Todos hemos visto en la escuela que los átomos están formados por protones, electrones y neutrones. El modelo actual de fuerzas nucleares explica qué es lo que mantiene unidas a las partículas subatómicas para que esta existencia no sea un caos. De hecho, las leyes físicas marcan los límites de lo que es y no posible encontrarnos en la naturaleza. Y el tetraneutrón no es posible. Es una partícula que definitivamente no existe. No puede hacerlo. Entonces, ¿por qué se detectó en 2001 en un acelerador de partículas francés? ¿Por qué, más tarde, se describió esa hipotética partícula imposible en una publicación? Y, más inquietante aún, ¿por qué a finales del año pasado los físicos se han vuelto a topar con un candidato para ser esta partícula?
¿Qué es un tetraneutrón?
Volvamos a los modelos atómicos. Simplificando infinitamente la estructura de la materia y las leyes que la rigen, los átomos están formados en su núcleo por protones y neutrones. Alrededor, a mucha distancia, se encuentran los electrones. Entre medias hay "vacío". El número de protones es el que determina de qué material es el átomo: hidrógeno (1 protón), hierro (26 protones), oxígeno (8 protones)... y el número de neutrones, entre otras cosas, define "lo pesado" que es un átomo. Es decir, no da carga ninguna, solo masa. Todo esto es necesario para entender cómo se forman los núcleos de los átomos.
No pueden existir dos partículas idénticas en sus propiedades cuánticas y en el mismo sistema
Las leyes físicas, como el conocido como "principio de exclusión de Pauli", explican que no pueden existir dos partículas idénticas en su naturaleza (es decir, que tengan las mismas propiedades cuánticas) en el mismo sistema. Y esto es justo lo que ocurriría con el tetraneutrón. Las fuerzas que mantienen unidas las partículas estarían "sintonizadas" de tal manera que no permitirían la unión de dos neutrones por sí solos. Pero el tetraneutrón une no dos, sino cuatro. Y además fue detectado, tal y como mostró el grupo en 2002 y ahora otro equipo recientemente.
¿Qué está pasando?
Cuando los científicos se toparon con el resultado, allá por 2001, lo primero que pensaron fue "esto es una coincidencia". Pero sería una extrañísima, increíble coincidencia. Para que lo entendamos, sería algo tan sumamente difícil como que cuatro personas decidieran por su cuenta arrojar una pelota al espacio a la vez y estas atravesaran millones y millones de kilómetros hasta llegar al mismo planeta, al mismo tiempo. Las probabilidades son sencillamente ridículas. Sin embargo, hay quien dice que la existencia de una partícula como el tetraneutrón es aún más ridícula.
De hecho, cuando en 2002 los investigadores dispararon un montón de núcleos de berilio y litio hacia un minúsculo "blanco" de carbono, no tenían muy claro cómo acabaría el experimento. Pero resultó que el experimento encontró un halo nuclear que consiste en cuatro neutrones agrupados. Algo que, a pesar de que era lo que buscaban, no debería haber pasado. El experimento no ha podido reproducirse desde entonces. Hasta ahora, cuando un grupo de investigadores no solo ha encontrado un candidato perfecto para ser esta partícula, sino que ha definido muchas de sus características energéticas.
La importancia de cuatro neutrones
De hecho, lo que ha conseguido el nuevo equipo científico, una década después, es elaborar un método que permite "producir" este estado tan extraño del tetraneutrón, así como otros estados "multineutrónicos". La técnica se parece bastante a la utilizada en 2002 pero cambia los átomos usados, así como algunas partes elementales del proceso. Pero lo más importante de este hallazgo, con toda seguridad, es la implicación que tiene. Los modelos conocidos de física y de interacción de partículas, es decir, los que explican como se ordena todo, dejan (o dejaban) muy claras algunas normas básicas de comportamiento. ¿Cómo puede ser que se produzcan asociaciones de neutrones de este tipo?
La existencia de estas partículas implica la revisión de varios conceptos básicos en los modelos que tenemos. Revisiones importantes y fundamentales. De hecho, los más catastrofistas se tiran de los pelos diciendo que los modelos actuales, en tal caso, no tienen sentido y que todo debería colapsar. La cuestión no es para tanto. Pero implica o bien que debemos empezar a pensar en una manera de que varias partículas como el neutrón interaccionen entre sí a la vez (los modelos explican la interacción de los neutrones por pares) o la existencia de otras posibilidades.
En cualquier caso, los investigadores ya están tras la pista, tratando de descubrir qué significa el tetraneutrón para la física conocida. Los descubrimientos serán muy interesantes y nos ayudarán a comprender mucho mejor una partícula a veces olvidada: el neutrón. Este juega papeles fundamentales en la formación de la materia, dentro de las "forjas estelares" que son las estrellas. ¿Y quién nos iba a decir hace unas décadas que una partícula que no debería existir existe? Todavía nos queda muchísimo por descubrir.