De los neutrinos al origen del universo: el Nobel de Física Takaaki Kajita analiza en Sevilla el impacto de sus descubrimientos

La Universidad de Sevilla ha recibido esta semana a un invitado de honor. El físico japonés Takaaki Kajita, distinguido con el Premio Nobel de Física en 2015, visita por primera vez la capital andaluza con motivo de su investidura como Doctor Honoris Causa por la Hispalense este miércoles.

El profesor Takaaki Kajita (Saitama, Japón, 1959) es un referente mundial en física de partículas y astrofísica. Se trata de una de las figuras más influyentes en la investigación de los neutrinos —partículas casi invisibles que atraviesan la materia sin interactuar—, cuyo estudio ha abierto nuevas vías para comprender el universo desde su origen.

Horas antes de recibir la máxima distinción honorífica que concede la Universidad de Sevilla, Kajita participó en un encuentro con medios de comunicación junto a su padrino, el profesor Juan Antonio Caballero. Durante la conversación, repasó el impacto de sus descubrimientos, avanzó las líneas de investigación en las que trabaja actualmente y, sobre todo, compartió su entusiasmo por la física, que lo ha impulsado durante toda su carrera como científico.

Lejos de cualquier solemnidad, el Nobel respondió con humildad y toques de humor a las preguntas planteadas por los periodistas, que no son precisamente físicos expertos. Ante cuestiones sobre la aplicabilidad futura de sus investigaciones o el impacto real de sus hallazgos, sonrió y admitió sin rodeos: “No idea”. Con esa sencillez en la respuesta, demostró que la grandeza científica no siempre se mide por certezas inmediatas, sino por la curiosidad, la paciencia y el afán genuino de entender lo desconocido.

Más cerca de entender el universo

El trabajo de Takaaki Kajita ha sido clave para resolver uno de los grandes enigmas de la física de partículas. A finales de los años noventa, a partir de los experimentos en el detector Super-Kamiokande, su equipo logró demostrar que los neutrinos —partículas extremadamente difíciles de detectar— cambian de tipo (la palabra técnica es sabor) mientras viajan. Este fenómeno, conocido como oscilación de neutrinos, implicaba algo fundamental: que estas partículas tienen masa.

El hallazgo, confirmado en 1998 y reconocido con el Premio Nobel en 2015 como “un descubrimiento histórico en la física de partículas”, supuso un punto de inflexión en la ciencia porque revolucionó el llamado 'modelo estándar', el marco teórico que durante décadas ha explicado el mundo subatómico. La existencia de neutrinos con masa y oscilaciones que evidenció Kajita supuso expandir los límites del modelo estándar. Y obligó a “ir más allá”, como señala el propio físico japonés, quien apunta a que este hallazgo abre la puerta a un campo aún por explorar.

Esa puerta podría conducir al fondo de cuestiones esenciales, como los secretos que entraña el universo. El estudio de los neutrinos podría ayudar a entender su estructura y comportamiento. “Es solo el comienzo para responder a una pregunta fundamental: el origen de la materia en el universo”, avanza el físico, que aspira a resolver por qué el mundo que hoy conocemos está compuesto principalmente de materia y no de antimateria.

Hacia el Hyper-Kamiokande

Para ello, su investigación se centra en analizar si neutrinos (materia) y antineutrinos (antimateria) se comportan de manera idéntica –como se esperaba antes– o si –como indican los primeros resultados– existen pequeñas diferencias entre ambos. En esta dirección trabaja ya la nueva generación de detector de neutrinos, bautiazada como Hyper-Kamiokande.

Estos experimentos “esperan poner de manifiesto la asimetría que existe entre la materia y la antimateria”. El objetivo es generar haces de neutrinos y antineutrinos en las instalaciones situadas en la costa este de Japón y analizar su comportamiento a lo largo de los 300 kilómetros que recorrerán hasta el otro detector, colocado en el extremo opuesto de la costa.

De esta forma, se podrán tomar “medidas muy fiables” y comparar las oscilaciones que experimentan los neutrinos frente a los antineutrinos durante el trayecto. “Si encontramos diferencias en su comportamiento, sería una señal clara de que la simetría entre materia [neutrinos] y antimateria [antineutrinos] no es exacta” argumenta el profesor. Esa posible ruptura, aunque sea mínima, podría explicar el origen de todo: “En algún momento de los primeros instantes de evolución del universo, se rompió la simetría de la materia y la antimateria, y eso hizo que el cosmos evolucionara a lo que es hoy”, imponiéndose la materia.

La aplicación, una incógnita

Kajita recuerda que estos estudios pertenecen a la investigación básica (y no a la aplicada), por lo que su aplicabilidad en la vida cotidiana todavía es incierta. “La historia de la ciencia muestra que los avances de la investigación fundamental pueden mejorar la vida de las personas con el tiempo de forma inesperada”, reflexiona.

Ante la pregunta de si imagina alguna aplicación derivada del descubrimiento de que los neutrinos tienen masa, Kajita sonrió y reconoció no tener ni ideas. “Nothing at all”. Nada en absoluto. Su padrino, el catedrático de Física Juan Antonio Caballero sí se permitió soñar por un momento: “Siempre he pensado que si tenemos cierto control sobre los neutrinos, por ejemplo, podríamos tener telescopios de neutrinos en vez de telescopios ópticos, que nos permitirían obtener información sobre fenómenos que ocurren en el universo antes que con la luz convencional, porque los neutrinos casi no interactúan con la materia”.

La universidad como motor de la investigación

Ser investido Doctor Honoris Causa por una institución con más de 500 años de historia supone para Kajita “un honor muy fuerte”. La distinción consolida además la colaboración entre el físico japonés y la Universidad de Sevilla, que participa desde hace años en los experimentos de Kamiokande y que formará parte de Hyper-Kamiokande a partir de 2028.

Tras mostrar su agradecimiento, el Nobel de Física puso en valor el papel que juegan las universidades en el avance de los descubrimientos científicos: “La universidad es un centro de formación, pero debe estar caracterizado también por la investigación y la transmisión de ese conocimiento”. Al hilo, Caballero apuntó que la mayor parte de la investigación que se realiza en España nace de las universidades. “Son el motor generador de la investigación puntera en cualquier campo”, afirmó el catedrático sevillano.

Kajita, que es también profesor universitario especial en la Universidad de Tokio, aprovechó su visita a la Hispalense para transmitir su entusiasmo a los jóvenes investigadores. Esa es, según dijo, la mejor forma de convencer a los estudiantes de que la física básica también puede ser emocionante: “Mostrar mi propio interés por el trabajo que realizo y la emoción que me despierta este tipo de descubrimientos”. Y así animó a los futuros universitarios a no solo interesarse por la aplicabilidad inmediata, sino por contribuir al conocimiento, “que es lo que hace avanzar a la sociedad”.