográfica:

Richard A. Battye, Adam Moss. Evidence for Massive Neutrinos from Cosmic Microwave Background and Lensing Observations. Physical Review Letters, 2014; 112 (5) DOI: 10.1103/PhysRevLett.112.051303